6. По уровню эталонной модели ISO/OSI, на котором осуществляется воздействие:
• физический (класс 6.1);
• канальный (класс 6.2);
• сетевой (класс 6.3);
• транспортный (класс 6.4);
• сеансовый (класс 6.5);
• представительный (класс 6.6);
• прикладной (класс 6.7).
Международная организация по стандартизации (ISO) приняла стандарт ISO 7498, описывающий взаимодействие открытых систем (OSI), к которым относятся и распределенные ВС. Любой сетевой протокол обмена, как и любую сетевую программу, можно с той или иной степенью точности спроецировать на эталонную многоуровневую модель OSI. Такая проекция позволит описать в терминах модели OSI функции, заложенные в сетевой протокол или программу. Поскольку удаленная атака также является сетевой программой, представляется логичным рассматривать такие воздействия на распределенные ВС, проецируя их на эталонную модель ISO/OSI.
Модели механизмов реализации типовых угроз безопасности РВС
Понятие типовой угрозы безопасности
Исследования информационной безопасности различных распределенных ВС, проводимые нами в течение последних лет, показали, что, независимо от используемых сетевых протоколов, топологии и инфраструктуры исследуемых распределенных ВС, механизмы реализации удаленных воздействий на РВС инвариантны по отношению к особенностям конкретной системы. Это объясняется тем, что распределенные ВС проектируются на основе одних и тех же принципов, а следовательно, имеют практически одинаковые проблемы безопасности. Поэтому и оказывается, что причины успеха удаленных атак на различные РВС одинаковы (подробнее см. в главе 6). Таким образом, появляется возможность ввести понятие типовой угрозы безопасности РВС. Типовая угроза безопасности – это удаленное информационное разрушающее воздействие, программно осуществляемое по каналам связи и характерное для любой распределенной ВС. Соответственно типовая удаленная атака – это реализация типовой угрозы безопасности РВС.
Классификация типовых удаленных атак на РВС приведена в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Классификация типовых удаленных атак на распределенные ВС
Рассмотрим модель типовых угроз безопасности РВС из множества угроз, направленных на инфраструктуру и протоколы РВС. Эта модель включает в себя:
• описание угрозы;
• описание механизмов реализации угрозы;
• классификацию угрозы;
• графовую модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический (или канальный) и сетевой уровни модели OSI;
• графовую модель взаимодействия объектов РВС при реализации данной угрозы в проекции на физический (или канальный) и сетевой уровни модели OSI.
Графовая модель взаимодействия объектов РВС
Рассмотрим предлагаемую графовую модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический, канальный и сетевой уровни модели OSI. На входе у модели находится адрес объекта, с которого передается сообщение и на который необходимо доставить сообщение; на выходе – итоговый результат (доставлено ли сообщение). Основная задача данной модели РВС состоит в формировании на графе пути между заданными входными параметрами модели (между двумя объектами).
Модель в проекции на физический уровень OSI определяет, как физически связаны и сообщаются между собой объекты РВС; в проекции на канальный уровень OSI устанавливает взаимодействие объектов на уровне аппаратных адресов сетевых адаптеров; а в проекции на сетевой уровень OSI определяет связь объектов на уровне логических адресов, например адресов IP.
Пусть имеется РВС, включающая в себя N связанных между собой KS (линиями связи на физическом и канальном уровне) и LS (линиями связи на сетевом уровне OSI) объектов (M хостов xi и N(M + 1) и роутеров gi, где i = 1..M и J = M + 1..N; M < N). Так как модель РВС в проекции на физический уровень ничем не отличается от той же модели в проекции на канальный уровень, то ограничимся введением универсальной линии связи KS, под которой будем понимать линию связи либо физического, либо канального уровня OSI.
