Анализ уязвимостей в системе мультиплексирования разнесенных данных и ее модификациях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Ефимов, Владимир Игоревич

• Ефимов, Владимир Игоревич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ефимов, Владимир Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Возможные применения методов мультиплексирования данных.

1.2. Виды уязвимостей компьютерных сетей.

1.3. Атаки на протоколы информационного обмена.

1.4. Противодействия атакам на протоколы сетевого обмена. Логические способы защиты информации.

1.5. Логическая изоляция каналов передачи данных. Создание виртуальных сетей (VPI/VCI, VLAN). Технология - MPLS.

1.5.1. Разделение данных в сетях Ethernet. Технология Vlan.

1.5.2. Технологии многопротокольной коммутации по меткам на основе передачи пакетов, архитектура, MPLS-VPN.

1.6. Системы создания надежных, недоступных для других каналов передачи данных

1.7. Требования, предъявляемые к разрабатываемой системе.

1.8. Задачи диссертационного исследования.

1.9. Выводы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ТРАФИКА. ВОЗМОЖНЫЕ МЕТОДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ И АНАЛИЗА. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ.

2.1. Описание системы мультиплексирования трафика.

2.1.1. Использование промежуточных передатчиков.

2.2. Реализация системы с помощью протокола TCP.

2.2.1. Воздействие на систему побайтного демультиплексирования, реализованной на основе протокола TCP с использованием зажатия полосы пропускания одного из каналов.

2.2.2. Использование дополнительных буферов передатчиков в системе основанной на протоколе TCP.

2.3. Выбор безопасных путей прохождения трафика в сети Интернет.

2.4. Модификация алгоритма разделения данных с целью обеспечения стойкости системы к раскрытию при длительных воздействиях. Нежесткая схема работы демультиплексора.

2.5. Потеря данных в буферах компонент в системе на основе протокола TCP. Предпосылки к реализации системы на протоколе UDP.

2.5.1. Разработка алгоритмов надежной доставки данных с использованием протокола UDP.

2.5.2. Повышение надежности системы. Детекция сбоя в канале при помощи контроля буферов на демультиплексоре и мультиплексоре.

2.6. Инкапсуляция компонентов системы. Обеспечение безопасности системы в топологии сети Интернет.

2.6.1. Инкапсуляция одной зоны в другую. Сохранение структурной целостности системы.

2.6.2. Инкапсуляция зон в автономные системы, привязка к топологии сети Интернет.

2.6.3. Использование маркеров для экранирования служебных символов.

2.7. Исследование возможности нахождения потоков, принадлежащих общему источнику, с использованием анализа последовательной корреляции данных.

2.8. Выводы.

Глава 3. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ

РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Нахождение коррелированных потоков по скоростям.

3.1.1. Корреляция скоростей потоков в системе TCP с жестким побайтным мультиплексированием, находящихся на одной ветке при внешнем воздействии на систему.

3.1.2. Корреляция скоростей потоков в системе TCP с жестким побайтным мультиплексированием, находящихся на одной ветке при зажатии канала.

3.1.3. Корреляция скоростей потоков в системе TCP с жестким побайтным мультиплексированием, находящихся на разных ветках при зажатии канала.

3.1.4. Корреляция скоростей потоков в системе UDP с гибким мультиплексированием, находящихся на одной ветке при зажатии канала. Определение объема потерянных данных.

3.1.5. Выводы по анализу корреляции скоростей потоков в системах.

3.2. Обнаружение последовательной корреляции данных внутри отдельного канала.

3.2.1. Выводы по анализу последовательной корреляции.

3.3. Оценка вычислительных затрат при обнаружении корреляции потоков данных и вычислении последовательной корреляции данных в потоке.

3.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ уязвимостей в системе мультиплексирования разнесенных данных и ее модификациях»

Сегодня все большее значение приобретают распределенные информационные вычислительные сети и технологии их создания. Развитие технологий требует постоянного повышения эффективности функционирования таких систем и ставит задачи, для решения которых требуется научный подход. Одной из таких проблем можно считать разработку новых методов для усовершенствования таких систем, обеспечения эффективности их функционирования и т.п. Вследствие того, что каналы связи имеют большую протяженность, в настоящее время их длины исчисляются сотнями тысяч километров, можно осуществить подключение к каналу, реализовать внешнее воздействие на систему, нарушив тем самым ее функциональность. В качестве заинтересованных лиц такой деятельности могут выступать: иностранные разведывательные службы, преступные сообщества, группы, формирования и отдельные лица. Кроме того, существует масса субъективных внешних факторов, способных оказать влияние на систему.

