Технические средства защиты локальных вычислительных сетей

 

Военная академия воздушно космической обороны

Курсовая работа

Тема: "Технические средства защиты локальных вычислительных сетей"

Выполнил: Студент группы 551

Елисеев Р.Н.

Тверь 2011

Введение

Сегодня невозможно представить практически ни одну сферу деятельности без средств вычислительной техники и телекоммуникаций. Информационные технологии предлагают все новые и новые сервисы. Через Интернет становятся доступными электронные платежные системы <#"justify">1. Технические средства защиты ЛВС

Маршрутизатора

Поскольку маршрутизаторы являются пограничными сетевыми устройствами, то есть устанавливаются на границе между двумя сетями или между локальной сетью и Интернетом, выполняя роль сетевого шлюза, то они должны иметь как минимум два порта. К одному из этих портов подключается локальная сеть, и этот порт называется внутренним LAN-портом. Ко второму порту подключается внешняя сеть (Интернет), и этот порт называется внешним WAN-портом. Как правило, маршрутизаторы класса SOHO имеют один WAN-порт и несколько (от одного до четырех) внутренних LAN-портов, которые объединяются в коммутатор. В большинстве случаев WAN-порт коммутатора имеет интерфейс 10/100Base-TX, и к нему может подключаться xDSL-модем с соответствующим интерфейсом либо сетевой Ethernet-кабель.

В некоторых моделях маршрутизаторов, кроме WAN-порта, есть последовательный порт для подключения аналогового модема. Как правило, этот порт предназначен для создания резервного низкоскоростного соединения по коммутируемой линии с провайдером.

Учитывая широкое распространение беспроводных сетей, создан целый класс так называемых беспроводных маршрутизаторов. Эти устройства, кроме классического маршрутизатора с WAN- и LAN-портами, содержат интегрированную точку беспроводного доступа, поддерживающую протокол IEEE 802.11a/b/g. Беспроводной сегмент сети, которую позволяет организовать точка доступа, относится к внутренней сети с точки зрения маршрутизатора, и в этом смысле компьютеры, подключаемые к маршрутизатору беспроводным образом, ничем не отличаются от компьютеров сети, подключенных к LAN-порту.

Любой маршрутизатор, как устройство сетевого уровня, имеет свой IP-адрес. Кроме того, IP-адрес есть и у его WAN-порта. К примеру, маршрутизатор может иметь следующий IP-адрес:

IP-адрес: 192.168.1.254;

маска подсети: 255.255.255.0.

При этом у его WAN-порта может быть такой адрес:

IP-адрес: 10.0.0.254;

маска подсети: 255.255.255.0.

Компьютеры, подключаемые к LAN-портам маршрутизатора, должны иметь IP-адрес той же подсети, что и сам маршрутизатор. Кроме того, в сетевых настройках этих ПК необходимо задать адрес шлюза по умолчанию, совпадающий с IP-адресом маршрутизатора. К примеру, в рассмотренном выше случае сетевые настройки ПК, подключаемого к LAN-порту, могут быть следующими:

IP-адрес: 192.168.1.10;

маска подсети: 255.255.255.0;

шлюз по умолчанию: 192.168.1.254.

Устройство, подключаемое к WAN-порту со стороны внешней сети, должно иметь IP-адрес из той же подсети, что и WAN-порт маршрутизатора. В нашем случае это могут следующие сетевые настройки:

IP-адрес: 10.0.0.10;

маска подсети: 255.255.255.0.

В рассмотренном выше примере использовался так называемый статический способ задания IP-адреса (Static IP), который поддерживают все маршрутизаторы. Его следует применять для ознакомления с возможностями работы маршрутизатора или для его тестирования. Однако в реальных условиях чаще используется динамический (Dynamic IP) способ задания IP-адреса, когда маршрутизатор выступает в роли DHCP-клиента, автоматически получая IP-адрес, адрес шлюза по умолчанию и сервера DNS от провайдера (DHCP-сервера). Этот способ обеспечивает провайдеру достаточную гибкость при конфигурировании своей сети и поддерживается всеми провайдерами.

2. Брандмауэр (firewall)

Поскольку маршрутизатор выполняет функцию шлюза между локальной сетью и Интернетом, было бы логично наделить его такой функцией, как защита внутренней сети от несанкционированного доступа. Поэтому практически все современные маршрутизаторы класса SOHO имеют встроенные аппаратные брандмауэры, называемые также сетевыми экранами, или firewall. Конечно, существуют брандмауэры и в виде отдельных аппаратных решений, но интеграция брандмауэра с маршрутизатором позволяет снизить совокупную стоимость оборудования.

