Брандмауэр (он же фаервол) в общем случае представляет собой совокупность систем, обеспечивающих надлежащий уровень разграничения доступа, достигаемый путем управления проходящим трафиком по более или менее гибкому набору критериев (правил поведения). Короче говоря, брандмауэр пропускает только ту часть трафика, которая явно разрешена администратором и блокирует все остальное.

На рынке доминируют два типа брандмауэров – пакетные фильтры, также называемые шлюзами фильтрации пакетов (packet filter gateway), и программные прокси (application proxy). Примером первого типа является Firewall от компании Check Point, а второго – Microsoft Proxy Server.

Пакетные фильтры полностью прозрачны для пользователей и весьма производительны, однако недостаточно надежны. Фактически они представляют собой разновидность маршрутизаторов, принимающих пакеты как извне, так и изнутри сети, и решающих, как с ними поступить – пропустить дальше или уничтожить, при необходимости уведомив отправителя, что его пакет сдох. Большинство брандмауэров этого типа работает на IP-уровне, причем полнота поддержки IP-протокола и качество фильтрации оставляют желать лучшего, поэтому атакующий может легко их обмануть. На домашних компьютерах такие брандмауэры еще имеют смысл, но при наличии даже плохенького маршрутизатора они лишь удорожают систему, ничего не давая взамен, так как те же самые правила фильтрации пакетов можно задать и на маршрутизаторе!

Программные прокси представляют собой обычные прокси-сервера, прослушивающие заданные порты (например, 25, 110, 80) и поддерживающие взаимодействие с заранее оговоренным перечнем сетевых сервисов. В отличие от фильтров, передающих IP-пакеты "как есть", прокси самостоятельно собирают TCP-пакеты, выкусывают из них пользовательские данные, наклеивают на них новый заголовок и вновь разбирают полученный пакет на IP, при необходимости осуществляя трансляцию адресов. Если брандмауэр не содержит ошибок, обмануть его на сетевом уровне уже не удастся; к тому же, он скрывает от атакующего структуру внутренней сети – снаружи остается лишь брандмауэр. А для достижения наивысшей защищенности администратор может организовать на брандмауэре дополнительные процедуры авторизации и аутентификации, «набрасывающиеся» на противника еще на дальних рубежах обороны. Это были достоинства. Что же касается недостатков, то программные прокси ограничивают пользователей в выборе приложений. Они работают намного медленнее пакетных фильтров и здорово снижают производительность (особенно на быстрых каналах).

Брандмауэры обоих типов обычно включают в себя более или менее урезанную версию системы определения вторжений (Intruder Detection System, IDS), анализирующую характер сетевых запросов и выявляющую потенциально опасные действия - обращение к несуществующим портам (характерно для сканирования), пакеты с TTL, равным единице, (характерно для трассировки) и т.д. Все это существенно затрудняет атаку, и хакеру приходится действовать очень осторожно, поскольку любой неверный шаг тут же выдаст его с поторохами. Однако интеллектуальность интегрированных систем распознавания достаточна невелика, и большинство уважающих себя администраторов перекладывает эту задачу на плечи специализированных пакетов, таких, как Real Secure от Internet Security System.

В зависимости от конфигурации сети брандмауэр может быть установлен на выделенный компьютер или может делить системные ресурсы с кем-нибудь еще. Персональные брандмауэры, широко распространенные в мире Windows, в подавляющем большинстве случаев устанавливаются непосредственно на сам защищаемый компьютер. Если этот пакетный фильтр реализован без ошибок, то защищенность системы ничуть не страдает и атаковать ее так же сложно, как и на выделенном брандмауэре. Локальные программные прокси защищают компьютер лишь от некоторых типов атак (например, блокируют засылку троянов через IE), оставляя систему полностью открытой. В UNIX-like-системах пакетный фильтр присутствует изначально, а в штатный комплект поставки входит большое количество разнообразных прокси-серверов, поэтому приобретать дополнительное программное обеспечение не нужно.
От чего защищает и от чего не защищает брандмауэр