На физическом уровне под объектом понимается сетевой адаптер хоста или роутера, на канальном – аппаратный адрес сетевого адаптера. На этих уровнях модели выделим из всего множества хостов N – (M + 1) подмножество Xk, где k = 1..N – (M + 1), по числу роутеров в РВС, каждое из которых связано на физическом и канальном уровнях только с одним ближайшим роутером и представляет собой сетевой сегмент. Соответственно все объекты внутри данного подмножества Xk взаимодействуют между собой при помощи двунаправленных линий связи физического или канального уровня ksij, соединяющих i-объект с j-объектом; также каждый объект из подмножества Xk связан с соответствующим роутером Gm+k, через который и только через который объект из данного множества (сегмента) может сообщаться с объектом из другого множества (сегмента). Это правило будет введено для упрощения модели, так как при моделировании механизмов атак связь объекта сразу с несколькими роутерами не играет роли. Таким образом, на канальном и физическом уровнях модели из вершины Xk попасть в вершину Xk-p (p < k) можно только в том случае, если они находятся в одном подмножестве или путь проходит через последовательность узлов из множества G, следовательно, путь между любыми двумя объектами из множества X не может проходить через другой, отличный от них транзитный объект из того же множества.
На сетевом уровне под объектом понимается сетевой адрес хоста или роутера. На этом уровне каждый объект может взаимодействовать с любым другим объектом РВС при помощи однонаправленной или двунаправленной линии связи сетевого уровня lsij, соединяющей i-объект с j-объектом.
Введем два правила.
Во-первых, все объекты внутри одного подмножества Xk (сегмента) всегда связаны между собой физически, но не всегда соединены канальными линиями связи, а следовательно, на данном уровне все объекты потенциально могут быть связаны друг с другом линией канального уровня, но могут быть и не связаны.
Во-вторых, путь на K-ом уровне модели OSI между двумя объектами РВС существует тогда и только тогда, когда он существует на всех уровнях от 1 до K – 1, где 1 < K ≤ 7. Исключением является случай, когда между двумя объектами из одного подмножества (сегмента) Xk нет пути на канальном уровне, но существует путь на сетевом (широковещательный сетевой запрос (например, ARP), который получат все объекты в данном сегменте).
Согласно предлагаемой модели:
X = {xi | i = 1..M} – множество хостов;
G = {gj | j = M + 1..N} – множество роутеров;
KS = {kskL | k = 1..N, L = 1..N } – множество линий связи объектов на физическом или канальном уровне OSI; kskL – линия связи k-го объекта с объектом L;
LS = {lskL | k = 1..N, L = 1..N} – множество линий связи объектов на сетевом уровне OSI; lskL – линия связи k-го объекта с объектом L;
Xk = {xp | p = 1..M} – подмножество хостов внутри одного сегмента;
KSk = {kskL | k = 1..M, L = 1..M} – подмножество линий связи объектов на физическом или канальном уровнях внутри одного сегмента;
SEG = {Xk, Gm+k, KSk | k = 1..N – (M + 1), m = 1..M} – множество сетевых сегментов с линиями связи физического или канального уровня.
Объединение множеств RVSk = Xk ∪ KSk ∪ G ≡ SEG образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на физический или канальный уровень модели OSI (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический или канальный уровень модели OSI
Объединение множеств RVSs = X ∪ G ∪ LS образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на сетевой уровень модели OSI (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на сетевой уровень
Объединение множеств RVS = RVSk ∪ RVSs образует модель взаимодействия объектов распределенной ВС в проекции на физический (или канальный) и сетевой уровни модели OSI (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Графовая модель взаимодействия объектов РВС в проекции на физический и сетевой уровни модели OSI
Моделирование механизмов реализации типовых угроз безопасности РВС
1. Анализ сетевого трафика
Основной особенностью РВС, как отмечалось выше, является то, что ее объекты распределены в пространстве и связь между ними осуществляется физически (по сетевым соединениям) и программно (при помощи механизма сообщений). При этом все управляющие сообщения и данные, пересылаемые между объектами РВС, передаются по сетевым соединениям в виде пакетов обмена. Эта особенность привела к появлению специфичной для распределенных ВС типовой угрозы безопасности, заключающейся в прослушивании канала связи. Назовем данную типовую угрозу безопасности РВС «анализ сетевого трафика» (sniffing), сокращенно – «сетевой анализ».
Реализация угрозы «сетевой анализ» позволяет, во-первых, изучить логику работы распределенной ВС, то есть получить взаимно однозначное соответствие событий, происходящих в системе, и команд, пересылаемых друг другу ее объектами, в момент появления этих событий. Это достигается путем перехвата и анализа пакетов обмена на канальном уровне. Знание логики работы распределенной ВС позволяет на практике моделировать и осуществлять типовые удаленные атаки, рассмотренные ниже, на примере конкретных РВС.