Брандмауэры анализируют весь трафик между двумя сетями, соединяемыми посредством маршрутизатора, на предмет соответствия его определенным критериям. Если трафик отвечает заданным условиям, то брандмауэр пропускает его через себя (производит маршрутизацию). В противном случае, то есть если не соблюдены установленные критерии, трафик блокируется брандмауэром. Брандмауэры фильтруют как входящий, так и исходящий трафик, а также позволяют управлять доступом к определенным сетевым ресурсам или приложениям. Они могут фиксировать все попытки несанкционированного доступа к ресурсам локальной сети и выдавать предупреждения о попытках проникновения.

Брандмауэры способны осуществлять фильтрацию сетевых пакетов, основываясь на адресах отправителя и получателя и номерах портов, - данная функция называется адресной фильтрацией. Кроме того, брандмауэры могут фильтровать специфические типы сетевого трафика, например HTTP, ftp или telnet, а также способны фильтровать трафик, основываясь на анализе атрибутов сетевых пакетов.

Существуют две методологии функционирования брандмауэров: согласно первой брандмауэр пропускает через себя весь трафик, за исключением того, который отвечает определенным критериям; вторая заключается в том, что брандмауэр, наоборот, блокирует весь трафик, кроме соответствующего определенным критериям.

Возможности брандмауэров и степень их интеллектуальности зависят от того, на каком уровне эталонной модели OSI они функционируют. Чем выше уровень OSI, на основе которой построен брандмауэр, тем выше обеспечиваемый им уровень защиты.

Напомним, что модель OSI (Open System Interconnection) включает семь уровней сетевой архитектуры. Первый, самый нижний уровень - физический. За ним следуют канальный, сетевой, транспортный, сеансовый уровни, уровень представления и прикладной уровень, или уровень приложений.

Для того чтобы обеспечивать фильтрацию трафика, брандмауэр должен работать как минимум на третьем уровне модели OSI, то есть на сетевом уровне. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. С точки зрения протокола TCP/IP этот уровень соответствует уровню IP (Internet Protocol). Получая информацию сетевого уровня, брандмауэры способны определить адрес источника и получателя пакета и проверить, допустима ли передача трафика между данными адресатами. Однако информации сетевого уровня недостаточно для анализа содержимого пакета. Брандмауэры, функционирующие на транспортном уровне модели OSI, получают больше информации о пакетах и являются более интеллектуальными схемами защиты сетей. Если брандмауэры работают на уровне приложений, им доступна полная информация о сетевых пакетах, поэтому такие брандмауэры обеспечивают наиболее надежную сетевую защиту.

Профессиональные брандмауэры захватывают каждый входящий пакет, прежде чем он будет передан адресату и принят его операционной системой. Благодаря этому очень сложно получить контроль над компьютером, защищенным таким брандмауэром.

Все брандмауэры можно условно разделить на четыре категории в соответствии с теми уровнями модели OSI, на которых они работают:

пакетный фильтр (packet filter);

шлюз сеансового уровня (circuit-level gateway);

шлюз прикладного уровня (application-level gateway);

Stateful Packet Inspection.

3. Пакетные фильтры

маршрутизатор сетевой брандмауэр трафик

Брандмауэры типа пакетных фильтров являются самыми простыми наименее интеллектуальными. Они работают на сетевом уровне модели OSI или на IP-уровне стека протоколов TCP/IP. Такие брандмауэры в обязательном порядке присутствуют в любом маршрутизаторе, поскольку все маршрутизаторы могут работать как минимум на третьем уровне модели OSI.

В пакетных фильтрах каждый пакет, прежде чем быть переданным, анализируется на предмет соответствия критериям передачи или блокировки передачи. В зависимости от пакета и сформированных критериев передачи брандмауэр может передать пакет, отвергнуть его или послать уведомление инициатору передачи. Критерии, или правила, передачи пакетов могут формироваться на основе IP-адресов источника и получателя, номеров портов источника и получателя и используемых протоколов.

Преимуществом пакетных фильтров является их низкая цена. Кроме того, они практически не влияют на скорость маршрутизации, то есть не оказывают негативного влияния на производительность маршрутизатора.

4. Шлюзы сеансового уровня

Шлюзы сеансового уровня - это брандмауэры, работающие на сеансовом уровне модели OSI или на уровне TCP (Transport Control Protocol) стека протоколов TCP/IP. Они отслеживают процесс установления TCP-соединения (организацию сеансов обмена данными между узлами сети) и позволяют определить, является ли данный сеанс связи легитимным. Данные, передаваемые удаленному компьютеру во внешней сети через шлюз на сеансовом уровне, не содержат информации об источнике передачи, то есть все выглядит таким образом, как будто данные отправляются самим брандмауэром, а не компьютером во внутренней (защищаемой) сети. Все брандмауэры на основе NAT-протокола являются шлюзами сеансового уровня (протокол NAT будет описан далее).

К преимуществам шлюзов сеансового уровня относится их низкая цена, к тому же они не оказывают существенного влияния на скорость маршрутизации. Однако шлюзы сеансового уровня не способны осуществлять фильтрацию отдельных пакетов.