Пакетные фильтры в общем случае позволяют закрывать все входящие/исходящие TCP-порты, полностью или частично блокировать некоторые протоколы (например, ICMP), препятствовать установке соединений с данными IP-адресами и т.д. Правильно сконфигурированная сеть должна состоять, по меньшей мере, из двух зон: внутренней корпоративной сети (corporative network), огражденной брандмауэром и населенной рабочими станциями, сетевыми принтерами, intranet-серверами, серверами баз данных и прочими ресурсами подобного типа; а также демилитаризованной зоны (demilitarized zone, или, сокращенно, DMZ), в которой расположены публичные сервера, доступные из интернета. Брандмауэр, настроенный на наиболее драконический уровень защищенности, должен:
закрывать все порты, кроме тех, что принадлежат публичным сетевым службам (HTTP, FTP, SMTP и т.д.);
пакеты, приходящие на заданный порт, отправлять тем и только тем узлам, на которых установлены соответствующие службы (например, если WWW-сервер расположен на узле А, а FTP-сервер на узле B, то пакет, направленный на 80 порт узла B, должен блокироваться брандмауэром);
блокировать входящие соединения из внешней сети, направленные в корпоративную сеть (правда, в этом случае пользователи сети не смогут работать с внешними FTP-серверами в активном режиме);
блокировать исходящие соединения из DMZ-зоны, направленные во внутреннюю сеть (исключая FTP- и DNS-сервера, которым исходящие соединения необходимы);
блокировать входящие соединения из DMZ-зоны, направленные во внутреннюю сеть (если этого не сделать, то атакующий, захвативший управление одним из публичных серверов, беспрепятственно проникнет и в корпоративную сеть).
блокировать входящие соединения в DMZ-зону из внешней сети по служебным протоколам, часто использующимся для атаки (например, ICMP; правда, полное блокирование ICMP создает большие проблемы, в частности, перестает работать ping и становится невозможным автоматическое определение наиболее предпочтительного MTU);
блокировать входящие/исходящие соединения с портами и/или IP-адресами внешней сети, заданными администратором.

Фактически роль брандмауэра сводится к ограждению корпоративной сети от всяких любопытствующих, блуждающих по просторам инета. Тем не менее, прочность этого ограждения только кажущаяся. Если клиент корпоративной сети использует уязвимую версию браузера или клиента электронной почты (а большая часть программного обеспечения уязвима!), атакующему достаточно заманить его на троянизированную WEB-страничку или послать ему письмо с вирусом внутри, и через короткое время локальная сеть окажется поражена. Даже если исходящие соединения из корпоративной сети запрещены, shell-код сможет воспользоваться уже установленным TCP-соединением, через которое он был заброшен на атакованный узел, передавая хакеру управление удаленной системой.

Брандмауэр может и сам являться объектом атаки, ведь он, как и всякая сложная программа, не обходится без дыр и уязвимостей. Дыры в брандмауэрах обнаруживаются практически каждый год и далеко не сразу затыкаются (особенно если брандмауэр реализован на "железном" уровне). Забавно, но плохой брандмауэр не только не увеличивает, но даже ухудшает защищенность системы (в первую очередь это относится к персональным брандмауэрам, популярность которых в последнее время необычайно высока).
Обнаружение и идентификация брандмауэра

Залогом успешной атаки является своевременное обнаружение и идентификация брандмауэра (или, в общем случае, IDS, но в контексте настоящей статьи мы будем исходить из того, что она совмещена с брандмауэром).

Большинство брандмауэров отбрасывают пакеты с истечением TTL (Time To Live – время жизни), блокируя тем самым трассировку маршрута, чем разоблачают себя. Аналогичным образом поступают и некоторые маршрутизаторы, однако, как уже говорилось выше, между маршрутизатором и пакетным фильтром нет принципиальной разницы.

Отслеживание маршрута обычно осуществляется утилитой traceroute, поддерживающей трассировку через протоколы ICMP и UDP, причем ICMP блокируется гораздо чаще. Выбрав узел, заведомо защищенный брандмауэром (например, www.intel.ru), попробуем отследить к нему маршрут командой traceroute –I wwww.intel.ru.

