Практические аспекты выявления уязвимостей программного обеспечения. Метод обнаружения уязвимостей веб-приложений

IDENTIFICATION OF INFORMATION SYSTEMS VULNERABILITIES

Sergei Konovalenko

postgraduate of Krasnodar higher military school,

Russia, Krasnodar

Igor Korolev

doctor of Engineering, Professor, Professor of the department of protected information technologies, Krasnodar higher military school,

Russia, Krasnodar

АННОТАЦИЯ

Проведена оценка существующих средств анализа защищенности информационных систем, на основе которой построены модели выявления, идентификации и оценки образов уязвимостей информационных систем. Определены основные характеристики (элементы), присущие образам существующих уязвимостей информационных систем.

ABSTRACT

An assessment of existing tools for analyzing information systems security was performed. On the basis of the achieved results the models of detection, identification and evaluation of information systems vulnerabilities images were built. The main characteristics (elements) inherent to the images of the existing information systems vulnerabilities were defined.

Ключевые слова: выявление; информационная система; идентификация; оценка; описание образа; уязвимость.

Keywords: detection; information system; identification; evaluation; description of the image; vulnerability.

Любой информационной системе (далее по тексту – ИС) присущи определенные уязвимости, перечень которых является достаточно объемным и постоянно подлежит обновлению (расширению). Уязвимости ИС обусловлены недостатками (ошибками), возникающими в процессе «жизненного цикла» этой системы. В этом виду, возможность реализации угроз безопасности ИС напрямую зависит от действий злоумышленника по обнаружению и использованию присущих ей уязвимостей. С другой стороны, процесс выявления уязвимостей ИС, проводимый специалистом, является основополагающим в противодействии злоумышленнику на ранних стадиях реализации атак.

Целью данной статьи является построение обобщенных моделей выявления, идентификации и оценки образов уязвимостей ИС, а также определение характеристик (элементов), присущих образам существующих уязвимостей, что позволит специалисту более качественно систематизировать свою работу в области обеспечения безопасности контролируемой ИС.

Согласно ГОСТ Р 56545-2015, «уязвимость» – это недостаток (слабость) программного (программно-технического) средства или ИС в целом, который (которая) может быть использована для реализации угроз безопасности информации . «Информационная система» – это совокупность содержащейся в базах данных (далее по тексту – БД) информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств .

Любую уязвимость ИС можно представить в виде образа, который включает в себя набор определенных характеристик (элементов, описывающих данную уязвимость), формируемых по определенным правилам.

Описание уязвимости ИС – это информация о выявленной (обнаруженной) уязвимости . Правила описания уязвимости ИС – это совокупность положений, регламентирующих структуру и содержание описания уязвимости .

Согласно образы уязвимостей подразделяются на образы известных уязвимостей, образы уязвимостей нулевого дня и образы впервые выявленных уязвимостей. Известная уязвимость – это уязвимость, опубликованная в общедоступных источниках с описанием соответствующих мер защиты информации, исправлений недостатков и соответствующих обновлений . Уязвимость нулевого дня – это уязвимость, которая становится известной до момента выпуска разработчиком компонента ИС соответствующих мер защиты информации, исправлений недостатков или соответствующих обновлений . Впервые выявленная уязвимость – это уязвимость, неопубликованная в общедоступных источниках .

Каждому типу образов уязвимостей ИС присущи как общие, так и специфические характеристики (элементы), которые можно свести в таблицу. Пример таблицы представлен ниже.

Таблица 1.

Элементы различных типов образов уязвимостей ИС

Характеристики образа уязвимости

Элемент, присущий образу известной уязвимости

Элемент, присущий образу уязвимости нулевого дня

Элемент, присущий образу впервые выявленной уязвимости

Место обнаружения (выявления) уязвимости в ИС.

Способ обнаружения (выявления) уязвимости.

Наименование уязвимости.

Прежде чем перейти к моделям выявления, идентификации и оценки образов уязвимостей, необходимо пояснить, что ИС состоит из уровней :

  • уровень прикладного программного обеспечения (далее по тексту – ПО), отвечающий за взаимодействие с пользователем;
  • уровень системы управления базами данных (далее по тексту – СУБД), отвечающий за хранение и обработку данных ИС;
  • уровень операционной системы (далее по тексту – ОС), отвечающий за обслуживание СУБД и прикладного ПО;
  • сетевой уровень, отвечающий за взаимодействие узлов ИС.

Каждому из уровней ИС соотносят различные типы (классы) уязвимостей. Для выявления уязвимостей необходимо разрабатывать модели выявления, идентификации и оценки уязвимости.

Основными источниками возникновения уязвимостей ИС являются :

  • ошибки при разработке (проектировании) ИС (например, ошибки в ПО);
  • ошибки при реализации ИС (ошибки администратора ИС) (например, неправильная настройка или конфигурация ПО, не эффективная концепция политики безопасности и т. п.);
  • ошибки при использовании ИС (пользовательские ошибки) (например, слабые пароли, нарушение в политике безопасности и т. п.).

Для выявления, идентификации и оценки уязвимостей ИС, а также формирования отчетов и устранения (нейтрализации) уязвимостей, используются средства анализа защищенности сети (далее по тексту – САЗ) (сканеры безопасности (далее по тексту – СБ)), которые можно разделить на два типа :

  • сетевые САЗ (СБ) (осуществляют удаленный анализ состояний контролируемых хостов на сетевом уровне);
  • САЗ (СБ) уровня ОС (осуществляют локальный анализ состояний контролируемых хостов, порой требуется установка специального агента на контролируемых хостах).

Актуальность применения САЗ (СБ) обусловлена тем, что специалист способен заблаговременно определить достаточно большой перечень типов (классов) уязвимостей, присущих контролируемой ИС, и предпринять необходимые меры (в отдельных случаях, попытаться предпринять) по их устранению или исключению (минимизации) возможности использования обнаруженных уязвимостей злоумышленником.

Для систематизации работы специалиста в области обеспечения безопасности, контролируемой ИС и на основе проведенного анализа строится обобщенная модель выявления образов уязвимостей ИС (рисунок 1).

Рисунок 1. Обобщенная модель выявления образов уязвимостей ИС

Процесс выявления уязвимостей ИС строится посредствам выполнения пассивных проверок (сканирование – scan) и активных проверок (зондирование – probe) наличия уязвимостей контролируемой ИС.

В процессе сканирования САЗ, отправляя соответствующие запросы в адрес контролируемой ИС (на порты контролируемого хоста), анализирует обратно возвращаемые баннеры (заголовки пакетов данных) и делает соответствующие выводы о типе ИС и наличии потенциальных (возможных) ее уязвимостей. Результат сканирования не всегда на сто процентов говорит о наличии возможных (типовых) уязвимостей ИС, так как текстовое содержание баннера могло быть специально модифицировано, либо известные уязвимости, присущие данной ИС, были устранены специалистом в процессе ее реализации (использования). Еще одним способом выполнения сканирующих действий являются активные зондирующие проверки, которые предоставляют возможность проанализировать возвращаемый цифровой слепок (fingerprint) фрагмента ПО контролируемой ИС (т. е. выполнить процесс сравнения полученного результата с цифровым слепком известной уязвимости данного типа ИС). Данный способ обеспечивает более надежную и точную процедуру выявления возможных (типовых) уязвимостей контролируемой ИС.

В процессе зондирования САЗ имитирует выполнение атаки на контролируемую ИС, используя образ возможной (типовой) уязвимости, полученной при сканировании. Результат процесса зондирования является самой точной и надежной информацией о наличии уязвимостей контролируемой ИС. Данный способ применяется не всегда, так как существует вероятность нарушения работоспособности (вывода из строя) контролируемой ИС. Решение на применение вышеуказанного способа принимает администратор сети в случаях не эффективного выполнения или необходимости подтверждения результатов сканирования и активных зондирующих проверок.

Результаты сканирования и зондирования поступают в БД уязвимостей, в которой хранятся образы уязвимостей контролируемой ИС. На основании процедуры сравнения образа обнаруженной уязвимости с образами уязвимостей контролируемой ИС САЗ формирует отчет об отсутствии или наличии совпадений в образах уязвимостей (обнаружение уязвимостей), который сохраняется в БД уязвимостей.

Детализирует обобщенную модель выявления образов уязвимостей обобщенная модель идентификации и оценки образов уязвимостей ИС (рисунок 2).