5. Шлюзы прикладного уровня

Шлюзы прикладного уровня, которые также называются proxy-серверами, функционируют на прикладном уровне модели OSI, отвечающем за доступ приложений в сеть. На этом уровне решаются такие задачи, как перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью. Получая информацию о пакетах на прикладном уровне, такие шлюзы могут реализовывать блокировку доступа к определенным сервисам. Например, если шлюз прикладного уровня сконфигурирован как Web-proxy, то любой трафик, относящийся к протоколам telnet, ftp, gopher, будет заблокирован. Поскольку данные брандмауэры анализируют пакеты на прикладном уровне, они способны осуществлять фильтрацию специфических команд, например http:post, get и т.д. Эта функция недоступна ни пакетным фильтрам, ни шлюзам сеансового уровня. Шлюзы прикладного уровня могут также использоваться для регистрации активности отдельных пользователей и для установления ими сеансов связи. Эти брандмауэры предлагают более надежный способ защиты сетей по сравнению со шлюзами сеансового уровня и пакетными фильтрами, однако в значительно большей степени оказывают влияние на уменьшение скорости маршрутизации.

6. SPI-брандмауэры

Брандмауэы типа Stateful Packet Inspection (SPI) объединяют в себе преимущества пакетных фильтров, шлюзов сеансового уровня и шлюзов прикладного уровня. Фактически это многоуровневые брандмауэры, которые работают одновременно на сетевом, сеансовом и прикладном уровнях.брандмауэры осуществляют фильтрацию пакетов на сетевом уровне, определяют легитимность установления сеанса связи, основываясь на данных сеансового уровня, и анализируют содержимое пакетов, используя данные прикладного уровня.брандмауэры обеспечивают наиболее надежную защиту сетей и применяются во многих современных маршрутизаторах.

7. Протокол NAT

Большинство современных маршрутизаторов поддерживают протокол NAT (Network Address Translation), базирующийся на сеансовом уровне и по сути представляющий собой протокол трансляции сетевых адресов. NAT позволяет реализовать множественный доступ компьютеров локальной (частной) сети (каждый из которых имеет собственный внутренний IP-адрес) в Интернет, используя всего один внешний IP-адрес WAN-порта маршрутизатора. При этом все компьютеры во внутренней локальной сети становятся невидимыми извне, но для каждого из них внешняя сеть является доступной. Протокол NAT пропускает в сеть только те данные из Интернета, которые поступили в результате запроса от компьютера из локальной сети.

Протокол NAT решает две главные задачи:

помогает справиться с дефицитом IP-адресов, который становится все более острым по мере роста количества компьютеров;

обеспечивает безопасность внутренней сети - компьютеры локальной сети, защищенные маршрутизатором с активированным NAT-протоколом (устройством NAT), становятся недоступными из внешней сети.

Хотя протокол NAT не заменяет брандмауэр, он все же является важным элементом безопасности.

Принцип работы протокола NAT достаточно прост. Когда клиент внутренней сети устанавливает связь с сервером внешней сети, открывается сокет, определяемый IP-адресом источника, портом источника, IP-адресом назначения, портом назначения и сетевым протоколом. Когда приложение передает данные через этот сокет, то IP-адрес источника и порт источника вставляются в пакет в поля параметров источника. Поля параметров пункта назначения будут содержать IP-адрес сервера и портсервера.

Устройство NAT (маршрутизатор) перехватывает исходящий из внутренней сети пакет и заносит в свою внутреннюю таблицу сопоставления портов источника и получателя пакета, используя IP-адрес назначения, порт назначения, внешний IP-адрес устройства NAT, внешний порт, сетевой протокол, а также внутренние IP-адрес и порт клиента. Затем устройство NAT транслирует пакет, преобразуя в пакете поля источника: внутренние IP-адрес и порт клиента заменяются внешними IP-адресом и портом устройства NAT.

Преобразованный пакет пересылается по внешней сети и в итоге попадает на заданный сервер. Получив пакет, сервер будет направлять ответные пакеты на внешний IP-адрес и порт устройства NAT (маршрутизатора), указывая в полях источника свои собственные IP-адрес и порт.

Устройство NAT принимает эти пакеты от сервера и анализирует их содержимое на основе своей таблицы сопоставления портов. Если в таблице будет найдено сопоставление порта, для которого IP-адрес источника, порт источника, порт назначения и сетевой протокол из входящего пакета совпадают с IP-адресом удаленного узла, удаленным портом и сетевым протоколом, указанным в сопоставлении портов, то NAT выполнит обратное преобразование: заменит внешний IP-адрес и внешний порт в полях назначения пакета на IP-адрес и внутренний порт клиента внутренней сети. Однако если в таблице сопоставления портов не находится соответствия, то входящий пакет отвергается и соединение разрывается.