$traceroute –I wwww.intel.ru

Трассировка маршрута к bouncer.glb.intel.com [198.175.98.50]

с максимальным числом прыжков 30:

1 1352 ms 150 ms 150 ms 62.183.0.180

2 140 ms 150 ms 140 ms 62.183.0.220

3 140 ms 140 ms 130 ms 217.106.16.52

4 200 ms 190 ms 191 ms aksai-bbn0-po2-2.rt-comm.ru [217.106.7.25]

5 190 ms 211 ms 210 ms msk-bbn0-po1-3.rt-comm.ru [217.106.7.93]

6 200 ms 190 ms 210 ms spb-bbn0-po8-1.rt-comm.ru [217.106.6.230]

7 190 ms 180 ms 201 ms stockholm-bgw0-po0-3-0-0.rt-comm.ru [217.106.7.30]

8 180 ms 191 ms 190 ms POS4-0.GW7.STK3.ALTER.NET [146.188.68.149]

9 190 ms 191 ms 190 ms 146.188.5.33

10 190 ms 190 ms 200 ms 146.188.11.230

11 311 ms 310 ms 311 ms 146.188.5.197

12 291 ms 310 ms 301 ms so-0-0-0.IL1.DCA6.ALTER.NET [146.188.13.33]

13 381 ms 370 ms 371 ms 152.63.1.137

14 371 ms 450 ms 451 ms 152.63.107.150

15 381 ms 451 ms 450 ms 152.63.107.105

16 370 ms 461 ms 451 ms 152.63.106.33

17 361 ms 380 ms 371 ms 157.130.180.186

18 370 ms 381 ms 441 ms 192.198.138.68

19 * * * Превышен интервал ожидания для запроса.

20 * * * Превышен интервал ожидания для запроса.

Смотри: трассировка доходит до узла 192.198.138.68, а затем умирает, что указывает либо на брандмауэр, либо на недемократичный маршрутизатор. Чуть позже мы покажем, как можно проникнуть сквозь него, а пока выберем для трассировки другой узел, например, www.zenon.ru

$traceroute –I www.zenon.ru

Трассировка маршрута к distributed.zenon.net [195.2.91.103]

с максимальным числом прыжков 30:

1 2444 ms 1632 ms 1642 ms 62.183.0.180

2 1923 ms 1632 ms 1823 ms 62.183.0.220

3 1632 ms 1603 ms 1852 ms 217.106.16.52

4 1693 ms 1532 ms 1302 ms aksai-bbn0-po2-2.rt-comm.ru [217.106.7.25]

5 1642 ms 1603 ms 1642 ms 217.106.7.93

6 1562 ms 1853 ms 1762 ms msk-bgw1-ge0-3-0-0.rt-comm.ru [217.106.7.194]

7 1462 ms 411 ms 180 ms mow-b1-pos1-2.telia.net [213.248.99.89]

8 170 ms 180 ms 160 ms mow-b2-geth2-0.telia.net [213.248.101.18]

9 160 ms 160 ms 170 ms 213.248.78.178

10 160 ms 151 ms 180 ms 62.113.112.67

11 181 ms 160 ms 170 ms css-rus2.zenon.net [195.2.91.103]

Трассировка завершена.

На этот раз трассировка проходит нормально. Выходит, что никакого брандмауэра вокруг zenon'а нет? Очень может быть, но для уверенного ответа нам требуется дополнительная информация. Узел 195.2.91.193 принадлежит сети класса С (три старших бита IP-адреса равны 110), и, если эта сеть не защищена брандмауэром, большинство ее узлов должно откликаться на ping, что в данном случае и происходит. Сканирование выявляет 65 открытых адресов. Следовательно, либо маршрутизатора здесь нет, либо он беспрепятственно пропускает наш ping.

При желании можно попробовать просканировать порты, однако, во-первых, наличие открытых портов еще ни о чем не говорит (быть может, брандмауэр блокирует лишь один порт, но самый нужный, например, защищает дырявый RPC от посягательств извне), а, во-вторых, при сканировании хакеру будет трудно остаться незамеченным. С другой стороны, порты сканируют все кому не лень, и администраторы уже давно не обращают на это внимания.