Рисунок 2. Обобщенная модель идентификации и оценки образов уязвимостей ИС

Процесс идентификации образа обнаруженной уязвимости ИС, который имеет специфические характеристики (элементы), осуществляется посредствам процедуры его сравнения с образами известных уязвимостей и уязвимостей нулевого дня, хранящихся в БД уязвимостей. Формализованное описание известных уязвимостей и уязвимостей нулевого дня оформляется в виде паспортов, которые содержат информацию о специфических характеристиках (элементах) конкретной уязвимости. Для точной идентификации образа обнаруженной уязвимости он должен содержать информацию о наименовании и версии ПО ИС, в которой обнаружена уязвимость, о идентификаторе, наименовании и классе обнаруженной уязвимости. На основании вышеуказанной информации САЗ соотносит образ обнаруженной уязвимости к одному из типов образов уязвимостей. Для качественного проведения оценки идентифицированный образ уязвимости, в свою очередь, должен содержать информацию об идентификаторе и типе недостатка ИС, при котором обнаружена уязвимость, о месте обнаружения уязвимости в ИС, о способе выявления уязвимости. Процесс оценки образа уязвимости оканчивается выработкой рекомендаций по устранению уязвимости или по исключению возможности ее использования. В случаях, если был обнаружен образ впервые выявленной уязвимости, то САЗ помещает информацию о нем в БД уязвимостей с формированием нового паспорта уязвимости нулевого дня. При выпуске разработчиком ИС мер защиты информации, необходимых обновлений и при исправлении недостатков, уязвимость нулевого дня переходит в статус известной уязвимости.

Поводя итоги данной статьи, отмечаем, что специалист по обеспечению безопасности ИС обязан постоянно проводить работу по выявления уязвимостей в системе, четко представлять и понимать процессы, протекающие в САЗ, следить за обновлением (расширением) БД уязвимостей, своевременно устранять недостатки в системе, устанавливать соответствующие меры защиты и обновления на контролируемую ИС.

Список литературы:

  1. Астахов А.С. Анализ защищенности корпоративных автоматизированных сетей // Информационный бюллетень Jet Info. – 2002. – № 7 (110). / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.jetinfo.ru
  2. Горбатов В.С., Мещеряков А.А. Сравнительный анализ средств контроля защищенности вычислительной сети // Безопасность информационных технологий. – 2013. – № 1. / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.bit.mephi.ru
  3. ГОСТ Р 56545-2015 «Защита информации. Уязвимости информационных систем. Правила описания уязвимостей». – М.: Стандартинформ, 2015.
  4. ГОСТ Р 56546-2015 «Защита информации. Уязвимости информационных систем. Классификация уязвимостей информационных систем». – М.: Стандартинформ, 2015.
  5. Лукацкий А.В. Как работает сканер безопасности? / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.citforum.ru/security/internet/scaner.shtml (Дата обращения: 14.09.2016).
  6. Лукацкий А.В. Обнаружение атак. – СПб. : Издательство «БВХ», 2001. – 624 с.
  7. Руководство пользователя программного комплекса «Средство анализа защищенности «Сканер-ВС». НПЭШ.00606-01. ЗАО «НПО «Эшелон», 2011.
  8. Сканер безопасности XSPider. Руководство администратора / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ptsecurity.ru (Дата обращения: 15.09.2016).
  9. Сканер безопасности MaxPatrol. Система контроля защищенности / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ptsecurity.ru (Дата обращения: 16.09.2016).
  10. Стивен Норткат, Джуди Новак. Обнаружение нарушений безопасности в сетях. 3-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – С. 265–280.

Системы обнаружения атак

Существует три этапа осуществления атаки. Первый, подготовительный, этап заключается в поиске предпосылок для осуществления той или иной атаки. На этом этапе ищутся уязвимости, использование которых приводит к реализации атаки, т.е. ко второму этапу. На третьем этапе завершается атака, "заметаются" следы и т.д. При этом первый и третий этапы сами по себе могут являться атаками. Например, поиск нарушителем уязвимостей при помощи сканеров безопасности, например, SATAN считается атакой.

Существующие механизмы защиты, реализованные в межсетевых экранах, серверах аутентификации, системах разграничения доступа и т.д. работают только на втором этапе. Т.е. по существу они являются средствами блокирующими, а не упреждающими атаки. В абсолютном большинстве случаев они защищают от атак, которые уже находятся в процессе осуществления. И даже если они смогли предотвратить ту или иную атаку, то намного более эффективным было бы упреждение атак, т.е. устранение самих предпосылок реализации вторжений. Комплексная система обеспечения информационной безопасности должна работать на всех трех этапах осуществления атаки. И обеспечение адекватной защиты на третьем, завершающем, этапе не менее важно, чем на первых двух. Ведь только в этом случае можно реально оценить ущерб от "успешной" атаки, а также разработать меры по устранению дальнейших попыток реализовать аналогичную атаку.

Обнаруживать, блокировать и предотвращать атаки можно несколькими путями. Первый, и самый распространенный, способ - это обнаружение уже реализуемых атак. Этот способ применяется в "классических" системах обнаружения атак (например, RealSecure компании Internet Security Systems), межсетевых экранах и т.п. Однако, "недостаток" средств данного класса в том, что атаки могут быть реализованы повторно. Второй путь - предотвратить атаки еще до их реализации. Осуществляется это путем поиска уязвимостей, которые могут быть использованы для реализации атаки. И, наконец, третий путь - обнаружение уже совершенных атак и предотвращение их повторного осуществления. Таким образом, системы обнаружения атак могут быть классифицированы по этапам осуществления атаки (рис.1.):

Системы, функционирующие на первом этапе осуществления атак и позволяющие обнаружить уязвимости информационной системы, используемые нарушителем для реализации атаки. Иначе средства этой категории называются системами анализа защищенности (security assessment systems) или сканерами безопасности (security scanners). Обычно системы анализа защищенности не принято относить к классу средств обнаружения атак, однако, если следовать описанным выше этапам осуществления атаки, то такое отнесение вполне логично.

Системы, функционирующие на втором этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить атаки в процессе их реализации, т.е. в режиме реального (или близкого к реальному) времени. Именно эти средства и принято считать системами обнаружения атак в классическом понимании. Помимо этого можно выделить такой класс средств обнаружения атак как обманные системы.

Системы, функционирующие на третьем этапе осуществления атаки и позволяющие обнаружить уже совершенные атаки. Эти системы делятся на два класса - системы контроля целостности, обнаруживающие изменения контролируемых ресурсов, и системы анализа журналов регистрации.

Рисунок 1. Классификация систем обнаружения атак по этапу осуществления атаки

Помимо этого, существует еще одна распространенная классификация систем обнаружения нарушения политики безопасности - по принципу реализации: host-based, т.е. обнаруживающие атаки, направленные на конкретный узел сети, и network-based, направленные на всю сеть или сегмент сети. Обычно на этом дальнейшая классификация останавливается. Однако системы класса host-based можно разделить еще на три подуровня:

Application IDS (Intrusion Detection System ), обнаруживающие атаки на конкретные приложения;

OS IDS, обнаруживающие атаки на операционные системы;

DBMS IDS, обнаруживающие атаки на системы управления базами данных.

Выделение обнаружения атак на системы управления базами данных (СУБД) в отдельную категорию связано с тем, что современные СУБД уже вышли из разряда обычных приложений и по многим своим характеристикам, в т.ч. и по сложности, приближаются к операционным системам. Таким образом, классификация систем обнаружения атак по уровню реализации выглядит следующим образом (рис.2):

Можно заметить, что это деление соответствует уровням информационной системы предприятия.

Рисунок 2. Классификация систем обнаружения атак по принципу реализации

Системы контроля целостности

Системы контроля целостности работают по замкнутому циклу, обрабатывая файлы, системные объекты и атрибуты системных объектов с целью получения контрольных сумм; затем они сравнивают их с предыдущими контрольными суммами, отыскивая изменения. Когда изменение обнаружено, система посылает сообщение администратору, фиксируя время, соответствующее вероятному времени изменения. Если вновь вернуться к этапам реализации атаки, то системы этого класса функционируют на третьем этапе, т.е. они могут однозначно сказать, происходила атака (точнее изменение контролируемого объекта) или нет.