В некоторых маршрутизаторах возможно отключение NAT-протокола. Однако имеются модели, где NAT-протокол активирован и отключить его невозможно. При этом важно, чтобы маршрутизатор мог частично обойти ограничения NAT-протокола. Дело в том, что не все сетевые приложения пользуются протоколами, способными взаимодействовать с NAT. Поэтому все маршрутизаторы имеют функции, позволяющие наложить ограничения на использование протокола NAT. Сервер, устанавливаемый во внутренней сети и являющийся прозрачным для протокола NAT, называют виртуальным сервером (Virtual Server). Прозрачным для протокола NAT может быть не весь сервер, а лишь определенные приложения, запускаемые на нем. Для того чтобы реализовать виртуальный сервер во внутренней сети, на маршрутизаторе используется технология перенаправления портов.

8. Перенаправление портов (Port mapping)

Для того чтобы сделать доступными из внешней сети определенные приложения, запускаемые на сервере во внутренней сети (например, Web-сервер или ftp-сервер), в маршрутизаторе необходимо задать соответствие между портами, используемыми определенными приложениями, и IP-адресами тех виртуальных серверов внутренней сети, на которых эти приложения работают. В этом случае говорят о перенаправлении портов (Port mapping). В результате любой запрос из внешней сети на IP-адрес WAN-порта маршрутизатора (но не виртуального сервера) по указанному порту будет автоматически перенаправлен на указанный виртуальный сервер.

Существует несколько способов конфигурирования виртуального сервера. В простейшем случае задается статическое перенаправление портов, то есть IP-адрес виртуального сервера, разрешенный порт приложения на этом виртуальном сервере (Private Port) и порт запроса (Public Port). Если, к примеру, открыт доступ к Web-серверу (порт 80), расположенному во внутренней сети с IP-адресом 192.168.1.10, то при обращении из внешней сети по адресу 10.0.0.254 (адрес WAN-порта) по 80-му порту этот пакет будет перенаправлен маршрутизатором на Web-сервер. Если же происходит обращение по тому же адресу, но по 21-му порту, то такой пакет будет отвергнут маршрутизатором.

Маршрутизаторы позволяют создавать несколько статических перенаправлений портов. Так, на одном виртуальном сервере можно открыть сразу несколько портов или создать несколько виртуальных серверов с различными IP-адресами. Однако при статическом перенаправлении портов нельзя перенаправлять один порт на несколько IP-адресов, то есть порт может соответствовать только одному IP-адресу. Таким образом, невозможно, например, сконфигурировать несколько Web-серверов с разными IP-адресами - для этого придется менять порт Web-сервера по умолчанию и при обращении по 80-му порту в настройке маршрутизатора в качестве Private Port указывать измененный порт Web-сервера.

Большинство моделей маршрутизаторов позволяют также задавать статическое перенаправление группы портов, то есть ставить в соответствие IP-адресу виртуального сервера сразу группу портов. Такая возможность полезна в том случае, если необходимо обеспечить работу приложений, использующих большое количество портов, например игр или аудио/видеоконференций. Количество перенаправляемых групп портов в разных моделях маршрутизаторов различно, но, как правило, их не менее десяти.

Статическое перенаправление портов позволяет лишь отчасти решить проблему доступа из внешней сети к сервисам локальной сети, защищаемой NAT-устройством. Однако существует и обратная задача - обеспечить пользователям локальной сети доступ во внешнюю сеть через NAT-устройство. Дело в том, что некоторые приложения (например, Интернет-игры, видеоконференции, Интернет-телефония и другие, требующие одновременного установления множества сессий) не совместимы с NAT-технологией. Для того чтобы решить эту проблему, используется так называемое динамическое перенаправление портов, которое задается на уровне отдельных сетевых приложений.

В случае если маршрутизатор поддерживает данную функцию, необходимо задать номер внутреннего порта (или интервал портов), связанный с конкретным приложением (как правило, его обозначают Trigger Port), и номер внешнего порта (Public Port), который будет сопоставляться с внутренним портом.

При активации динамического перенаправления портов маршрутизатор следит за исходящим трафиком из внутренней сети и запоминает IP-адрес компьютера, от которого этот трафик исходит. При поступлении данных обратно в локальный сегмент включается перенаправление портов, и данные пропускаются внутрь. По завершении передачи перенаправление отключается, вследствие чего любой другой компьютер может создать новое перенаправление уже на свой IP-адрес.

Динамическое перенаправление портов используется в основном для служб, предусматривающих кратковременные запросы и передачу данных, поскольку если один компьютер применяет перенаправление данного порта, то другой в это же время перенаправление того же самого порта использовать не может. Если нужно настроить работу приложений, которым необходим постоянный поток данных и которые занимают порт на длительное время, то динамическое перенаправление помогает мало. Однако и в этом случае возможно решение проблемы, заключающееся в использовании демилитаризованной зоны.