В диссертации разработан подход, используемый для повышения стойкости передачи информации, повышении эффективности систем на основе имеющейся сетевой инфраструктуры и использовании ее физической избыточности. Для этого оказалось необходимым выработать решения реализации системы, определить положительные и отрицательные стороны используемых при этом алгоритмов и технологий, решить ряд задач, направленных на повышение надежности. Как и для многих систем межсетевого взаимодействия, рассматриваются два основных класса воздействий: непосредственно физические воздействия на протоколы и анализ самих передаваемых данных, принимаются соответствующие меры обеспечения стойкости системы.

В целом можно сказать, что проблема повышения эффективности функционирования компьютерных сетей и приложений является актуальной и приоритетность этой проблемы непрерывно возрастает с развитием информационных технологий. Исследование, проведенное в работе, включая разработанные в ней алгоритмы, повышают эффективность функционирования компьютерных сетей, обеспечивают их устойчивость к внешним воздействиям, повышают защиту, а так же могут явиться инструментом для построения подобных систем и нахождения закономерностей их функционирования.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Ефимов, Владимир Игоревич

3.4. Выводы:

Из опытов видно, что система на основе 1ЮР устойчива к атакам на анализ скоростей потоков данных. Основной сложностью при анализе будет то, что чем ближе к источнику данных производится воздействие на канал, тем меньше время реакции системы, следовательно, сложнее определить коррелированные потоки и обнаружить демультиплексор. Самой эффективной атакой на систему можно считать анализ последовательной корреляции данных в потоках, однако он требует большего количества вычислительных ресурсов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе исследований, выполненных в диссертационной работе, получены следующие результаты:

1. Разработана система мультиплексирования разнесенных данных. Выработаны основные компоненты необходимые для функционирования системы.

2. Исследованы возможности полученной системы при реализации с помощью протокола TCP, определены уязвимости.

3. Разработан усовершенствованный алгоритм работы системы с использованием протокола UDP. Исследовано поведение модифицированной системы, на предмет внешних воздействий.

4. Разработаны алгоритмы обеспечения надежности системы. Обоснована взаимосвязь между надежностью и безопасностью передачи данных.

5. Разработан способ интегрирования компонентов системы в распределенные сети IP такие как Интернет. Показан метод выбора наиболее безопасных участков прохождения трафика. Определены соответствующие критерии выбора.

6. Проведены модельные эксперименты системы на основе протоколов TCP, UDP, получены графики загрузки каналов связи при внешнем воздействии - зажатии полосы пропускания одного из каналов передачи, сделаны заключения в пользу надежности и устойчивости системы на основе протокола UDP.

7. Проведена серия опытов по исследованию последовательной корреляции в раздельных потоках на различных типах передаваемых данных. Получены результаты, показывающие, что анализ последовательной корреляции является эффективным методом поиска потоков принадлежащих общему источнику.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ефимов, Владимир Игоревич, 2007 год

1. Kahn D. The story of secret writings. Macmillan. N.Y. 1967.

2. Колемаев B.A., Староверов O.B., Турундаевский В.Б. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1991.

3. L.P.Schmid,CACM,8(1965),115

4. Иванов М.А. Криптографические методы защиты информации в компьютерных системах и сетях. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2001.

5. Зима В.М., Молдовян A.A., Молдовян H.A. Безопасность глобальных сетевых технологий. СПб.: БХВ-Петербург, 2000.

6. Снейдер И. Эффективное программирование TCP/IP. Библиотека программиста. СПб: Питер, 2001.

7. Шнайер Б. Прикладная криптография. М.: Триумф, 2002.

8. Хелеби С., Мак-Ферсон Д., Принципы маршрутизации в Интернет. М. Вилиамс, 2001.

