Защита электронной почты. Защищенный обмен сообщениями

 

В транспортном режиме выполняются следующие операции:

1.  В узле источника блок данных, состоящий из концевика ESP и всего сегмента транспортного уровня, шифруется, а открытый текст этого блока заменяется шифрованным текстом, что формирует пакет IP для пересылки. Если выбрана опция аутентификации, то добавляется поле аутентификации.

2.   Затем пакет направляется адресату. Каждый промежуточный маршрутизатор должен проверить и обработать заголовок IP, а также все заголовки расширений IP, доступные в нешифрованном виде. Шифрованный текст при этом остается неизменным.

3.  Узел адресата проверяет и обрабатывает заголовок IP и все заголовки расширений IP, доступные в нешифрованном виде. Затем на основе информации индекса параметров защиты в заголовке ESP дешифруются остальные части пакета, в результате чего становится доступным сегмент транспортного уровня в виде открытого текста.

Использование транспортного режима обеспечивает конфиденциальность для любого применяющего этот режим приложения, что позволяет избежать необходимости реализации функций обеспечения конфиденциальности в каждом отдельном приложении. Этот режим достаточно эффективен, а объем добавляемых к пакету IP данных при этом невелик. Недостатком этого режима является то, что при его использовании не исключается возможность анализа трафика пересылаемых пакетов.

 

4. 3. 4. Туннельный режим ESP.

Туннельный режим ESP предназначен для шифрования всего пакета IP.  Для этого режима заголовок ESP добавляется к пакету как префикс, а затем такой пакет вместе с концевиком ESP шифруются. Данный метод можно использовать,  когда требуется исключить возможность атак,  построенных на анализе трафика.

Ввиду того что заголовок IP содержит адрес пункта назначения и, возможно, директивы исходной маршрутизации вместе с информацией о параметрах транзита, нельзя просто передать шифрованный пакет IP с добавленным к нему в виде префикса заголовком ESP. Промежуточные маршрутизаторы не смогут обработать такой пакет. Таким образом, необходимо включить весь блок (заголовок ESP, шифрованный текст и данные аутентификации, если они есть) во внешний пакет IP с новым заголовком, который будет содержать достаточно информации для маршрутизации, но не для анализа трафика.

Новый заголовок IP	Заголовок ESP	Оригинальный заголовок IP	TCP	Данные	Концевик ESP	Аутентификатор ESP

IPv4

 

 

 

 

Новый заголовок IP	Заголовки расширений	Заголовок ESP	Оригинальный заголовок IP	Заголовок расширений	TСP	Данные	Концевик ESP	Аутентификатор ESP

IPv6

В то время как транспортный режим подходит для защиты соединений между узлами, поддерживающими сервис ESP, туннельный режим оказывается полезным в конфигурации, которая предполагает наличие брандмауэра или иного шлюза защиты, предназначенного для защиты надежной внутренней сети от внешних сетей. В случае с туннельным режимом шифрование используется для обмена только между внешним узлом и шлюзом защиты или между двумя шлюзами защиты. Это разгружает узлы внутренней сети, избавляя их от необходимости шифрования данных, и упрощает процедуру распределения ключей, уменьшая число требуемых ключей. Кроме того, такой подход усложняет проблему анализа потока сообщений, направляемых конкретному адресату.

Рассмотрим случай, когда внешний узел соединяется с узлом внутренней сети, защищенной брандмауэром, и когда ESP используется внешним узлом и брандмауэром. Тогда при пересылке сегмента транспортного уровня от внешнего узла к узлу внутренней сети будут выполнены следующие действия.

1.  Источник готовит внутренний  пакет IP с указанием адреса пункта назначения, являющегося узлом внутренней сети. К этому пакету в виде префикса добавляется заголовок ESP. Затем пакет и концевик ESP шифруются и к результату могут быть добавлены данные аутентификации. Полученный блок заключается во внешний пакет IP с новым заголовком IP (базовый заголовок плюс необязательные расширения, например параметров маршрутизации и транзита для IPv6), в котором адресом пункта назначения является адрес брандмауэра.

2.   Внешний пакет отправляется  брандмауэру. Каждый промежуточный  маршрутизатор нужно проверить и обработать внешний заголовок IP и все внешние заголовки расширений IP, оставив шифрованный текст неизменным.

3.   Брандмауэр-адресат проверяет  и обрабатывает внешний заголовок IP и все внешние заголовки расширений IP. Затем на основе информации индекса параметров защиты в заголовке ESP брандмауэр дешифрует остальные части пакета, в результате чего становится доступным внутренний пакет IP в виде открытого текста. Этот пакет потом передается по внутренней сети.