9. DMZ-зона

Демилитаризованная зона (DMZ-зона) - это еще один способ перенаправления портов. Данную возможность предоставляет большинство современных маршрутизаторов. При размещении в зоне DMZ компьютера внутренней локальной сети он становится прозрачным для протокола NAT. Фактически это означает, что компьютер внутренней сети виртуально располагается до брандмауэра. Для ПК, находящегося в DMZ-зоне, осуществляется перенаправление всех портов на один внутренний IP-адрес, что позволяет организовать передачу данных из внешней сети во внутреннюю.

Если, к примеру, сервер с IP-адресом 192.168.1.10, находящийся во внутренней локальной сети, размещен в DMZ-зоне, а сама локальная сеть защищена NAT-устройством, то поступивший из внешней сети по адресу WAN-порта маршрутизатора запрос будет переадресован по любому порту на IP-адрес 192.168.1.10, то есть на адрес виртуального сервера в DMZ-зоне.

10. Методы аутентификации

В настоящее время существует множество технологий аутентификации пользователей, поддерживаемых маршрутизаторами. Впрочем, если говорить о коммутаторах класса SOHO, то наиболее распространенными методами аутентификации являются следующие:

использование пароля и имени пользователя;

применение MAC-адреса;

использование протокола PPPoE.

Использование пароля и имени пользователя типично для коммутируемых соединений, когда маршрутизатор имеет дополнительный последовательный порт для подключения аналогового модема. В этом случае, как и при традиционной настройке удаленного соединения с применением аналогового модема, в маршрутизаторе при конфигурации последовательного порта указываются номер телефона провайдера, имя пользователя и пароль.

Использование аутентификации по MAC-адресу встречается довольно редко и подразумевает привязку соединения к MAC-адресу маршрутизатора. Смысл данной технологии достаточно прост: каждое сетевое устройство имеет свой уникальный MAC-адрес длиной 6 байт, или 12 шестнадцатеричных цифр. Подлинность пользователя проверяется провайдером с использованием запроса MAC-адреса маршрутизатора.

Аутентификация по MAC-адресу имеет один подводный камень: при подключении модема к новому маршрутизатору или к компьютеру соединение перестает работать. Для того чтобы этого не происходило, многие модели маршрутизаторов позволяют задавать внешний MAC-адрес.

Использование протокола PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet) для аутентификации пользователей поддерживается практически всеми моделями современных маршрутизаторов. Этот протокол является расширением протокола PPP, который был специально разработан для применения протокола TCP/IP в последовательных соединениях, к которым относятся коммутируемые соединения. Фактически, данный протокол предлагает механизм инкапсуляции TCP-пакетов для их передачи по последовательным соединениям. К примеру, протокол PPP используется для организации коммутируемого доступа в Интернет.(как и PPP) не является протоколом аутентификации в чистом виде, однако механизм аутентификации можно рассматривать в качестве составной части этого протокола. При аутентификации по протоколу PPPoE требуется указать имя и пароль.

11. DHCP-сервер

Любой современный маршрутизатор не только может быть DHCP-клиентом, но и может иметь встроенный DHCP-сервер, что позволяет автоматически присваивать IP-адреса всем клиентам внутренней сети. В настройках DHCP-сервера, как правило, указываются начало и конец диапазона выделяемых IP-адресов. Кроме того, иногда в заданном диапазоне можно указать IP-адреса, которые не будут динамически присваиваться клиентам.

12. Виртуальные сети VPN

Большинство маршрутизаторов в той или иной степени поддерживают возможность создания виртуальных частных сетей (Virtual Private Networking, VPN), что позволяет организовывать защищенное соединение с локальной (внутренней) сетью извне.

Для создания VPN-сетей, как правило, используются три протокола: сквозной туннельный протокол (Point-to-Point Tunneling Protocol, PPTP), протокол IPsec и туннельный протокол второго уровня (Layer 2 Tunneling Protocol, L2TP).

Сквозной туннельный протокол, созданный корпорацией Microsoft, никак не меняет протокол PPP, но предоставляет для него новое транспортное средство. PPTP определяет протокол управления вызовами, который позволяет серверу управлять удаленным коммутируемым доступом через телефонные сети общего пользования (PSTN) или цифровые каналы (ISDN) либо инициализировать исходящие коммутируемые соединения. PPTP использует механизм общей маршрутной инкапсуляции (GRE) для передачи пакетов PPP, обеспечивая при этом контроль потоков и сетевых заторов. Безопасность данных в PPTP может обеспечиваться при помощи протокола IPsec.TP

Туннельный протокол второго уровня - это своего рода объединение протокола PPTP и протокола эстафетной передачи на втором уровне (Layer 2 Forwarding, L2F), разработанного компанией Cisco. Протокол L2F обеспечивает туннелирование протоколов канального уровня с использованием протоколов более высокого уровня, например IP.