9. Clark, D.D., Window and Acknowledgement Strategy in TCP. RFC 813.

10. Ефимов В.И., Файзуллин P.T. Система мультиплексирования разнесенного TCP/IP трафика. Математические структуры и моделирование. №10 . 2002.

11. Лавров Д.Н. Схема разделения секрета для потоков данных маршрутизируемой сети. Математические структуры и моделирование. №10. 2002.

12. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин A.C., Черемушкин A.B. Основы криптографии: Учебное пособие. М. Гелиос АРВ, 2001.

13. Wayner P. Digital Cash: Commerce on the Net. Academic Press, 1997.

14. Бланк-Эдельман Д.Н., Perl для системного администрирования. СПб: Символ-плюс, 2001. С. 211.

15. Microsoft Corporation. Microsoft TCP/IP. Учебный курс: Официальное пособие Microsoft для самостоятельной подготовки. М.: Издательско-торговый дом "Русская редакция", 1999.

16. Кларк К., Гамильтон К. Принципы коммутации в локальных сетях Cisco. M.: Издательский дом "Вилиамс".

17. Мельников В.В. Защита информации в компьютерных системах. М.: Финансы и статистика; Электронинформ. 1997.

18. Ященко В.В., Введение в криптографию. СПб.: Питер, 2001.

19. Corner D.E. 1995. Internetworking with TCP/IP Volume I: Principles, Protocols, and Architecture, Third Edition. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.

20. International Standards Organization 1984. "OSI-Basic Reference Model", ISO 7498, International Standards Organization, Geneva.

21. J.Ziv and A.Lempel. A universal algorithm for sequential data compression. IEEE Transactions on Information Theory. Vol. IT-23, N.3, May 1977, pp. 337-343.

22. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. Часть 1 : Введение и общая модель: ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-1-2002. Введ. 04.04.2002. - М, ИПК Издательство стандартов, 2002.

23. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий.Часть 3: Требования доверия к безопасности: ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-3-2002. Введ. 04.04.2002. - М.,

24. Милославская Н.Г., Толстой А.И. Интрасети: обнаружение вторжений: Учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 586 с.

25. Технологии защиты информации в Интернете. Специальный справочник / Мамаев М., Петренко С. СПб.: Питер, 2002. - 848 с.

26. Касперский К. Техника сетевых атак М.: Издательства "COJIOH-Р", 2001. - 396 с.

27. Jl. Козленко, Информационная безопасность в современных системах управления базами данных, http://www.citforum.ru/security/articles/safedb/

28. Баутов А. Экономический взгляд на проблемы информационной безопасности, 2002.http://www.osp.ru/os/2002/02/034.htm

29. Коблиц Н. Курс теории чисел и криптографии. М,: ТВП, 2001. -254 с.

30. Саломаа А. Криптография с открытым ключом: Пер. с англ. М.: Мир, 1995.-318 с.

31. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Технология и протоколы MPLS -СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2005. 304 с.

32. Олвейн В. Структура и реализация современной технологии MPLS.: Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильяме", 2004. - 480 с.

33. Олифер Н., Олифер В. Виртуальные частные сети, 2002. http://www.osp.ru/lan/2002/01 /05 8.htm

34. RFC 3035. MPLS using LDP and ATM VC Switching. Davie В., Lawrence J., McCloghrie K., Rosen E., Swallow G., Rekhter Y., Doolan P., 2001

35. RFC 3107. Carrying Label Information in BGP-4.

36. Rekhter Y., Rosen E., 2001

37. Оглтри T. Firewalls. Практическое применение межсетевых экранов: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001. - 400 с.

38. Ефимов В.И. Система контроля разграничения доступа на основе исследования корреляций потоков данных. // Математические структуры и моделирование. Омск: ОмГУ, 2004. - Вып. 13. - С. 135-139.

39. Ефимов В.И. Файзуллин Р.Т. Система мультиплексирования разнесенного TCP/IP-трафика.// Вестник Томского государственного университета. -2005. -№14. -С. 115-118.

40. Ефимов В.И. Файзуллин Р.Т. Система мультиплексирования разнесенного TCP/IP-трафика. // Материалы конференции- конкурса «Технологии

41. Microsoft в информатике и программировании», Новосибирск 22-24 февраля 2005. Новосибирск 2005. - С. 73-74.

42. Ефимов В.И. Щерба Е.В. Атака на систему разнесенного TCP/IP трафика на основе анализа корреляции потоков. // Информационные технологии моделирования и управления 2005 - №6(24) - С. 859 - 863.

43. Ефимов В.И. Нахождение потоков с общим источником методом вычисления последовательной корреляции. // Системы управления и информационные технологии, 2007, №1.1 (27). С. 148-151.

44. RFC 2637 Point-to-Point Tunneling Protocol (РРТР). К. Hamzeh, G. Pall, W. Verthein, J. Taarud, W. Little, G. Zorn, 1999

45. RFC 2341 Cisco Layer Two Forwarding (L2F). A. Valencia, M. Littlewood, T. Kolar, 1998

46. RFC 2661 Layer Two Tunneling Protocol "L2TP". W. Townsley, A. Valencia, A. Rubens, G. Pall, G. Zorn, B. Palter, 1999

47. NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). http://www.protocolbase.net/protocols/protocolNetBEUI.php

48. RFC3078 Microsoft Point-To-Point Encryption (MPPE). G. Pall, G. Zorn, 2001

49. RFC 2405 The ESP DES-CBC Cipher Algorithm With Explicit IV. C. Madson, N. Doraswamy, 1998

50. RFC 2437 PKCS #1: RSA Cryptography Specifications Version 2.0, B. Kaliski, J. Staddon, 1998

51. Cisco Inc, Cisco IOS Software,http://www.cisco.com/en/US/products/sw/iosswrel/productsiosciscoiosso ftwarecategoryhome.html

52. RFC 3585 IPsec Configuration Policy Information Model, J. Jason, L. Rafalow, E. Vyncke, 2003

53. RFC 2356 Sun's SKIP Firewall Traversal for Mobile IP, G. Montenegro, V. Gupta, 1998

54. RFC 2408 Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP), D. Maughan, M. Schertler, M. Schneider, J. Turner, 1998

55. RFC 2460 Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification, S. Deering, R. Hinden, 1998

56. Kipp E.B. Hickman, The SSL Protocol, 1994, http://www.webstart.com/jed/papers/HRM/references/ssl.html

57. RFC 2246 The TLS Protocol Version 1.0, T. Dierks, C. Allen, 1999

58. RFC 2459 Internet X.509 Public Key Infrastructure Certificate and CRL Profile, R. Housley, W. Ford, W. Polk, D. Solo, 1999

59. RFC 3069 VLAN Aggregation for Efficient IP Address Allocation, D. McPherson, B. Dykes, 2001

60. MAC address, http://en.wikipedia.org/wiki/MACaddress

61. IEEE 802.1Q, http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE802.lQ

62. BiLiM Systems Ltd, ATM, 1998, http://www.citforum.ru/nets/articles/atm.shtml

63. RFC 1954 Transmission of Flow Labelled IPv4 on ATM Data Links Ipsilon Version 1.0, P. Newman, W. L. Edwards, R. Hinden, E. Hoffman, F. Ching Liaw, T. Lyon, G. Minshall, 1996

64. RFC 3031 Multiprotocol Label Switching Architecture, E. Rosen, A. Viswanathan, R. Callón, 2001

65. RFC 1293 Inverse Address Resolution Protocol,

66. T. Bradley, C. Brown, 1992

67. RFC 2328 OSPF Version 2, J. Moy, 1998

68. RFC 1142 OSIIS-IS Intra-domain Routing Protocol, D. Oran, 1990

69. RFC 2236 Internet Group Management Protocol, Version 2,1. W. Fenner, 1997

70. MPLS FAQ For Beginners, http://www.cisco.com/warp/public/105/mplsfaq4649.shtml#qa4

71. Miller S.S. Wi-Fi security, McGraw-Hill, 2003. 332 c.

72. Уфимцев Ю.С., Буянов В.П., Ерофеев E.A., Жогла H.J1., Зайцев О.А., Курбатов Г.Л., Петренко А.И., Федотов Н.В., Методика информационной безопасности. М.: Издательство "Экзамен", 2004. - 544с.