Утилита nmap позволяет обнаруживать некоторые из брандмауэров, устанавливая статут порта во "firewalled". Такое происходит всякий раз, когда в ответ на SYN удаленный узел возвращает ICMP-пакет типа 3 с кодом 13 (Admin Prohibited Filter) с действительным IP-адресом брандмауэра в заголовке (nmap его не отображает; пиши собственный сканер или, используя любой снифер, самостоятельно проанализируй возвращаемый пакет). Если возвратится SYN/ACK – сканируемый порт отрыт. RST/ACK указывает на закрытый или заблокированный брандмауэром порт. Не все брандмауэры генерируют RST/ACK при попытке подключения к заблокированным портам (Check Point Firewall – генерирует), некоторые отсылают ICMP-сообщение, как было показано выше, или ничего не посылают вообще.

Большинство брандмауэров поддерживает удаленное управление через интернет, открывая один или несколько TCP-портов, уникальных для каждого брандмауэра. Так, например, Check Point Firewall открывает 256, 257 и 258 порты, а Microsoft Proxy – 1080. Некоторые брандмауэры явным образом сообщают свое имя и версию программного продукта при подключении к ним по netcat (или telnet), в особенности этим грешат прокси-сервера. Последовательно опрашивая все узлы, расположенные впереди исследуемого хоста, на предмет прослушивания характерных для брандмауэров портов, мы в большинстве случаев сможет не только выявить их присутствие, но и определить IP-адрес! Разумеется, эти порты могут быть закрыты как на самом брандмауэре (правда, не все брандмауэры это позволяют), так и на предшествующем ему маршрутизаторе (но тогда брандмауэром будет нельзя управлять через интернет).
Сканирование и трассировка через брандмауэр

Прямая трассировка через брандмауэр чаще всего оказывается невозможной (какому администратору приятно раскрывать интимные подробности топологии своих сетей), и атакующему приходится прибегать к всевозможным ухищрениям.

Утилита Firewalk представляет собой классический трассер, посылающий TCP- или UDP-пакеты, с таким расчетом, чтобы на узле, следующем непосредственно за брандмауэром, их TTL обращался в ноль, заставляя систему генерировать сообщение ICMP_TIME_EXCEEDED. Благодаря этому Firewalk уверенно работает даже там, где штатные средства уже не справляются, хотя крепко защищенный брандмауэр ей, конечно, не пробить и атакующему приходится использовать более продвинутые алгоритмы.

Будем исходить из того, что с каждым отправляемым IP-пакетом система увеличивает его ID на единицу (как это чаще всего и случается). С другой стороны, согласно спецификации RFC-793, описывающей TCP-протокол, всякий хост, получивший посторонний пакет, который не относится к установленным TCP-соединениям, должен реагировать на него посылкой RST. Для реализации атаки нам понадобится удаленный узел, не обрабатывающий в данный момент никакого постороннего трафика и генерирующий предсказуемую последовательность ID. В хакерских кругах такой узел называется немым (dump). Обнаружить немой хост очень просто – достаточно лишь отправить ему серию IP-пакетов и проанализировать ID, возвращенный в заголовках. Запомним (запишем на бумажку) ID последнего пакета. Затем выберем жертву и отправим ей SYN-пакет, указав в обратном адресе IP немого узла. Атакуемый узел, думая, что немой хост хочет установить с ним TCP-соединение, ответит: SYN/ACK. Немой хост, словив посторонний SYN/ACK, возвратит RST, увеличивая свой счетчик ID на единицу. Отправив немому хосту еще один IP-пакет и проанализировав возвращенный ID, мы сможем узнать, посылал ли немой хост жертве RST-пакет или нет. Если посылал, значит, атакуемый хост активен и подтверждает установку TCP-соединения на заданный порт. При желании хакер может просканировать все интересующие его порты, не рискуя оказаться замеченным, ведь вычислить его IP практически невозможно – сканирование осуществляется "руками" немого узла и с точки зрения атакуемого выглядит как обычное SYN-сканирование.

Предположим, что немой хост расположен внутри DMZ, а жертва находится внутри корпоративной сети. Тогда, отправив немому хосту SYN-пакет от имени жертвы, мы сможем проникнуть через брандмауэр, поскольку он будет думать, что с ним устанавливает соединение внутренний хост, а соединения этого типа в 99,9% случаях разрешены (если их запретить, пользователи корпоративной сети не смогут работать со своим же собственными публичными серверами). Естественно, все маршрутизаторы на пути от хакера к немому хосту не должны блокировать пакет с поддельным обратным адресом, в противном случае пакет умрет задолго до того, как доберется до места назначения.