Обманные системы

Обычно, когда речь заходит об обмане в области информационной безопасности, то здесь используются методы, которые применяют злоумышленники, т.е. лазейки для обхода используемых средств защиты, будь то кража паролей и работа от имени авторизованного пользователя или несанкционированное использование модемов. Обман может сослужить хорошую службу не только для злоумышленников, но и для защиты корпоративных ресурсов. Существует множество различных вариантов использования обмана в благих целях:

Сокрытие

Камуфляж

Дезинформация

В той или иной мере эти механизмы используются в практике работ отделов безопасности. Однако, как правило, эти механизмы используются не для информационной, а для иных областей обеспечения безопасности (физическая, экономическая и т.д.).

В области информационной безопасности наибольшее распространение получил первый метод - сокрытие. Ярким примером использования этого метода в целях обеспечения информационной безопасности можно назвать сокрытие сетевой топологии при помощи межсетевого экрана. Примером камуфляжа является следующий пример: каждая операционная система обладает присущим только ей представлением механизма идентификации пользователя, отличающимся цветом и типом шрифта, которым выдается приглашение, текстом приглашения и местом его расположения. И, наконец, в качестве примера дезинформации можно назвать использование заголовков (banner), которые бы давали понять злоумышленнику, что атакуемая им система якобы уязвима.

Работа систем 2 и 3 их реализующих заключается в том, что эти системы эмулируют те или иные известные уязвимости, которых в реальности не существует. Использование средств (deception systems), реализующих камуфляж и дезинформацию, приводит к следующему:

1. Увеличение числа выполняемых нарушителем операций и действий. Так как заранее определить является ли обнаруженная нарушителем уязвимость истинной или нет, злоумышленнику приходится выполнять много дополнительных действий, чтобы выяснить это. И даже дополнительные действия не всегда помогают в этом. Например, попытка запустить программу подбора паролей (например, Crack для Unix или L0phtCrack(LC ) для Windows) на сфальсифицированный и несуществующий в реальности файл, приведет к бесполезной трате времени без какого-либо видимого результата. Нападающий будет думать, что он не смог подобрать пароли, в то время как на самом деле программа "взлома" была просто обманута.

2. Получение возможности отследить нападающих. За тот период времени, когда нападающие пытаются проверить все обнаруженные уязвимости, в т.ч. и фиктивные, администраторы безопасности могут проследить весь путь до нарушителя или нарушителей и предпринять соответствующие меры.

Например, в информационной системе используются от 5 до 10 зарезервированных портов (с номерами от 1 до 1024). К ним можно отнести порты, отвечающие за функционирование сервисов HTTP, FTP, SMTP, NNTP, NetBIOS, Echo, Telnet и т.д. Если обманные системы (например, RealSecure компании ISS) эмулируют использование еще 100 и более портов, то работа нападающего резко увеличивается и злоумышленник обнаружит не 5-10, а 100 открытых портов. При этом мало обнаружить открытый порт, надо еще попытаться использовать уязвимости, связанные с этим портом. И даже если нападающий автоматизирует эту работу путем использования соответствующих программных средств (Nmap, SATAN и т.д.), то число выполняемых им операций все равно существенно увеличивается, что приводит к быстрому снижению производительности его работы.

Средства анализа защищенности

Обнаружением уязвимостей занимаются системы анализа защищенности - сканеры безопасности или системы поиска уязвимостей. Они проводят всесторонние исследования заданных систем с целью обнаружения уязвимостей, которые могут привести к нарушениям политики безопасности. Результаты, полученные от средств анализа защищенности, представляют "мгновенный снимок" состояния защиты системы в данный момент времени. Несмотря на то, что эти системы не могут обнаруживать атаку в процессе ее развития, они могут определить потенциальную возможность реализации атак.

Технология анализа защищенности является действенным методом реализации политики сетевой безопасности прежде, чем осуществится попытка ее нарушения снаружи или изнутри организации.

Одним из вариантов классификации уязвимостей может служить классификация, отражающая этапы жизненного цикла информационной системы (Таблица 1).

Этапы жизненного цикла ИС

Проектирование ИС

Уязвимости проектирования

Реализация ИС

Уязвимости реализации

Эксплуатация ИС

Уязвимости конфигурации

Наиболее опасны уязвимости проектирования, которые обнаруживаются и устраняются с большим трудом. В этом случае, уязвимость свойственна проекту или алгоритму и, следовательно, даже совершенная его реализация (что в принципе невозможно) не избавит от заложенной в нем уязвимости. Например, уязвимость стека протоколов TCP/IP.

Смысл уязвимостей второй категории (уязвимости реализации) заключается в появлении ошибки на этапе реализации в программном или аппаратном обеспечении корректного с точки зрения безопасности проекта или алгоритма. Обнаруживаются и устраняются такого рода уязвимости относительно легко - путем обновления исполняемого кода или изменения исходного текста уязвимого ПО.

Последняя причина возникновения уязвимостей - ошибки конфигурации программного или аппаратного обеспечения. К их числу можно отнести, например, доступный, но не используемый на узле сервис Telnet, использование "слабых" паролей или паролей менее 6 символов, учетные записи (accounts) и пароли, остановленные по умолчанию (например, SYSADM или DBSNMP в СУБД Oracle), и т.д. Обнаружить и исправить такие уязвимости проще всего.

Системы анализа защищенности могут быть классифицированы по типам обнаруживаемых ими уязвимостей (Рис.3), описанных выше.

Системы анализа защищенности второго и третьего классов получили наибольшее распространение среди конечных пользователей. Существует несколько дополнительных классификаций этих систем. Например, системы анализа исходного текста и исполняемого кода тестируемого программно-аппаратного обеспечения и т.д. Первые также применяются обычно при сертификации программного обеспечения по требованиям безопасности. В большинстве случаев программное обеспечение поставляется в организации без исходных текстов. Кроме того, анализ исходных текстов требует высокой квалификации от обслуживающего их персонала. Отсутствие эффективных систем анализа исходных текстов не позволяет проводить такой анализ на качественном уровне. Именно поэтому большой интерес вызывают системы поиска уязвимостей в исполняемом коде, самым распространенным подклассом которых являются системы имитации атак, которые моделируют различные несанкционированные воздействия на компоненты информационной системы. Именно эти системы получили широкую известность во всем мире ввиду своей относительной простоты и дешевизны. Посредством таких имитаторов обнаруживаются уязвимости еще до того, как они будут использованы нарушителями для реализации атак. К числу систем данного класса можно отнести SATAN, Internet Scanner, Cisco Secure Scanner и т.д.

Системы имитации атак с одинаковым успехом обнаруживают не только уязвимости реализации, но и уязвимости эксплуатации. Функционировать системы анализа защищенности, в частности системы поиска уязвимостей реализации и эксплуатации, могут на всех уровнях информационной инфраструктуры любой компании, то есть на уровне сети, операционной системы, СУБД и прикладного программного обеспечения. Наибольшее распространение получили средства анализа защищенности сетевых сервисов и протоколов. Связано это, в первую очередь, с универсальностью используемых протоколов. Изученность и повсеместное использование таких стеков протоколов, как TCP/IP и т.п. позволяют с высокой степенью эффективности проверять защищенность корпоративной сети, работающей в данном сетевом окружении, независимо от того, какое программное обеспечение функционирует на более высоких уровнях. Примером такой системы является Internet Scanner компании ISS. Вторыми по распространенности являются средства анализа защищенности операционных систем. Связано это также с универсальностью и распространенностью некоторых операционных систем (например, UNIX и Windows). Однако, из-за того, что каждый производитель вносит в операционную систему свои изменения (ярким примером является множество разновидностей ОС UNIX), средства анализа защищенности ОС анализируют в первую очередь параметры, характерные для всего семейства одной ОС. И лишь для некоторых систем анализируются специфичные для нее параметры. Примером такой системы является System Scanner компании ISS.

При проведении анализа защищенности реализуются две стратегии. Первая - пассивная, - реализуемая на уровне операционной системы, СУБД и приложений, при которой осуществляется анализ конфигурационных файлов и системного реестра на наличие неправильных параметров, файлов паролей на наличие легко угадываемых паролей, а также других системных объектов на нарушения политики безопасности. Вторая стратегия, - активная, - осуществляемая в большинстве случаев на сетевом уровне, позволяющая воспроизводить наиболее распространенные сценарии атак, и анализировать реакции системы на эти сценарии.