Протоколы L2F и PPTP имеют сходную функциональность, поэтому компании Cisco и Microsoft решили совместно разработать единый стандартный протокол, который и получил название туннельного протокола второго уровня.- это протокол защиты сетевого трафика путем использования алгоритмов шифрования на IP-уровне. Данный протокол предусматривает два режима функционирования: транспортный и туннельный. В транспортном режиме протокол IPsec применяется к содержимому IP-пакетов, при этом их исходные заголовки остаются видимыми. Туннельный режим инкапсулирует исходные IP-пакеты в IPsec-пакеты с новыми заголовками IP и позволяет эффективно скрывать исходные IP-пакеты.

13. Режимы функционирования VPN

Существует два режима функционирования VPN: сквозной (Pass Through) и активный. В первом случае маршрутизатор без вмешательства передает входящий и исходящий VPN-трафики, пропуская через себя инкапсулированные пакеты данных без просмотра их содержимого. Если маршрутизатор поддерживает режим VPN Pass Through, то необходимо только настроить соединение на VPN-клиентах (компьютеры во внутренней сети) таким образом, чтобы клиенты из внутренней сети могли свободно подключаться к серверу VPN снаружи. Однако при совместном использовании NAT- и VPN-туннелей могут возникать проблемы.

В активном режиме маршрутизатор выступает в роли сервера и может устанавливать VPN-соединение с узлом локальной сети, с другими шлюзами и маршрутизаторами или же в обоих направлениях.

14. Сетевой мост

Мост состоит из аппаратных и программных средств, необходимых для связывания в одну интерсеть двух отдельных ЛВС, или подсетей, расположенных в одным месте. Мост самого простого типа анализирует 48-битовое поле адреса пункта назначения пакета и сравнивает этот адрес с таблицей, в которой указаны адреса всех рабочих станций данного сегмента сети. Если адрес не соответствует ни одному из указанных в таблице, мост передает пакет в следующий сегмент. Эти простые мосты продолжают передавать пакеты, переход за переходом, до тех пор, пока они не достигнут сегмента сети, содержащей компьютер с указанным адресом пункта назначения. Мосты, участвующие в таком процессе анализа таблиц адресов и передачи пакетов, называются прозрачными мостами. Этот метод используется во всех Ethernet-мостах и в некоторых мостах в сетях Token Ring.

Некоторые мосты создают собственные таблицы сетевых адресов. Такие мосты проверяют адрес отправителя и адрес получателя каждого пакета, передаваемого в те ЛВС, к которым они подключены. Затем они строят таблицы адресов, в которых перечисляются адреса отправителей пакетов их сети, Имеющих соответствующий этой сети номер. После этого мосты сверяют адреса получателей пакетов с адресами отправителей. Обнаружив совпадение, мост фильтрует пакет и посылает его По сети дальше; станция-адресат распознает свой адрес и копирует этот пакета свою память. Если совпадения нет, пакет продвигается, т.е. ему позволяется перемещаться через мост в следующий сегмент сети. Широковещательные и групповые пакеты продвигаются всегда, поскольку их поля адресов получателей никогда не используются как адреса отправителей.

Мосты "не понимают" протоколов более высокого уровня и не связаны с ними. Они функционируют на подуровне управления доступом к среде передачи (MAC) канального уровня модели OSI и отстоят далеко от протоколов верхних уровней типа XNS и TCP/IP. Если обе сети соответствуют стандартам управления логическим каналом IEEE 802.2, то мост может их связать независимо от различий в средах передачи и методах доступа. Как станет ясно из дальнейшего рассмотрения, это значит, что фирмы могут соединять мостами свои сети Ethernet, сети Token Ring и ЛВС стандарта 802.3, используя 100BaseX Ethernet на витых парах класса передачи данных, 10BaseT Ethernet на неэкранированных витых парах или тонкий коаксиальный кабель cheapernet.

15. Назначение мостов

При проектировании сетей мосты являются необходимыми элементами, потому что с их помощью обеспечивается повышение эффективности, безопасности и дальности. Чаще всего мосты устанавливают в целях повышения эффективности. Мосты могут фильтровать пакеты согласно предварительно заданным критериям оптимизации, поэтому администратор сети может воспользоваться мостом для уменьшения перегрузки и повышения быстродействия: большая сеть делится на несколько подсетей, которые соединяются мостами. Две небольшие сети будут работать быстрее, чем одна большая, так как трафик локализуется в пределах подсети.