4.  Внутренний пакет направляется  через маршрутизаторы внутренней сети или непосредственно к узлу-адресату.

 

4. 4. Комбинация защищённых связей.

Отдельная защищенная связь может использовать либо протокол АН, либо ESP, но никак не оба эти протокола одновременно. Тем не менее, иногда конкретный поток обмена данными может требовать и сервиса АН, и сервиса ESP. Кроме того, конкретному потоку обмена данными может понадобиться сервис IPSec для связи между главными узлами и другой сервис для связи между шлюзами защиты, например брандмауэрами. Во всех этих случаях одному потоку для получения всего комплекса услуг IPSec требуется несколько защищенных связей. Здесь вводится понятие пучка защищенных связей (security association bundle), обозначающее набор защищенных связей, посредством которых потоку должно предоставляться необходимое множество услуг IPSec. При этом защищенные связи в пучке могут завершаться в различных конечных точках.

Защищенные связи могут быть объединены в пучки следующими двумя способами.

• Транспортная смежность. Применение более одного протокола защиты к одному пакету IP без туннелирования. Этот подход к созданию комбинации АН и ESP оказывается эффективным только для одного уровня вложения: дальнейшие вложения не дают дополнительного выигрыша, поскольку обработка выполняется в одной инстанции — IPsec (конечного) получателя.
• Повторное туннелирование. Применение нескольких уровней протоколов защиты с помощью туннелирования IP. Этот подход допускает множество уровней вложения, поскольку туннели могут начинаться и завершаться в разных использующих IPsec узлах сети вдоль маршрута передачи данных.

Эти два подхода можно объединить (например, организовав в части туннельной защищенной связи между шлюзами защиты транспортную защищенную связь между находящимися на пути узлами).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Исходя из рассмотренных уровней защиты потока данных в Web и архитектуры построения сети на основе стека TCP/IP был произведён обзор стандартов, существующих в настоящее время и обеспечивающих надёжную передачу данных (по e-mail), если используемое нами программное и аппаратное обеспечение поддерживает комплекс требований, изложенных в этих стандартах.

Итак, рекомендуемые меры и средства для защиты электронной переписки:

1. Сильные средства аутентификации, например, технология двухфакторной аутентификации.
2. Эффективное построение и администрирование сети. Речь идет о построении коммутируемой инфраструктуры, мерах контроля доступа и фильтрации исходящего трафика, закрытии «дыр» в программном обеспечении с помощью модулей- «заплаток» и регулярном его обновлении, установке антивирусных программ и многом ином.
3. Криптографию, основанную на сильных криптоалгоритмах (Симметричные - RC4, RC5, CAST, DES, AES, оптимальная длина ключа которых = 128 разрядов, ассиметричные - RSA, Diffie-Hellman и El-Gamal, оптимальная длина которых 2048 разряда.
4. Если криптографический алгоритм, используемый в системе достаточно стоек, а генератор случайных чисел, используемый для создания ключей, никуда не годится, любой достаточно опытный криптоаналитик в первую очередь обратит своё  внимание именно на него.
5. Если удалось улучшить генератор, но ячейки компьютера не защищены, после того как в них побывал сгенерированный ключ, грош цена такой безопасности.
6. Следует учитывать, что большинство сбоев в обеспечении информационной безопасности происходит не из-за найденных слабостей в криптографических алгоритмах и протоколах, а из-за вопиющих оплошностей в их реализации.
7. Данная мера, которая в основном используется для усиления защиты электронных коммерческих операций, может быть реализована и для защиты обычной e-mail. Это построение многоуровневой эшелонированной системы обороны, которая заключается в реализации защиты на нескольких уровнях модели OSI. Например, если какие-то приложения Web имеют встроенные протоколы защиты данных (для e-mail это могут быть PGP или S/MIME), использование IPSec позволяет усилить эту защиту.
8. Надо отметить, что SSL защищает письма только при передаче и если не используются другие средства криптозащиты, то письма при хранении в почтовых ящиках и на промежуточных серверах находятся в открытом виде.

В этом случае надо использовать средства шифрования прикладного уровня (S/MIME) или сеансового уровня (IPSec), на котором реализуется шифрование всего пакета IP (или TCP в зависимости от режима).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники информации:

 

1. Вильям Столингс, Криптография и защита сетей: принципы и практика, 2-е издание: пер. с английского – М, : Издательский дом «Вильямс», 2001.
2. Материалы электронной библиотеки InfoCity. (www.infocity.ru)
3. Материалы сервера www.citforum.ru