Однако не стоит думать, что при помощи средств анализа защищенности можно тестировать только возможность несанкционированного доступа в корпоративную сеть из сетей открытого доступа (например, Internet). Эти средства с не меньшим успехом могут быть использованы для анализа некоторых сегментов или узлов внутренней сети организации. Системы анализа защищенности могут быть использованы:

  • для оценки уровня безопасности организации;
  • для контроля эффективности настройки сетевого, системного и прикладного программно-аппаратного обеспечения;
  • внешними аудиторскими и консалтинговыми компаниями, осуществляющими информационные обследования сетей заказчиков;
  • для тестирования и сертификации того или иного программно-аппаратного обеспечения.

Таблица 2. Средства анализа защищенности.

Название

Производитель

Примечание

Internet Scanner

Internet Security Systems

На уровне сети

Первая система, получившая сертификат ГТК. По системе существует авторизованное обучение в России.

System Scanner

Internet Security Systems

На уровне ОС

Database Scanner

Internet Security Systems

На уровне СУБД

Cisco Secure Scanner

Cisco Systems

На уровне сети

CyberCop Scanner

Network Associates

На уровне сети

WebTrends Security Analyzer

WebTrends Corporation

На уровне сети

Enterprise

Security Manager

Symantec

На уровне ОС

SFProtect

Hewlett Packard

На уровне сети, ОС, СУБД

Nessus

Свободно распространяется

На уровне сети

Система имеет сертификат ГТК.

Поскольку постоянно появляются новые уязвимости, то для их эффективного обнаружения необходимо постоянно обновлять базу данных системы анализа защищенности. В идеале разрыв между появлением информации об уязвимости в различных "хакерских" источниках и появлением сигнатуры в базе данных системы обнаружения должен отсутствовать. Но как бы часто не обновлялась база данных уязвимостей, существует временной промежуток между сообщением о новой уязвимости и появлением проверки для нее.

Существует два основных механизма, при помощи которых сканер проверяет наличие уязвимости - сканирование (scan) и зондирование (probe).

Сканирование - механизм пассивного анализа, с помощью которого сканер пытается определить наличие уязвимости без фактического подтверждения ее наличия - по косвенным признакам. Этот метод является наиболее быстрым и простым для реализации. В терминах компании ISS данный метод получил название "логический вывод" (inference). Согласно компании Cisco этот процесс идентифицирует открытые порты, найденные на каждом сетевом устройстве, и собирает связанные с портами заголовки (banner), найденные при сканировании каждого порта. Каждый полученный заголовок сравнивается с таблицей правил определения сетевых устройств, операционных систем и потенциальных уязвимостей. На основе проведенного сравнения делается вывод о наличии или отсутствии уязвимости.

Зондирование - механизм активного анализа, который позволяет убедиться, присутствует или нет на анализируемом узле уязвимость. Зондирование выполняется путем имитации атаки, использующей проверяемую уязвимость. Этот метод более медленный, чем "сканирование", но почти всегда гораздо более точный, чем он. В терминах компании ISS данный метод получил название "подтверждение" (verification). Согласно компании Cisco этот процесс использует информацию, полученную в процессе сканирования ("логического вывода"), для детального анализа каждого сетевого устройства. Этот процесс также использует известные методы реализации атак для того, чтобы полностью подтвердить предполагаемые уязвимости и обнаружить другие уязвимости, которые не могут быть обнаружены пассивными методами, например подверженность атакам типа "отказ в обслуживании" ("denial of service").

На практике указанные механизмы реализуются следующими несколькими методами.

"Проверка заголовков" (banner check)

Указанный механизм представляет собой ряд проверок типа "сканирование" и позволяет делать вывод об уязвимости, опираясь на информацию в заголовке ответа на запрос сканера. Типичный пример такой проверки - анализ заголовков программы Sendmail или FTP-сервера, позволяющий узнать их версию и на основе этой информации сделать вывод о наличии в них уязвимости. Однако не стоит забывать, что администратор может изменить текст заголовков, возвращаемых на внешние запросы.

"Активные зондирующие проверки" (active probing check)

Также относятся к механизму "сканирования". Однако они основаны на сравнении "цифрового слепка" (fingerprint) фрагмента программного обеспечения со слепком известной уязвимости. Аналогичным образом поступают антивирусные системы, сравнивая фрагменты сканируемого программного обеспечения с сигнатурами вирусов, хранящимися в специализированной базе данных. Разновидностью этого метода являются проверки контрольных сумм или даты сканируемого программного обеспечения, которые реализуются в сканерах, работающих на уровне операционной системы.

Специализированная база данных (в терминах компании Cisco - база данных по сетевой безопасности) содержит информацию об уязвимостях и способах их использовании (атаках). Эти данные дополняются сведениями о мерах их устранения, позволяющих снизить риск безопасности в случае их обнаружения. Зачастую эта база данных используется и системой анализа защищенности и системой обнаружения атак. По крайней мере, так поступают компании Cisco и ISS.

Этот метод также достаточно быстр, но реализуется труднее, чем "проверка заголовков".

"Имитация атак" (exploit check)

Некоторые уязвимости не обнаруживают себя, пока их не "подтолкнут". Для этого против подозрительного сервиса или узла запускаются реальные атаки. Проверки методом "exploit check" позволяет имитировать реальные атаки, тем самым с большей эффективностью (но меньшей скоростью) обнаруживая уязвимости на сканируемых узлах. Имитация атак является более надежным способом анализа защищенности, чем проверки заголовков, и обычно более надежны, чем активные зондирующие проверки.

Однако существуют случаи, когда имитация атак не всегда может быть реализована. Такие случаи можно разделить на две категории: ситуации, в которых тест приводит к "отказу в обслуживании" анализируемого узла или сети, и ситуации, при которых уязвимость в принципе не годна для реализации атаки на сеть.

Многие проблемы защиты не могут быть выявлены без блокирования или нарушения функционирования сервиса или компьютера в процессе сканирования. В некоторых случаях нежелательно использовать имитацию атак (например, для анализа защищенности важных серверов), т.к. это может привести к большим затратам (материальным и временным) на восстановление работоспособности выведенных из строя элементов корпоративной сети. В этих случаях желательно применить другие проверки, например, активное зондирование или проверки заголовков.

Однако, есть некоторые уязвимости, которые просто не могут быть протестированы без возможного выведения из строя сервиса или компьютера. В этом случае такие проверки выключены и пользователь может сам включить их. Например, в Internet Scanner такого рода проверки выделены в отдельную категорию "Denial of service" ("Отказ в обслуживании").

Этапы сканирования

Практически любой сканер проводит анализ защищенности в несколько этапов:

Сбор информации о сети. На данном этапе идентифицируются все активные устройства в сети и определяются запущенные на них сервисы и демоны. В случае использования систем анализа защищенности на уровне операционной системы данный этап пропускается, поскольку на каждом анализируемом узле установлены соответствующие агенты системного сканера.

Обнаружение потенциальных уязвимостей. Сканер использует описанную выше базу данных для сравнения собранных данных с известными уязвимостями при помощи проверки заголовков или активных зондирующих проверок. В некоторых системах все уязвимости ранжируются по степени риска. Например, в Internet Scanner уязвимости делятся на три степени риска: высокая (High), средняя (Medium) и низкая (Low).

Подтверждение выбранных уязвимостей. Сканер использует специальные методы и моделирует (имитирует) определенные атаки для подтверждения факта наличия уязвимостей на выбранных узлах сети.

Генерация отчетов.

Автоматическое устранение уязвимостей. Этот этап очень редко реализуется в сетевых сканерах, но широко применяется в системных сканерах (например, System Scanner). При этом данная возможность может реализовываться по-разному. Например, в System Scanner создается специальный сценарий (fix script), который администратор может запустить для устранения уязвимости. Одновременно с созданием этого сценария, создается и второй сценарий, отменяющий произведенные изменения. Это необходимо в том случае, если после устранения проблемы, нормальное функционирование узла быдет нарушено.

В любом случае у администратора, осуществляющего поиск уязвимостей, есть несколько вариантов использования системы анализа защищенности:

  • Запуск сканирования только с проверками на потенциальные уязвимости (этапы 1,2 и 4). Это дает предварительное ознакомление с системами в сети. Этот метод является гораздо менее разрушительным по сравнению с другими и также является самым быстрым.
  • Запуск сканирования с проверками на потенциальные и подтвержденные уязвимости. Этот метод может вызвать нарушение работы узлов сети во время реализации проверок типа "exploit check".

Запуск сканирования с пользовательскими правилами для нахождения конкретной проблемы.

Комбинации вышеперечисленного.