Поскольку работу больших сетей Ethernet замедляют конфликты, есть смысл строить более мелкие подсети Ethernet и реализовать такие службы, как электронная почта, с помощью мостов. Как известно, максимальная длина сети Ethernet равна 2,5 км. Кроме того, количество соседних сегментов сети не должно быть больще трех, чтобы не превысить задержку распространения 9,6 мкс. Администраторы сетей и системные интеграторы обходят эти ограничения именно с помощью мостов.

В сети Token Ring со скоростью передачи 4 Мбит/с количество рабочих станций ограничено 72-мя (если она построена на неэкранированных витых парах) или 270-ю (если используется экранированный кабель IBM тип 1). Администраторы сетей могут обойти эти ограничения, сформировав небольшие подсети и соединив их мостами. Подсети меньших размеров работают более эффективно, они более просты в управлении и обслуживании.

Использование мостов приводит к повышению эффективности работы сети еще и потому, что разработчик может использовать разные топологии и среды передачи, а затем соединить эти сети посредством мостов. Например, если кабинеты в отделе соединены витыми парами, то мостом можно соединить эту сеть с корпоративной волоконно-оптической базовой магистралью. Поскольку витые пары гораздо дешевле волоконно-оптического кабеля, такая структура сети позволит сэкономить средства и повысить эффективность, так как в базовой магистрали, на которую приходится большая часть трафика, будет использоваться среда передачи с высокой пропускной способностью.

Мосты могут соединять две аналогичные сети с разными скоростями передачи. Например, для одного отдела, возможно, вполне хватит сети StarLAN со скоростью передачи 1 Мбит/с стандарта 802.3 на неэкранированных витых парах, тогда как для опытного производства явно понадобится сеть 10Base5 на толстом коаксиальном кабеле со скоростью передачи 10 Мбит/с. Мост буферизует пакеты, поэтому передка с его помощью пакетов между ЛВС с различными скоростями передачи не представляет трудностей.

Поскольку комитет IEEE 802 разработал для различных сетевых архитектур общий уровень управления логическим каналом, то существует возможность объединения, например, двух сетей Token Ring, разделенных ЛВС Ethernet ЛВС Ethernet может пересылать пакеты так же, как почтальон может доставлять письма, написанные на иностранном языке, если конверты (пакеты) оформлены в соответствии с нормами и правилами, установленными стандартом.

Мосты прежде всего предназначены для повышения эффективности, однако их часто используют и в целях повышения безопасности. Мосты можно программировать на передачу только тех пакетов, которые содержат определенные адреса отправителя и получателя, чтобы ограничить круг рабочих станций, которые могут посылать и принимать информацию из другой подсети. В сети, обслуживающей бухгалтерский учет, например, можно поставить мост, который позволит принимать информацию лишь некоторым внешним станциям. Мосты можно использовать не только для создания защитного барьера, фильтрующего пакеты и предотвращающего несанкционированныйдоступ, но и в целях повышения отказоустойчивости системы. Когда выходит из строя единственный файловый сервер сети, прекращает работу вся сеть. Если же с помощью внутренних мостов связать два файловых сервера, которые будут постоянно подстраховывать друг друга, то, во-первых, возрастет безопасность, во-вторых, снизится уровень трафика.

Наконец, мосты позволяют увеличить дальность охвата сети. Поскольку мост ретранслирует пакет в широковещательном режиме на рабочие станции принимающей сети, то он функционирует как повторитель. Тем самым расстояние, которое пакет может пройти без затухания сигнала, увеличивается. Часто мосты каскадируют, соединяя ЛВС последовательно.

16. Способы соединения ЛВС Ethernet и ЛВС Token Ring

Сеть предприятия по своему определению связывает воедино все вычислительные ресурсы фирмы, в том числе ЛВС Ethernet и ЛВС Token Ring. Например, в бухгалтерии сеть Ethernet соединяет персональные компьютеры, на которых работают программы типа WordPerfect и Lotus 1-2-3, с центральной машиной VAX, на которой работают специальные бухгалтерские программные средства разработки документов DEC. В других отделах используются сети Token Ring. Что же в такой ситуации должны делать администратор сети и системный интегратор? Вы уже знаете о различиях в структуре кадра между двумя этими сетями и о существенных расхождениях между методами остовного дерева и маршрутизации от источника.

Совершенно необходимо помнить, что существует значительное расхождение между понятиями связность (connectivity) и интероперабильность (interoperability). Связность означает возможность соединения двух сетей различной архитектуры и передачи данных по ним, тогда как интероперабильность обозначает способность каждой из сетей обрабатывать переданные в нее данные.

Иногда ничего, кроме связности, не требуется. Скажем, в сети предприятия есть несколько сетей Ethernet и сеть Token Ring со скоростью передачи 16 Мбит/с, служащая главным образом базовой магистралью, гигантским коммутатором. Несмотря на различия кадров 802.3 и 802.5, уровень MAC у них общий. Сеть Token Ring может передавать кадры Ethernet по кольцу на мост, соединенный с другой сетью Ethernet. Кольцевая сеть не может "открыть" кадр и "прочесть" заключенные в нем данные, но она способна прочесть поля адреса источника и адресата. Мост Token Ring-Ethernet обеспечивает в кольцевой сети маршрутизацию от источника, а в Ethernet - прозрачное мостовое соединение.