Утилита hping как раз и реализует сценарий сканирования данного типа, что делает ее основным орудием злоумышленника для исследования корпоративных сетей, огражденных брандмауэром.

Как вариант, хакер может захватить один из узлов, расположенных внутри DMZ, используя их как плацдарм для дальнейших атак.
Проникновение через брандмауэр

Сборку фрагментированных TCP-пакетов поддерживают только самые качественные из брандмауэров, а все остальные анализируют лишь первый фрагмент, беспрепятственно пропуская все остальные. Послав сильно фрагментированный TCP-пакет, "размазывающий" TCP-заголовок по нескольким IP-пакетам, хакер скроет от брандмауэра Acknowledgment Number и он не сможет определить принадлежность TCP-пакета к соответствующей ему TCP-сессии (быть может, он относится к легальному соединению, установленному корпоративным пользователем). Если только на брандмауэре не активирована опция "резать фрагментированные пакеты", успех хакерской операции гарантирован. Блокирование фрагментированных пакетов создает множество проблем и препятствует нормальной работе сети. Теоретически возможно блокировать лишь пакеты с фрагментированным TCP-заголовком, однако далеко не всякий брандмауэр поддерживает столь гибкую политику настройки. Атаки данного типа, называемые Tiny Fragment Attack, обладают чрезвычайно мощной проникающей способностью и потому являются излюбленным приемом всех хакеров.

Атаки с использованием внутренней маршрутизации (она же маршрутизация от источника, или source routing) намного менее актуальны, но мы все же их рассмотрим. Как известно, IP-протокол позволяет включать в пакет информацию о маршрутизации. При отправке IP-пакета жертве навязанная хакером маршрутизация чаще всего игнорируется, и траектория перемещения пакета определяется исключительно промежуточными маршрутизаторами, но ответные пакеты возвращаются по маршруту, обратному указанному в IP-заголовке, что создает благоприятные условия для его подмены. Более упрощенный вариант атаки ограничивается одной лишь подменой IP-адреса отправителя. Грамотно настроенные маршрутизаторы (и большинство клонов UNIX) блокируют пакеты с внутренней маршрутизацией. Пакеты с поддельными IP-адресами представляют несколько большую проблему, однако качественный брандмауэр позволяет отсеивать и их.

Таблицы маршрутизации могут быть динамически изменены посылкой сообщения ICMP Redirect, что позволяет (по крайней мере, теоретически) направить хакерский трафик в обход брандмауэра (см. также ARP- spoofing), впрочем, сейчас такие безнадежно инсекьюрные системы практически уже не встречаются.
Побег из-за брандмауэра

Пользователи внутренней сети, огражденной недемократичным брандмауэром, серьезно ограничены в своих возможностях. Про невозможность работы с FTP-серверами в активном режиме мы уже говорили. Также могут быть запрещены некоторые протоколы и закрыты необходимые тебе порты. В клинических случаях администраторы ведут черных списки IP-адресов, блокируя доступ к сайтам "нецелесообразной" тематики.

Поскольку брандмауэры рассчитаны на защиту извне, а не изнутри, вырваться из-за их застенков очень просто, достаточно лишь воспользоваться любым подходящим прокси-сервером, находящимся во внешней сети и еще не занесенным администратором в черный список. В частности, популярный клиент ICQ позволяет обмениваться сообщениями не напрямую, а через сервер (не обязательно сервер компании-разработчика). Существуют тысячи серверов, поддерживающих работу ICQ. Одни существуют в более или менее неизменном виде уже несколько лет, другие динамически то появляются, то исчезают. И если "долгожителей" еще реально занести в стоп-лист, то уследить за серверами-однодневками администратор просто не в состоянии!

Также можно воспользоваться протоколом SSH (Secure Shell), изначально спроектированным для работы через брандмауэр и поддерживающим шифрование трафика (на тот случай, если брандмауэр вздумает искать в нем "запрещенные" слова типа "sex", "hack" и т.д.). SSH-протокол может работать по любому доступному порту, например, 80, и тогда с точки зрения брандмауэра все будет выглядеть как легальная работа с WEB-сервером. Между тем, SSH является лишь фундаментом для остальных протоколов, из которых в первую очередь хотелось бы отметить telnet, обеспечивающий взаимодействие с удаленными терминалами. Заплатив порядка 20$ за хостинг любому провайдеру, ты получишь аккаунт, поддерживающий SSH и позволяющий устанавливать соединения с другими узлами сети (бесплатные хостинги этой возможности чаще всего лишены или накладывают на нее жесткие ограничения).

Наконец, можно воспользоваться сотовой телефонией, прямым модемным подключением и прочими коммуникационными средствами, устанавливающими соединение с провайдером, в обход брандмауэра.
Заключение

Технологии построения брандмауэров не стоят на месте, и специалисты по информационной безопасности не дремлют. С каждым днем хакерствовать становится все труднее и труднее, однако полностью хакерство не исчезнет никогда. Ведь на смену заткнутым дырам приходят другие. Главное, не сидеть сложа руки, а творчески экспериментировать с брандмауэрами, изучать стандарты и спецификации, изучать дизассемблерные листинги и искать, искать, искать…

Ссылки по теме
Nmap

Популярный сканер портов, позволяющий обнаруживать некоторые типы брандмауэров. Бесплатен. Исходные тексты доступны. На сайте http://www.insecure.org/nmap море технической информации по проблеме.
FireWalk

Утилита для трассировки сети через брандмауэр, работающая на TCP/UDP-протоколах и основанная на TTL. Бесплатна. http://www.packetfactory.net/firewalk. Перед использованием рекомендуется ознакомиться с документацией http://www.packetfactory.net/firewalk/firewalk-final.pdf.
HPING

Утилита, реализующая сканирование через немой хост. Мощное оружие для исследования внутренней сети по-за брандмауэром. Бесплатна и хорошо документирована. http://www.hping.org/papers.html.
SSH-клиент

Secure Shell клиент, используемый пользователями внутренней сети для преодоления запретов и ограничений, наложенных брандмауэром. Бесплатен. Распространяется вместе с исходными текстами. http://www.openssh.com.
FFAQ

Подробный FAQ по брандмауэрам на английском языке. www.interhack.net/pubs/fwfaq/firewalls-faq.pdf. Его русский перевод, не отличающейся особой свежестью, лежит на ln.com.ua/~openxs/articles/fwfaq.html.
Firewalls

Конспект лекций по брандмауэрам (на английском языке) от тайваньского профессора Yeali S. Sun. http://www.im.ntu.edu.tw/~sunny/pdf/IS/Firewall.pdf
OpenNet

Огромный портал по сетевой безопасности, содержащий в том числе и информацию о дырах в популярных брандмауэрах (на русском и английском языках). http://www.opennet.ru

Брандмауэры подвержены большому количеству DoS-атак, таких, как эхо-шторм или SYN-flood, которым они в принципе неспособны противостоять.

Брандмауэр – это маршрутизатор, проски-север и система обнаружения вторжений в одном флаконе.

Брандмауэры не защищают от атак, а лишь ограждают локальную сеть кирпичным забором, через который легко перелезть.

В большинстве случаев сквозь кирпичную стену брандмауэра можно пробить ICMP-тоннель, обернув передаваемые данные ICMP-заголовком.

Брандмауэр можно атаковать не только извне, но и изнутри корпоративной сети.

Различные брандмауэры по-разному реагируют на нестандартные TCP-пакеты, позволяя идентифицировать себя.

Брандмауэры, открывающие 53 порт (служба DNS) не только на приемнике (например, Check Point Firewall), но и на источнике, позволяют хакеру просканировать всю внутреннюю сеть.

Уязвимость программных прокси в общем случае невелика, и в основном они атакуются через ошибки переполнения буфера.

Некоторые брандмауэры подвержены несанкционированному просмотру файлов через порт 8010 и запросы типа http://www.host.com::8010/c:/ или http://www.host.com::8010//.
Служба DCOM нуждается в широком диапазоне открытых портов, что существенно снижает степень защищенности системы, обессмысливая использование брандмауэра.

Крис Касперски[/r]Источник[r][/r]