Подсистема генерации отчетов - немаловажный элемент системы анализа защищенности. Без нее трудно составить мнение о том, каков уровень защищенности сегментов корпоративной сети. На основе созданных отчетов администратор безопасности строит всю свою дальнейшую деятельность - изменяет политику безопасности, устраняет обнаруженные уязвимости, реконфигурирует средства защиты, готовит отчеты руководству и т.д. При этом хорошая подсистема генерации отчетов должна обладать следующими свойствами:

Наличие в отчетах, как текстовой информации, так и графических данных.

Наличие в отчетах информации об обнаруженной уязвимости, вариантах ложного обнаружения, наличие рекомендаций по устранению обнаруженных проблем, ссылках на сервера производителей, дополнительной информации. Во многих случаях отчеты также содержат ссылки на FTP- или Web-сервера, содержащие patch"и и hotfix"ы, устраняющие обнаруженные уязвимости.

Возможность выборки из всей собранной информации только нужных данных по заданным критериям (интервал времени, название уязвимости, степень риска, операционная система, тип уязвимости и т.д.).

Возможность сортировки данных в создаваемых отчетах по различным параметрам (по имени, по дате, по степени риска и т.д.).

Возможность создания отчетов для различных категорий специалистов. Как минимум можно выделить три таких категории: руководство компании, руководство среднего звена и технические специалисты. В отчетах первой категории не содержится никакой технической информации об обнаруженных уязвимостях или атаках. Они содержат описание общего состояния защищенности корпоративной сети. Отчеты второй категории могут содержать более подробную техническую информацию, например, описание обнаруженных уязвимостей или атак, но без указания мер по их устранению. К данной категории также относятся так называемые сравнительные отчеты (trend analysis), которые показывают тенденции в изменении уровня защищенности заданных узлов корпоративной сети. К последней категории отчетов можно отнести технические отчеты, содержащие не только подробное описание каждой из обнаруженных проблем, но и рекомендации по их устранению, а также ссылки на дополнительные источники информации. Такие категории отчетов приняты, например, в Internet Scanner и Cisco Secure Scanner.

Поддержка различных форматов создаваемых отчетов.

Особенности применения

Если сканер не находит уязвимостей на тестируемом узле это не значит, что их нет. Просто это зависит не только от сканера, но и от его окружения. Например, для ОС Windows характерен такой случай: сканер пытается дистанционно проанализировать системный реестр, однако в случае запрета на анализируемом узле удаленного доступа к реестру, сканер никаких уязвимостей не обнаружит. Различные реализации одного итого же сервиса по-разному реагируют на системы анализа защищенности. Очень часто на практике можно увидеть, что сканер показывает уязвимости, которых на анализируемом узле нет. Это относится к сетевым сканерам, которые проводят дистанционный анализ узлов сети. Удаленно определить, существует ли в действительности уязвимость или нет, практически невозможно. В этом случае можно порекомендовать использовать систему анализа защищенности на уровне операционной системы, агенты которой устанавливаются на каждый контролируемый узел и проводят все проверки локально.

Для решения этой проблемы некоторые компании-производители пошли по пути предоставления своим пользователям нескольких систем анализа защищенности, работающих на всех указанных выше уровнях, - сетевом, системном и уровне приложений. Совокупность этих систем позволяет с высокой степенью эффективности обнаружить практически все известные уязвимости. Например, компания Internet Security Systems предлагает семейство SAFEsuite, состоящее из четырех сканеров: Internet Scanner, System Scanner, Security Manager и Database Scanner.

Компания Cisco, предлагающая только систему анализа защищенности на уровне сети пошла другим путем для устранения проблемы ложного срабатывания. Она делит все уязвимости на два класса:

Потенциальные - вытекающие из проверок заголовков и т.н. активных "подталкиваний" (nudge) анализируемого сервиса или узла. Потенциальная уязвимость возможно существует в системе, но активные зондирующие проверки не подтверждают этого.

Подтвержденные - выявленные и существующие на анализируемом хосте.

Проверки на потенциальную уязвимость проводятся через коллекцию заголовков и использование "несильных подталкиваний". "Подталкивание" используется для сервисов, не возвращающих заголовки, но реагирующих на простые команды, например, посылка команды HEAD для получения версии HTTP-сервера.

В некоторых случаях имеются уязвимости, с трудом обнаруживаемые или совсем не обнаруживаемые через сеть. Например, проверка "слабости" паролей, используемых пользователями и другими учетными записями. В случае использования сетевого сканера вам потребуется затратить очень много времени на удаленную проверку каждой учетной записи. В то же время, аналогичная проверка, осуществляемая на локальном узле, проводится на несколько порядков быстрее. Другим примером может служить проверка файловой системы сканируемого узла. Во многих случаях ее нельзя осуществить дистанционно.

Достоинства сканирования на уровне ОС кроются в прямом доступе к низкоуровневым возможностям ОС хоста, конкретным сервисам и деталям конфигурации. Тогда как сканер сетевого уровня имитирует ситуацию, которую мог бы иметь внешний злоумышленник, сканер системного уровня может рассматривать систему со стороны пользователя, уже имеющего доступ к анализируемой системе и имеющего в ней учетную запись. Это является наиболее важным отличием, поскольку сетевой сканер по определению не может предоставить эффективного анализа возможных рисков деятельности пользователя.

Многие сканеры используют более чем один метод проверки одной и той же уязвимости или класса уязвимостей. Однако в случае большого числа проверок использование нескольких методов поиска одной уязвимости привносит свои проблемы. Связано это со скоростью проведения сканирования.

Не все проверки, разработанные в лабораторных условиях, функционируют так, как должны. Даже, несмотря на то, что эти проверки тестируются, прежде чем будут внесены в окончательную версию сканера. На это могут влиять некоторые факторы:

Особенности конфигурации пользовательской системы.

Способ, которым был скомпилирован анализируемый демон или сервис.

Ошибки удаленной системы.

В таких случаях автоматическая проверка может пропустить уязвимость, которая легко обнаруживается вручную и которая может быть широко распространена во многих системах. Проверка заголовка в совокупности с активным зондированием в таком случае может помочь определить подозрительную ситуацию, сервис или узел. И хотя уязвимость не обнаружена, это не значит, что ее не существует.

Меры безопасности при использовании протоколов TCP / IP

1 .Фильтрация на маршрутизаторе

Фильтры на маршрутизаторе, соединяющем сеть предприятия с Интернетом, применяются для запрета пропуска датаграмм, которые могут быть использованы для атак как на сеть организации из Интернета, так и на внешние сети злоумышленником, находящимся внутри организации.

Следует отметить, что более безопасным и управляемым решением, чем фильтрация того или иного TCP-трафика следующего от или к компьютеру пользователя, является работа пользователей через прокси-серверы. Прокси-сервер берет на себя функции предоставления пользователю требуемого сервиса и сам связывается с необходимыми хостами Интернета. Хост пользователя взаимодействует только с прокси-сервером и не нуждается в коннективности с Интернетом. Таким образом, фильтрующий маршрутизатор разрешает прохождение TCP-сегментов определенного типа только от или к прокси-серверу. Преимущества этого решения следующие:

  • Прокси-сервер находится под контролем администратора предприятия, что позволяет реализовывать различные политики для дифференцированного управления доступом пользователей к сервисам и ресурсам Интернета, фильтрации передаваемых данных (защита от вирусов, цензура и т.п.), кэширования (там, где это применимо).
  • С точки зрения Интернета от имени всех пользовательских хостов предприятия действует один прокси-сервер, то есть имеется только один потенциальный объект для атаки из Интернета, а безопасность одного прокси-сервера, легче обеспечить, чем безопасность множества пользовательских компьютеров.

2.Анализ сетевого трафика

Анализ сетевого трафика проводится для обнаружения атак, предпринятых злоумышленниками, находящимися как в сети организации, так и в Интернете.

3.Защита маршрутизатора

Мероприятия по защите маршрутизатора проводятся с целью предотвращения атак, направленных на нарушение схемы маршрутизации датаграмм или на захват маршрутизатора злоумышленником.

4.Защита хоста

Мероприятия по защите хоста проводятся для предотвращения атак, цель которых — перехват данных, отказ в обслуживании, или проникновение злоумышленника в операционную систему.

5.Превентивное сканирование

Администратор сети должен знать и использовать методы и инструменты злоумышленника и проводить превентивное сканирование сети организации для обнаружения слабых мест в безопасности до того, как это сделает злоумышленник. Для этой цели имеется также специальное программное обеспечение — сканеры безопасности.