Сейчас есть мосты, которые могут вносить в кадр изменения, необходимые для преобразования формата Ethernet-кадра в формат кадра сети Token Ring. Рабочие станции сети Token Ring "видят" этот мост в сети как обычный. Рабочие станции в Ethernet, однако, рассматривают его как еще одну Ethernet-станцию. Кадры, генерируемые в сети Token Ring и адресованные одной из Ethernet-станций, посылаются на мост, где от них отделяется протокол управления логическим каналом (LLC). Затем они конвертируются в Ethernet-кадры и передаются по сети Ethernet.

Кадры, посылаемые станцией Ethernet на станцию Token Ring, должны пройти дополнительный этап. Мост производит поиск в своей таблице адресов и анализирует дополнительную информацию о маршрутизации, необходимую для передачи пакета в сеть Token Ring.

Одними из первых мостов, в которых были реализованы описанные выше функции, стали мосты Token-Ring - Ethernet фирмы CrossComm. Это семейство поддерживает протоколы верхних уровней, включая NetWare, TCP/IP и LLC-уровень стандарта 802.3. Что касается сред передачи, то здесь используются толстые и тонкие коаксиальные кабели, Ethernet на витых парах, StarLAN на витых парах, волоконно-оптическая Ethernet и волоконно-оптическая Token Ring. Задача такого моста - выявлять Ethernet-пакеты, в которых нет поля данных о маршрутизации от источника, и вставлять это поле, чтобы пакеты могли двигаться по маркерно-кольцевой стороне моста. Реальное преобразование протоколов осуществляется по собственной технологии фирмы CrossComm, которая называется "режимом динамического конвертирования" (dynamic conversion mode technology).

Сетевой мост 8209 фирмы IBM также может выполнять преобразование протоколов Ethernet в протоколы ЛВС Token Ring. Поскольку максимальные размеры кадра в Ethernet и Token Ring существенно различаются (соответственно 1500 и около 5000 байтов), то мост 8209, пользуясь частью маркерно-кольцевого протокола, "показывает" станции-источнику, что максимальный размер кадра для нее - 1500 байтов. Меньший размер кадра означает дополнительные накладные расходы на пересылку файлов, поскольку требуется больше кадров.

Для рабочих станций Token Ring мост 8209 выглядит как мост с маршрутизацией от источника, поскольку Ethernet-станции рассматривают все маркерно-кольцевые станции как станции этого же Ethernet-сегмента. Поскольку при маршрутизации от источника используются избыточные параллельные мостовые соединения, а остовное дерево допускает наличие только одного пути, то мост 8209 создает несколько соединений, однако ^ каждый данный момент времени только один путь может быть активным. Мост 8209 работает в трех режимах: Token Ring - Ethernet версии 2; Token Ring - ЛВС стандарта 802.3; режим с определением типа ЛВС и последующим переключением в режим 1 или режим 2.

Заключение

В данной работе мы рассмотрели только самые распространенные функции современных маршрутизаторов и мостов. Многие модели маршрутизаторов поддерживают и другие функции, которые, несмотря на различные названия, имеют одни и те же назначения. К примеру, это могут быть возможность блокирования определенных URL, запрет отклика на сканирование командой Рing, перевод маршрутизатора в режим Stealth, при котором он становится невидимым из внешней сети, и многое другое.

При правильной настройке маршрутизатор вполне способен осуществлять надежную защиту внутренней сети. К тому же его применение экономически более выгодно, чем использование в качестве маршрутизатора ПК (если, конечно, учитывать цены необходимого ПО).

Список литературы

1.Степанов Н.В. Лекционные материалы по курсу Программно-аппаратные средства защиты информации. 2003г.

.Джанумов В.Э. Лекционные материалы по курсу Комплексные системы защиты информации на предприятии. 2003г.

.Якунин А.Н. Лекционные материалы по курсу Защита информационных процессов в компьютерных системах. 2003г.

.Н. Олифер, В.Олифер Центр информационных технологий. Базовые технологии локальных сетей. 2003г.

.Алексенцев А.И. Защита информации : Словарь базовых терминов и определений. - М.: РГГУ, 2000.

.Анин Б.Ю. Защита компьютерной информации. - Спб.: БХВ Санкт-Петербурга, 2000.

.Домарев В.В. Безопасность информационных технологий. Методология создания систем защиты. К.: ООО ТИД ДС, 2001.

Военная академия воздушно космической обороны Курсовая работа Тема: "Технические средства защиты локальны

Больше работ по теме: