На долю протоколов TCP/IP выпал необыкновенный успех. Еще в конце 1990-х годов коммуникационных протоколов было больше. Но в результате конкурентной борьбы остальные протоколы были вытеснены. Не всегда это оценивается как катастрофа. Операционная система Windows 95 хотя и не по умолчанию, но достаточно хорошо поддерживала протоколы TCP/IP. Другими словами, в этой операционной системе протоколы TCP/IP в качестве основных протоколов по умолчанию не устанавливались. Во время ее создания в мире сетей доминировали протоколы IPX компании Novell и NetBIOS компаний Microsoft и IBM. Уже через каких-то три года ни один из этих протоколов в операционных системах по умолчанию не устанавливался. Операционная система Windows 98 по умолчанию поддерживает протоколы TCP/IP, отражая потребности обслуживаемых сетей.
Набор протоколов TCP/IP стал главным в операционных системах компании Microsoft только благодаря решению компании сохранить за собой лидирующие позиции в области поддержки сетей. В то время такой выбор казался довольно естественным и очевидным. Возможно, что кто-то доверился широкому распространению протоколов TCP/IP среди серверов UNIX, которые можно встретить повсюду в корпорациях и университетах. Или, может быть, так произошло благодаря наблюдавшемуся в то время экспоненциальному развитию Всемирной паутины (собранию гипертекстовых и иных документов, доступных по всему миру через сеть Интернет), основанной на стеке протоколов TCP/IP. Так или иначе, но оба ответа игнорируют главный вопрос, который лежит в основе сложившегося положения дел: «Почему?» Почему протоколы TCP/IP наиболее часто устанавливают на UNIX-серверах? Могут ли другие протоколы быть использованы в сети? Короче говоря, почему именно TCP/IP?
Конечно, успеху стека протоколов TCP/IP способствовало много факторов (в особенности следует отметить их практически свободное распространение и успешную реализацию BSD). Но, вне всякого сомнения, наиболее важную роль в организации сетей на их основе сыграло то, что можно сформулировать как «глобальный замысел, локальная маршрутизация».
Протокол NetBIOS не предусматривает концепции внешнего мира, непосредственно окружающего локальную сеть читателя. Для обработки данных других сетей в протоколе IPX предусмотрена возможность работы с сетями, отличающимися от локальной сети пользователя. Но при этом требовалось, чтобы каждый клиент заблаговременно находил и определял полный маршрут к адресату. Напротив, при использовании протокола TCP/IP каждому хосту достаточно лишь знать ближайшую очередную машину, входящую в полный путь пересылки данных. При этом предполагается, что все наиболее существенные действия по пересылке данных сеть выполнит сама. Если TCP/IP можно сравнить с общеизвестной почтовой службой отправки писем адресату, то протокол IPX является эквивалентом почтовой службы, которая требует обязательного указания почтальону маршрута движения к адресату. Кроме того, протокол IPX недостаточно хорошо масштабируется.
Следует сказать, что до появления протоколов TCP/IP при построении разумно больших масштабируемых систем часто использовались различные решения, которые позволяли создать иллюзию легкого доступа к серверу и его близости к отправителю, хотя на самом деле он мог быть расположен далеко и где угодно. К таким системам обращались через так называемые туннели. Этим термином обозначалось специально организованное соединение, особенность которого заключалась в его прохождении через обычно непокорную и труднопроходимую сетевую среду. При этом вход и выход туннеля оказывались в различных местах. Системы туннелирования нетривиальны, их трудно реализовать. В основном это двухточечные линии передачи данных, которые предотвращают утечку данных где-нибудь посередине между отправителем и получателем данных. Их пропускная способность может изменяться в широких пределах, но в действительности она меньше, чем можно было бы ожидать в отсутствие каких-либо экранов или преград вдоль линии передачи.
Протоколы TCP/IP, требуя гораздо меньше централизации и допуская локализованные представления, позволили избежать необходимости применения «универсальных туннелей», предусматривающих сопряжение различных сетей и протоколов, а также правила работы с ними. Но отчасти и сами размеры Интернета не позволяют по-другому проектировать системы туннелирования, а предоставляемых протоколами TCP/IP возможностей вполне достаточно для постепенного уменьшения трафика локальной сети. Протоколы работают вполне прилично, хотя иногда возникают проблемы с безопасностью.
Интернет, математической моделью которого является сильно связанный граф, требует к себе все большего внимания. Выяснилось, что в Интернете трудно обеспечить безопасность циркулирующих в нем данных. В этом смысле Интернет – источник неприятностей. Средства защиты данных, реализацию и использование которых могли позволить себе локальные сети и которые поэтому представляли ограниченный интерес, неожиданно оказались востребованными в глобальных сетях. Востребованные средства защиты данных стали чем-то вроде рискованного вложения капитала, подкармливающего царящее в мире сетей безумие. Ряд присущих протоколам TCP/IP элегантных решений, как, например, способы инициализации сессий, гибкие возможности выбора портов, концепция доверия к администраторам сети, по предположению присутствующая в любых хостах, непосредственно подключенных к сети, начали понемногу разваливаться. Существенно была ослаблена концепция глобальной адресации в результате широкого распространения идеи сетевой трансляции адресов NAT (Network Address Translation), которая скрывает произвольное число внутренних клиентов, располагаемых за сервером / межсетевым экраном сетевого уровня. Сетевую трансляцию адресов NAT можно рассматривать как реакцию на возникшую потребность в эффективном подключении и устранении пустой траты времени на бюрократические проволочки во время получения доступа к пространству IP-адресов.
И неожиданно опять всплыли старые проблемы взаимосвязей и соединений отдельных хостов. Как всегда, старые проблемы извлекли на свет их старые решения. В результате была повторно рождена идея туннелирования.
Но теперь это несколько иное решение, отличающееся от использованного ранее. Больше, чем что-либо другое, туннелирование в XXI веке имеет отношение к виртуализации отсутствия соединения при помощи разумного использования криптографии. В своем развитии идея туннелирования совершила нечто, похожее на рабочий ход маятника. Вначале глобальный сетевой доступ был сильно ограничен, затем он был разрешен повсеместно, потом требования к соединениям, обеспечивающим глобальный доступ, были ужесточены, и наконец дыры в системе защиты были залатаны с помощью систем, спроектированных с достаточно хорошим криптографическим обеспечением. Они были разработаны с помощью тех методов, которым авторы надеются научить читателя в этой главе. Эти методы несовершенны, и о них мало говорят. Иногда они построены на малоизвестных принципах, иногда не вполне пристойны и легитимны, но они работают. Задача авторов состоит в описании средств передачи и получения данных. Для этого в главе описано применение протокола SSH и принципа межсетевого шифрования.
Основные требования к системам туннелирования
Определение соответствующего метода туннелирования между сетями является проблемой, которая далека от тривиальной. Выбор подходящего решения среди широкого диапазона доступных протоколов, пакетов и возможных настроек может превратиться в чрезвычайно сложную задачу, отпугивающую своей запутанностью. Эта глава преследует цель описать некоторые самые современные механизмы, пригодные для установки соединения в любых сетевых архитектурах. Наравне с этим важно понять, что именно делает выбранное решение туннелирования жизнеспособным. Может быть реализовано неисчислимое число способов. Приведенные в главе подсказки помогут читателю узнать, что так или иначе должно быть реализовано в каждом конкретном случае.
Не стоит строить иллюзий относительно приведенных в главе сведений. Зачастую туннелирование является способом обхода чрезмерно строгого контроля за безопасностью. Не всегда это плохо. Помните, целью существования компании является не обеспечение своей безопасности ради самой безопасности. Обанкротившаяся компания небезопасна, особенно когда она получает доступ к записям пользователя. Но очень трудно возражать против ограничений чужой системы обеспечения безопасности, если собственное решение страдает вызывающими изъянами защиты. При атаке на защищенный межсетевым экраном туннель ключом к необходимым для нее разрешениям (другими словами, к отпущению грехов атакующего) является понимание вопросов обеспечения безопасности межсетевого экрана. Прежде всего вопросов, связанных с адресацией. Их понимание притупляет обвинения в адрес пользователя как единственного ответственного за нанесение системе ущерба. Особенно это касается корпоративной сферы. Далее рассмотрим наиболее важные требования, предъявляемые к проектируемым системам туннелирования.