Общие меры по повышению безопасности сети

  1. Оперативная установка исправлений для программ (Patching) . Системные администраторы должны защищать самые важные свои системы, оперативно устанавливая исправления для программ на них. Тем не менее, установить исправления для программ на всех хостах в сети трудно, так как исправления могут появляться достаточно часто. В этом случае надо обязательно вносить исправления в программы на самых важных хостах.
    1. Обнаружение вирусов и троянских коней. Для максимальной эффективности они должны быть установлены на всех компьютерах в сети. На установку антивирусных программ на всех компьютерах и регулярное обновление антивирусных баз в них может уходить достаточно много времени - но иначе это средство не будет эффективным. Пользователей следует учить, как им самим делать эти обновления, но при этом нельзя полностью полагаться на них. Помимо обычной антивирусной программы на каждом компьютере мы необходимо сканирование приложений к электронным письмам на почтовом сервере. Таким образом можно обнаружить большинство вирусов до того, как они достигнут машин пользователей.
    2. Межсетевые экраны Межсетевые экраны - самое важное средство защиты сети организации. Они контролируют сетевой трафик, входящий в сеть и выходящий из нее. Межсетевой экран может блокировать передачу в сеть какого-либо вида трафика или выполнять те или иные проверки другого вида трафика. Хорошо сконфигуированный межсетевой экран в состоянии остановить большинство известных компьютерных атак.
    3. Вскрыватели паролей (Password Crackers) Хакеры часто используют малоизвестные уязвимые места в компьютерах для того, чтобы украсть файлы с зашифрованными паролями. Затем они используют специальные программы для вскрытия паролей, которые могут обнаружить слабые пароли в этих зашифрованных файлах. Хотя это средство используются злоумышленниками, оно будет также полезно и системным администраторам, чтобы своевременно обнаружить слабые пароли.
    4. Шифрование. Атакующие часто проникают в сети с помощью прослушивания сетевого трафика в наиболее важных местах и выделения из него имен пользователей и их паролей. Поэтому соединения с удаленными машинами, защищаемые с помощью пароля, должны быть зашифрованы. Это особенно важно в тех случаях, если соединение осуществляется по Интернет или с важным сервером. Имеется ряд коммерческих и бесплатных программ для шифрования трафика TCP/IP (наиболее известен SSH).
    5. Сканеры уязвимых мест. Это программы, которые сканируют сеть в поисках компьютеров, уязвимых к определенным видам атак. Сканеры имеют большую базу данных уязвимых мест, которую они используют при проверке того или иного компьютера на наличие у него уязвимых мест.
    6. Грамотное конфигурирование компьютеров в отношении безопасности.
    7. Средства для поиска подключенных модемов. Для поиска подключенных модемов атакующие могут использовать программы обзвонки большого числа телефонных номеров. Так как пользователи обычно конфигурируют свои компьютеры сами, они часто оказываются плохо защищенными и дают атакующему еще одну возможность для организации атаки на сеть. Системные администраторы должны регулярно использовать программы для проверки телефонных номеров своих пользователей и обнаружения сконфигурированных подобным образом компьютеров.
    8. Рекомендации по безопасности (security advisories) Рекомендации по безопасности - это предупреждения, публикуемые группами по борьбе с компьютерными преступлениями и производителями программ о недавно обнаруженных уязвимых местах. Рекомендации обычно описывают самые серьезные угрозы, возникающие из-за этих уязвимых мест и поэтому являются занимающими мало времени на чтение, но очень полезными. Они описывают угрозу и дают довольно конкретные советы о том, что нужно сделать для устранения данного уязвимого места. Двумя самыми полезными являются рекомендации, которые публикует группа по борьбе с компьютерными преступлениями CIAC и CERT
    9. Средства обнаружения атак (Intrusion Detection) Системы обнаружения атак оперативно обнаруживают компьютерные атаки. Они могут быть установлены за межсетевым экраном, чтобы обнаруживать атаки, организуемые изнутри сети. Или они могут быть установлены перед межсетевым экраном, чтобы обнаруживать атаки на межсетевой экран. Средства этого типа могут иметь разнообразные возможности.
    10. Средства выявления топологии сети и сканеры портов . Эти программы позволяют составить полную картину того, как устроена ваша сеть и какие компьютеры в ней работают, а также выявить все сервисы, которые работают на каждой машине. Атакующие используют эти средства для выявления уязвимых компьютеров и программ на них. Системные администраторы должны использовать эти средства для наблюдения за тем, какие программы и на каких компьютерах работают в их сети. С их помощью можно обнаружить неправильно сконфигурированные программы на компьютерах и установить исправления на них.
    11. Инструкции по действию в критических ситуациях. В каждой сети, независимо от того, насколько она безопасна, происходят какие-либо события, связанные с безопасностью (может быть даже ложные тревоги). Сотрудники организации должны заранее знать, что нужно делать в том или ином случае.
    12. Политики безопасности. Организации должны написать политику безопасности, в которой определялся бы ожидаемый уровень защиты, который должен быть везде единообразно реализован. Самым важным аспектом политики является выработка единых требований к тому, какой трафик должен пропускаться через межсетевые экраны сети. Также политика должна определять как и какие средства защиты (например, средства обнаружения атак или сканеры уязвимых мест) должны использоваться в сети. Для достижения единого уровня безопасности политика должна определять стандартные безопасные конфигурации для различных типов компьютеров.
    13. Тестирование межсетевых экранов и WWW-серверов на устойчивость к попыткам их блокирования. Атаки на блокирование компьютера распространены в Интернет. Атакующие постоянно выводят из строя WWW-сайты, перегружают компьютеры или переполняют сети бессмысленными пакетами. Сети, заботящиеся о безопасности, могут организовать атаки против себя сами, чтобы определить, какой ущерб может быть нанесен им.

12.12.2005 Алексей Марков, Сергей Миронов, Валентин Цирлов

Современная нормативная, методическая и инструментальная база выявления недекларированных возможностей программ не позволяет эффективно обеспечивать безопасность программных ресурсов. Данной проблемой занимаются испытательные лаборатории Минобороны, ФСБ и ФСТЭК России, однако большинство уязвимостей обнаруживаются не в соответствии с нормативными документами, а даже вопреки им. Мало того, имеется тенденция увеличения числа уязвимостей в программном коде.

Сегодняшняя нормативная, методическая и инструментальная база выявления недекларированных возможностей программ не позволяет эффективно обеспечивать безопасность программных ресурсов. Данной проблемой занимаются испытательные лаборатории Минобороны, ФСБ и ФСТЭК России, однако большинство уязвимостей обнаруживаются не в соответствии с нормативными документами, а порой даже вопреки им. Мало того, имеется тенденция увеличения числа уязвимостей в программном коде.

Проблемой защиты программ занимаются испытательные лаборатории Минобороны, ФСБ и ФСТЭК России, которые в своей работе опираются на Руководящий документ (РД) Гостехкомиссии России по контролю над недекларированными возможностями . Однако опыт выявления авторами более 20 закладок и тысяч некорректностей кода показал, что большинство из них обнаружены не только не в соответствии с указанным документом, но и порой вопреки ему. Существующая нормативная, методическая и инструментальная база выявления недекларированных возможностей в программном обеспечении не позволяет эффективно обеспечивать безопасность программ.

Объективные причины появления уязвимостей в программных продуктах заключаются в чрезвычайно высокой структурной сложности программного кода, динамичности развития версий и легкости модификации кода . К этому можно добавить проблему достоверной идентификации преднамеренно созданных программных закладок, несовершенство нормативно-методической базы и отставание инструментальной базы сертификационных испытаний. Скажем, в отличие от средств антивирусного контроля, отсутствуют средства гарантированного выявления программных закладок в структурно сложном программном обеспечении. Полувековые теоретические изыскания так и не обеспечили разработки математического аппарата для оценки степени безопасности программного обеспечения, основанного на сертификационных испытаниях с целью подтвердить отсутствие программных закладок. Поэтому снижается качество разработки отечественных программных средств в государственных учреждениях, как и уровень доверия к зарубежным продуктам.

