IPsec: interneto protokolo saugumas – apibrėžimas, veikimas ir taikymas

Interneto protokolo saugumas (IPsec) - tai būdas užtikrinti didesnį interneto ryšių saugumą ir privatumą.

IPsec - tai protokolų rinkinys, skirtas interneto protokolo (IP) ryšiams apsaugoti, autentifikuojant (ir pasirinktinai šifruojant) kiekvieną IP duomenų srauto paketą. IPsec taip pat apima protokolus, skirtus nustatyti abipusį agentų autentiškumo patvirtinimą sesijos pradžioje ir derėtis dėl kriptografinių raktų, kurie bus naudojami sesijos metu. IPsec gali būti naudojamas duomenų srautams apsaugoti tarp poros priimančiųjų (pvz., kompiuterių naudotojų arba serverių), tarp poros saugumo vartų (pvz., maršrutizatorių arba ugniasienių) arba tarp saugumo vartų ir priimančiojo. RFC 2406

"IPsec" yra kompleksinis saugumo sprendimas, veikiantis interneto protokolo paketo interneto lygmenyje, kuris pagal OSI modelį prilyginamas 3 lygmeniui. Kiti plačiai naudojami interneto saugumo protokolai, pavyzdžiui, SSL, TLS ir SSH, veikia aukštesniuose šių modelių sluoksniuose. Dėl to IPsec yra lankstesnis, nes gali būti naudojamas visiems aukštesnio lygio protokolams apsaugoti, nes programų nereikia kurti taip, kad jos naudotų IPsec, o TLS/SSL ar kitų aukštesnio lygio protokolų naudojimas turi būti integruotas į programą.

Terminą "IPsec" oficialiai apibrėžė Interneto inžinerijos darbo grupė (IETF). Šis apibrėžimas apima ir termino rašymo didžiąja raide formą; dažnai jis neteisingai rašomas IPSec.

IPsec sudedamosios dalys ir pagrindiniai protokolai

IPsec nėra vienas atskiras protokolas, o keli tarpusavyje susiję mechanizmai ir standartai. Svarbiausi komponentai:

• AH (Authentication Header) – suteikia paketų autentiškumą ir vientisumą bei apsaugą nuo pakartojimo (anti-replay), bet neužšifruoja paketų turinio.
• ESP (Encapsulating Security Payload) – suteikia duomenų konfidencialumą (šifravimą), taip pat gali teikti autentifikaciją ir vientisumą.
• Security Associations (SA) – tai sutartys (parametrų rinkiniai), pagal kurias vyksta apsauga; SA nurodo, kokie algoritmai, raktai ir režimai naudojami.
• Key Management / IKE (Internet Key Exchange) – protokolas, skirtas saugiai keistis kriptografiniais raktais ir susitarti dėl SA. Dabartinė populiari versija yra IKEv2, kuri yra patvaresnė ir saugesnė už IKEv1.

Veikimo režimai

IPsec gali veikti dviem pagrindiniais režimais:

• Transporto režimas – apsaugomi tik IP paketo duomenų (payload) laukai; IP antraštė lieka nepakitusi. Tinka host-to-host ryšiams.
• Tunnel režimas – visas IP paketas yra užšifruojamas arba apvyniojamas ir įterpiamas į naują IP paketą su nauja antrašte. Tai dažniausias režimas VPN ryšiuose tarp maršrutizatorių ar ugniasienių.

Kriptografija ir algoritmai

IPsec palaiko daugelį simetrinių šifravimo (pvz., AES), autentifikavimo (pvz., HMAC-SHA256) ir viešojo rakto (pvz., RSA, ECDSA) algoritmų. IKE protokolas leidžia derybų metu susitarti, kokie algoritmai ir raktų ilgiausi bus naudojami. Saugumas priklauso nuo tinkamų ir atnaujintų algoritmų pasirinkimo bei raktų valdymo praktikos.

Taikymas ir tipiniai naudojimo scenarijai

• VPN (Virtual Private Network) – dažniausias IPsec panaudojimas: site-to-site VPN tarp įmonės filialų arba remote access VPN, kai darbuotojas jungiasi prie įmonės tinklo.
• Host-to-host apsauga – tiesioginis IPsec sesijų užmezgimas tarp dviejų serverių ar darbo stočių.
• Perimetro apsauga – maršrutizatoriai/ugniasienės naudoja IPsec tunelius, kad užtikrintų saugų duomenų srautą tarp tinklų per viešą internetą.
• Įmonių ir valstybinės infrastruktūros sprendimai – IPsec naudojamas saugoti konfidencialius duomenis, telemetriją, valdymo srautus ir pan.

Privalumai

• Lankstumas – veikia IP lygyje, todėl gali apsaugoti bet kokį aukštesnio lygio protokolą be programų modifikavimo.
• Platus standartų palaikymas ir suderinamumas tarp gamintojų.
• Gali užtikrinti tiek konfidencialumą (šifravimą), tiek autentiškumą ir vientisumą.

Trūkumai ir iššūkiai

• Konfigūravimas ir administravimas gali būti sudėtingesnis nei kai kurių kitų sprendimų (pvz., TLS pagrįstų), ypač dideliuose tinkluose.
• IPsec gali susidurti su NAT (tinklo adreso vertimo) problemomis; nors egzistuoja NAT-T mechanizmai, konfigūracija gali būti sudėtingesnė.
• Priklausomybė nuo tinkamo raktų valdymo: silpni raktai ar neatsinaujinantys algoritmai mažina saugumą.

Standartai ir saugumas

IPsec specifikacijos yra prižiūrimos IETF. Ankstesni dokumentai apibrėžė daug IPsec aspektų, pavyzdžiui, RFC 2406 (ESP specifikacija) ir daugybė kitų RFC dokumentų. Saugumo gerinimas vyksta nuolat: rekomenduojama sekti naujausius IETF ir saugumo bendruomenės patarimus dėl algoritmų ir IKE versijų (pvz., naudoti IKEv2 ir AES su tinkamu HMAC).

Praktiniai patarimai diegiant IPsec

• Rinkitės stiprius, viešai patvirtintus algoritmus (pvz., AES-GCM, HMAC-SHA2, ECDH raktų mainams).
• Naudokite IKEv2, jei įmanoma – jis paprastesnis ir saugesnis nei IKEv1.
• Jeigu tarp įrenginių yra NAT, įsitikinkite, kad įjungtas NAT Traversal (NAT-T) arba naudokite tunnel režimą su papildoma konfigūracija.
• Konsoliduokite raktų politiką ir periodiškai keiskite raktus (rekey), taip pat stebėkite ir auditorijuokite prisijungimus.
• Tesinkite įrenginių programinę įrangą (firmware) ir stebėkite saugumo pranešimus dėl algoritmo pažeidžiamumo.

Išvados

IPsec yra galingas ir plačiai palaikomas protokolų rinkinys IP srautų apsaugai. Dėl veikimo IP lygyje jis yra universalus sprendimas įvairioms saugumo reikmėms – nuo host-to-host apsaugos iki didelio masto VPN. Tačiau efektyvumui ir saugumui užtikrinti būtina tinkama konfigūracija, raktų valdymas ir algoritmų parinkimas.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra interneto protokolo saugumas (IPsec)?

K: Kaip veikia IPsec?

K: Kokie yra kiti populiarūs interneto saugumo protokolai?

K: Kaip dėl to IPsec tampa lankstesnis?

K: Kas apibrėžia, ką reiškia "IPsec"?

Paieška pagal raidę