Основой теории информационной безопасности являются понятия угрозы (наличие уязвимости) и риска (возможность реализации угрозы). Под уязвимостью программного кода понимается реализационный дефект программного обеспечения, потенциально снижающий степень его безопасности. Значимые классификационные признаки уязвимостей кода: преднамеренность внесения уязвимости кода (логическая ошибка кодирования, программная закладка), уровень уязвимостей и функционирования (в исходном и выполнимом коде, в среде), подсистема безопасности, компрометируемая уязвимостью (парольная, криптографическая и т.д.).

Сертификационные испытания

Ограничения Руководящего документа

Руководящий документ по недекларированным возможностям был создан в 90-е годы для решения задачи контроля над поставляемыми в Россию зарубежными продуктами и тогда, вне сомнений, имел большое значение. Методы, определяемые в РД, берут начало в теории надежности функционирования программ, поэтому вопросы защиты собственно кода отражены в документе недостаточно явно. В соответствии с РД основными видами проверок, которые должны проводиться испытательными лабораториями, являются структурный статический и динамический анализ исходных текстов (структуры программы, формирования и прохождения всех ее путей).

К достоинствам документа следует отнести требования предоставлять исходный код и документацию, осуществлять контроль над избыточностью (что позволяет исключить некоторые закладные элементы) и наличие определения полномаршрутного тестирования. Последнее при соответствующем мониторинге и аудите работы позволяет выявить большинство уязвимостей несложных программ, но применительно к сложным программам это весьма проблематично. Назовем наиболее серьезные недостатки РД.

Самыми небезопасными остаются продукты, прошедшие сертификацию по третьему или четвертому уровню контроля . Четвертый уровень сводится к проверке возможности компиляции и сборки программного продукта, а также отсутствия избыточных файлов в его дистрибутиве. Таким образом, создается иллюзия проверки программы в соответствии с требованиями безопасности. Для третьего уровня подход выявления недекларированных возможностей представляет собой чрезвычайно длительное изучение структуры программы, не включающее в себя анализ функций, процедур и методов на признаки программных закладок и некорректностей кодирования кода.

Инструментальная база испытаний

Чтобы получить аттестат аккредитации ФСТЭК по выявлению недекларированных возможностей, испытательная лаборатория должна иметь сертифицированные инструментальные средства («АИСТ», EMU). Здесь возникают два вопроса.

Во-первых, целесообразно ли делать обязательными к применению инструментальные средства, основанные на несовершенной нормативной базе и не позволяющие эффективно выявлять уязвимости кода? Например, проведенные нами исследования (в эксперименте участвовали несколько десятков экспертов) тестовой программы, содержавшей 28 простейших закладок, показали, что ни одна из них не была выявлена с помощью указанных средств.

Во-вторых, следует ли в обязательном порядке сертифицировать такие средства? Из-за длительности процесса сертификации средства тестирования уязвимостей никогда не смогут гарантировать результат согласно принципу «снаряд-броня». Совершенно очевидно, что эти средства не позволяют оперативно включать признаки современных уязвимостей кода в меняющейся среде защиты и в новых средах программирования.

Скажем, для анализа кода на языке Си рекомендуется программа «АИСТ-С» (непререкаемый «авторитет» в области анализа кода на наличие недекларированных возможностей). Однако, несмотря на ее очевидные достоинства, установлено, что она некорректно обрабатывает структуры объектно-ориентированных программ, например не анализирует конструктор и деструктор. Не анализируются и исходные тексты, подключаемые директивами #include - лишь проверяется исходный текст программы. Мало того, нормальная работа анализатора возможна, только если объем исходных текстов не превышает нескольких мегабайт: блок-схемы программ строятся некорректно уже для программ объемом более нескольких килобайт. Те же ограничения относятся к построению матрицы связей по информации, да и отчеты не в полной мере соответствуют требованиям РД по недекларированным возможностям. Но главное отставание от реалий дня состоит в том, что это средство вообще не имеет базы сигнатур и умеет анализировать лишь программы на языке Cи/C++.

Организационные проблемы сертификации

Принципиальный недостаток принятой процедуры сертификации - отсутствие учета политики безопасности использования программного продукта в рамках объекта информатизации. Кроме того, возникает ряд вопросов.

Способы выявления уязвимостей

Сегодня применяются два основных подхода к выявлению уязвимостей кода. Во-первых, это структурный статический и динамический анализ исходного кода, регламентируемый РД. Во-вторых, сигнатурно-эвристический анализ потенциально опасных операций, заключающийся в сканировании кода программы на наличие таких операций и последующем ручном или автоматическом анализе фрагмента кода для выявления реальной угрозы для программного обеспечения.

Очевидно, что второй подход лишен недостатков избыточной структуризации всего программного обеспечения и «проклятья размерности» полномаршрутного тестирования. Поскольку число потенциально опасных операций, как правило, не превышает 5-10% объема программного обеспечения, в десять-двадцать раз снижается время «ручного» анализа исходного текста. В отношении статического и динамического анализа следует подчеркнуть, что результаты статического анализа по сложности интерпретации сопоставимы с исходными текстами, а динамический анализ дополнительно требует составления и реализации соответствующих тестов маршрутов. Таким образом, сигнатурно-эвристический анализ сокращает временные затраты на поиск недекларированных возможностей в десятки раз. Наш опыт показывает, что большинство выявленных на этапе сертификационных испытаний уязвимостей кода обнаружены благодаря использованию именно второго подхода.

Накопленный опыт сертификационных испытаний на отсутствие недекларированных возможностей и программных закладок позволяет наметить пути совершенствования нормативной базы, основанной на применении сигнатурных методов анализа кода.

Развитие нормативной базы возможно в рамках использования новых стандартов и руководящих документов по линии «Общих критериев».

Литература

  1. Руководящий документ. Защита от несанкционированного доступа к информации. Часть 1. Программное обеспечение средств защиты информации. Классификация по уровню контроля отсутствия недекларированных возможностей. М.: Гостехкомиссия России, 1998.
  2. Калайда И.А. Недекларированные возможности в программном обеспечении средств защиты информации. Jet Info, 2000, № 8.
  3. Марков А.С., Щербина С.А. Испытания и контроль программных ресурсов. InformationSecurity, 2003, № 6.
  4. Дастин Э., Рэшке Д., Пол Д. Автоматизированное тестирование программного обеспечения: внедрение, управление, эксплуатация. М.: Лори, 2003.
  5. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-2002. Информационная технология. Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. Части 1, 2, 3. М.: ИПК «Изд-во стандартов», 2002.
  6. Методическое руководство по оценке качества функционирования информационных систем. М.: Изд-во 3 ЦНИИ МО РФ, 2003.
  7. ГОСТ РВ 51719-2001. Испытания программной продукции. М.: ИПК «Изд-во стандартов», 2001.
  8. Руководящий документ. Безопасность информационных технологий. Критерии оценки безопасности информационных технологий. Части 1, 2, 3. - М.: Гостехкомиссия России, 2002.
  9. Скрытые каналы, // Jet Info, 2002, № 11.
  10. Хогланд Г., Мак-Гроу Г. Взлом программного обеспечения: анализ и использование кода. М.: Вильямс, 2005.

Алексей Марков ([email protected] , [email protected] ), Сергей Миронов, Валентин Цирлов - сотрудники Испытательного центра НПП «БИТ», (Москва).

Примеры выявленных программных закладок

Очевидно, что выявление подобных закладок методами структурного анализа затруднительно, поскольку код не имеет ярко выраженных структурных особенностей. Однако закладки обнаруживаются с помощью методов сигнатурного анализа (например, в ходе выявления осмысленных констант).



уязвимости нарушитель может получить несанкционированный доступ к ИС путём взлома пароля при помощи метода полного перебора или подбора по словарю;
  • наличие в системе незаблокированных встроенных учётных записей пользователей, при помощи которых потенциальный нарушитель может собрать дополнительную информацию, необходимую для проведения атаки . Примерами таких учётных записей являются запись " Guest " в операционных системах или запись " Anonymous " в FTP -серверах;
  • неправильным образом установленные права доступа пользователей к информационным ресурсам ИС. В случае если в результате ошибки администратора пользователи, работающие с системой, имеют больше прав доступа, чем это необходимо для выполнения их функциональных обязанностей, то это может привести к несанкционированному использованию дополнительных полномочий для проведения атак. Например, если пользователи будут иметь права доступа на чтение содержимого исходных текстов серверных сценариев, выполняемых на стороне Web -сервера, то этим может воспользоваться потенциальный нарушитель для изучения алгоритмов работы механизмов защиты Web -приложений и поиска в них уязвимых мест;
  • наличие в ИС неиспользуемых, но потенциально опасных сетевых служб и программных компонентов . Так, например, большая часть сетевых серверных служб, таких как Web -серверы и серверы СУБД поставляются вместе с примерами программ, которые демонстрируют функциональные возможности этих продуктов. В некоторых случаях эти программы имеют высокий уровень привилегий в системе или содержат уязвимости , использование которых злоумышленником может привести к системы. Примерами таких программ являются образцы CGI -модулей, которые поставляются вместе с Web -приложениями, а также примеры хранимых процедур в серверах СУБД.

    • Методы выявления и устранения уязвимостей

    Для обнаружения уязвимостей в ИС проводится процедура аудита информационной безопасности , которая состоит из двух этапов - анализа текущего уровня защищённости ИС и разработки предложений по устранению выявленных уязвимостей . Аудит состоит из комплекса проверок, часть из которых направлена на обнаружение и устранение уязвимостей , который были описаны выше. Рассмотрим различные методы, при помощи которых можно обнаружить слабые места в ПО ИС.

    Выявление уязвимостей типа " buffer overflow ", " SQL Injection " и " format string " возможно либо путём анализа исходных текстов потенциально уязвимой программы, либо при помощи поведения анализа безопасности уже работающей программы. Первый способ предполагает экспертный анализ исходных текстов программы с целью поиска и исправления ошибок, которые были допущены на этапе её разработки. В большинстве случае для устранения выявленных уязвимостей необходимо добавление новых функций, обеспечивающих проверку корректности входных данных , поступающих в программу. Так, например, для исправления уязвимостей типа " buffer overflow " необходимо добавить процедуру проверки, которая должна следить за тем, чтобы объём входных данных не превышал максимальный размер переменной, для которой они предназначаются. Исправление уязвимости " SQL Injection " возможно путём защиты от вставки символа """, который в большинстве случаев и позволяет модифицировать исходный SQL - запрос . Для устранения уязвимостей типа " format string " необходимо использовать такой формат вызова функций, в котором форматирующая строка задаётся в явном виде разработчиком программы. Как правило, метод анализа исходных текстов отличается высокой трудоёмкостью и используется только в компаниях, которые занимаются разработкой ПО .

    Второй метод выявления уязвимостей используется для анализа защищённости ПО , которое уже установлено и функционирует в ИС. Метод предполагает использование специализированных программных средств - так называемых сканеров безопасности или систем анализа защищённости. Эти средства позволяют обнаруживать уязвимости на основе активного и пассивного методов. При помощи пассивного метода осуществляется сбор информации о настройках ПО , присутствующего в ИС и на основе этих данных делается вывод о наличии или отсутствии в системе уязвимостей . Так, например, если будет выявлено наличие ОС без установленного модуля Service Pack , то это означает, что она подвержена ряду уязвимостей . Активные методы анализа защищённости приложений имитируют информационные атаки и затем на основе анализа результатов делается вывод о наличии уязвимостей в системе. Совместное использование пассивных и активных методов анализа защищённости приложений ИС позволяет выявить не только уязвимости " buffer overflow ", " SQL Injection " и " format string ", но и эксплуатационные уязвимости конфигурации ПО . Устранение уязвимост ей в этом случае возможно путём установки соответствующих модулей обновления ( service packs , hotfixes , patches и др.) или изменения настроек используемого ПО . Рассмотренные активные и пассивные методы наиболее часто используются для анализа защищённости ПО , на основе которых функционируют ИС организаций.

    Что такое информационная атака?

    Прежде чем начать разговор о способах выявления информационных атак , определим, что же собой представляет вторжение нарушителя. Итак, атака представляет собой совокупность действий нарушителя, приводящих к нарушению информационной безопасности ИС. В результате успешно реализованной атаки нарушитель может, например, получить несанкционированный доступ к информации, хранящейся в ИС, нарушить работоспособность системы или исказить содержимое данных ИС. В качестве потенциальных целей атаки могут выступать серверы, рабочие станции пользователей или коммуникационное оборудование ИС. В общем случае любая атака может быть разделена на четыре стадии (Рис. 23.5):

    1. стадия рекогносцировки. На этой стадии нарушитель старается получить как можно больше информации об объекте атаки , на основе которой планируется дальнейшие этапы атаки . Примерами таких данных являются: тип и версия операционной системы, установленной на хостах ИС, список пользователей, зарегистрированных в системе, сведения об используемом прикладном программном обеспечении и др.;
    2. стадия вторжения в ИС. На этом этапе нарушитель получает несанкционированный доступ к ресурсам тех хостов, на которые совершается атака ;
    3. стадия атакующего воздействия на ИС. Данная стадия атаки направлена на достижение нарушителем тех целей, для которых и предпринималась атака . Примерами таких действий могут являться нарушение работоспособности ИС, кража конфиденциальной информации , хранимой в системе, удаление или модификация данных системы и др. При этом атакующий может также осуществлять действия, которые могут быть направлены на удаление следов его присутствия в ИС;
    4. стадия дальнейшего развития атаки . На этом этапе выполняются действия, которые необходимы для продолжения атаки на другие объекты ИС.


    Рис. 23.5.

    Рассмотрим на конкретных примерах как могут реализовываться различные стадии информационной атаки . На этапе рекогносцировки действия нарушителя могут быть нацелены на получение следующей информации:

    • информация о структуре и топологии ИС. Для получения информации этого типа нарушитель может воспользоваться стандартными утилитами типа " traceroute ", входящими в состав практически любой операционной системы (ОС). Эти утилиты позволяют сформировать список IP-адресов маршрутизаторов , через которые проходят пакеты от компьютера нарушителя до хоста, который выступает в роли объекта нападения. Злоумышленник также может получить необходимую ему информацию о структуре ИС путём обращения к DNS -серверу, на котором могут храниться данные о хостах ИС;
    • информация о типе ОС, установленной в ИС. Один из наиболее распространённых методов определения типа ОС основан на том факте, что разные системы по-разному реализуют требования стандартов RFC , в которых определены правила взаимодействия на основе различных сетевых протоколов . Таким образом, при формировании одних и тех же сетевых запросов разные ОС в ответ отправляют отличные друг от друга данные, на основе которых можно с большой долей вероятности определить характеристики используемой ОС. Данный метод также позволяет определить тип аппаратной платформы, на основе которой функционирует та или иная ОС;
    • информация о типе прикладных сервисов, присутствующих в ИС. Нарушитель может определить какие

    В данном разделе описывается предлагаемый метод обнаружения уязвимостей веб-приложений на основе контроля поведения веб-приложения.

    Применение метода

    Как было отмечено во Введении, существующие средства обнаружения уязвимостей используют методы белого и чёрного ящика. В первом случае производится анализ исходных коды и / или файлов конфигурации веб-приложения. Выявляются участки кода, потенциально содержащие уязвимость или небезопасные параметры конфигурации . Во втором случае осуществляется поиск уязвимостей «извне» - веб-приложению отсылаются HTTP-запросы и анализируются ответы. При этом встают задачи выявления структуры веб-приложения, определения типа сервера и построения тестового набора HTTP-запросов и последующего анализа HTTP-ответов . Но данные средства не осуществляют контроль поведения веб-приложения в смысле, определённом в Разделе 3, в то время как необнаруженные уязвимости могут проявиться именно в обращении к объектам окружения. Предлагаемый метод обнаружения уязвимостей предполагает сравнение поступающего HTTP-трафика со внутренней работой веб-приложения. Метод предназначен для обнаружения уязвимостей, приводящих к недопустимым с точки зрения профиля нормального поведения операциям веб-приложения над объектами окружения и / или изменению значений допустимых операций.

    Метод предназначен для обнаружения уязвимостей произвольного числа веб-приложений. Предполагается осуществление контроля поведения для всех веб-приложений, информация о поведении которых может быть доступна инструментальному средству, реализующему метод. Для каждого веб-приложения составляется профиль нормального поведения. Текущее поведение сравнивается с описанным в профиле нормального поведения и в случае отклонения фиксируется аномалия и предполагается уязвимость. Предполагается хранение профилей нормального поведения в виде файлов или записей базы данных для обеспечения возможности совместного использования профилей несколькими средствами обнаружения уязвимостей, построенными на базе общего метода. Такая схема хранения профилей также позволяет параллельно производить процессы построения профилей нормального поведения и обнаружения уязвимостей на основе сформированных профилей.