Einführungsvortrag Rechner-Sicherheit und Firewalls für Netz- und EDV-Beauftragte Netzfort 19.02.2002 joachim.peeck@urz.uni-heidelberg.de

Ziele des Vortrages Einführung für Anfänger in dem Gebiet Vorbereitung auf die Vorstellung und Diskussion des uniweiten Sicherheits-Konzeptes Eine Firewall und auch rechnerseitige Maßnahmen sind nicht alleinseligmachend Letztlich bleibt eine Verantwortung beim Nutzer Es ist auch eine Aufgabe des Netzbeauftragten, dafür zu sorgen, dass jeder Nutzer diese kennt.

"Disclaimer" dieser Vortrag soll nur der Übersicht dienen nicht, dass dies alles Ansprüche oder Anforderungen sind oder auch nur werden sollten an einer Uni sind viele der im Vortrag erwähnten Punkte hinderlich und/oder unnötig, führen zur Verärgerung von Nutzern, und sind auch schwierig zu administrieren

Themen 1. Was ist "Sicherheit" 2. Gefahren aus dem Netz 3. Möglichkeiten und Mühen einer "Firewall" 4. Bemerkungen zum Schluss

1. Was ist Sicherheit? Definition Sicherheit der Hardware Sicherheit der Software und Daten Sicherheit der Kommunikation Wer sollte sich um Sicherheit bemühen Sicherheits-Prinzipien / Policy

1.1 Sicherheit Def. (jp): in Erfahrung gegründetes und sich bestätigendes Gefühl, von gewissen Gefahren nicht vorrangig getroffen zu werden mathematisch „sicher“ (p=1) ist hier nicht angebracht... Abgrenzung zu Risiko: Produkt aus Eintreffenswahrscheinlichkeit und Schadenshöhe Gefahr: schädigendes Ereignis, das mit nichtverschwindender Wahrscheinlichkeit eintreffen kann

1.1 Sicherheit der Hardware Gefahr: Verlust der Geräte, Software und Daten Schaden durch Nicht-Verfügbarkeit Sichern durch: kontrollierten Zugang zum Rechner und anderen Komponenten Befestigen von Rechnern und Komponenten bei Aufstellung an öffentlich zugänglichen Orten Besondere Sicherung/Überwachung von PC-Pools, Server-Räumen, PC-Werkstatt etc.

1.2 Sicherheit der Software und Daten Gefahren/Schäden: Verlust von... arbeitszeitintensiver Rechner-Installation arbeitszeitintensiven/seltenen/wichtigen/vertraulichen Daten auf dem Rechner Plattenplatz, Rechnerzeit, etc. Sichern durch: Kennwortvergabe / sichere Kennwörter / Schulung... Datensicherung / ADSM (RAID/Disketten...) Antivirenschutz / McAffee Deaktivierung fataler Automatismen (im Browser etc.) Verschlüsselung (nur bei ganz geheimen Daten, sonst lieber nicht) weitere Maßnahmen siehe unten

1.3 Sicherheit der Kommunikation Echtheit/Authentizität des Urhebers und des Gegenübers digitale Unterschrift/Key, Zertifikate, Sicherung/Verschlüsselung von Kennwörtern Die Protagonisten: Alice, Bob, Charly... Unverfälschtheit/integrity Prüfsummenverfahren/Hashing Vertraulichkeit/privacy Verschlüsselung von Kennwörtern und/oder Daten, ssh/spop/simap Verfügbarkeit von Kommunikation und Rechnern Guter Ruf, etc.

1.4 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? securitas System-admin Nutzer Netz-admin

1.4.1 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? securitas System-admin Nutzer Netz-admin

1.4.2 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? securitas secu ritas System-admin Netz-admin

1.4.3 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? secu securitas ritas System-admin Netz-admin

1.4.4 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? ritas System-admin Netz-admin secu

1.4.5 Wer sollte sich um Sicherheit sorgen / bemühen? ritas System-admin Netz-admin secu

1.4.6 Wer sollte sich also um Sicherheit bemühen? securitas System-admin Nutzer Netz-admin

1.5 Sicherheits-"Prinzipien" minimale Zugriffsrechte ("nur soviel wie nötig") mehrschichtige Verteidigung (nicht auf nur eine Maßnahme vertrauen) Passierstellen einrichten (aber: single point of failure) einschränkende Grundhaltung ("alles ist verboten, was nicht ausdrücklich erlaubt ist") minimale, dafür effektive verwaltbare und durchschaubare Maßnahmen ("nur soviel wie nötig“) Policy: der Versuch, einen für die eigene Einrichtung angemessenen Satz von (Schutz-) Zielen und (grundsätzlichen) Regeln für Sicherheit zusammenzustellen

2. Gefahren aus dem Netz Gefahren für Endsysteme/Clients Gefahren für Server Gefahren beim Datenaustausch

2.1 Gefahren a.d.N. für Endsysteme Fehlkonfiguration „versehentlich“ installierte Serverdienste, die ungeschützt daliegen (IIS, Netbios-Shares...) Netzwerk-Betriebssystem-Schwächen offenliegende Registrierung, Systemdaten, die hinausposaunt werden, automatisch sich ladende Fremdprogramme etc. Nutzer lädt Virus/Trojaner (malicious code) der liest Passwörter im System oder im Netz (sniffing) mit löscht Dateien, versendet Mails oder anderes ILOVEYOU etc., Microsoft-Vorfall??? Wie begegne ich diesen Gefahren? Nutzerverhalten: wissen, wo man surft, was man lädt und was der nächste Klick auf dem eigenen Rechner bewirkt / bewirken kann Dies ist die einzige Maßnahme, die bei neuen/unbekannten Gefahren wirksam hilft!!! Datensicherung/Datenvorhaltung: einfaches Neueinspielen nach Vorfall lokaler Virenscanner Zentralisierte Verwaltung: möglichst wenig Rechte für den Nutzer, Programme zentral Einspielen, Patches/Service-Packs auch für Endsysteme etc. Firewall mit Mail- und Virenscanner als „Oberaufsicht“

2.2 Gefahren a.d.N. für Server Hacker/Cracker erreicht Dienst-Account auf Server unsichere Dienste (i.d.R. buffer overflow) zu viele Dienste mit root-Rechten... Server wird außer Dienst gesetzt (DoS, denial-of-service) Netzwerk-Scans, Robots, unsichere Konfiguration z. B. lesbare cgi-Scripte mit Kennwörten... Vermindern der Gefahren durch Zuverlässige Systemadministration Patches einspielen Logbuchauswertung, Rechnerprüfung (Tripwire), IDS (Intrusion-Detection-System) Dienstebeschränkung (Admin, TCP-Wrapper, Firewall) Nutzerverhalten (IRC-Server sind häufiges Attackenziel...)

2.2.1 Gefahren a.d.N. für Server Beispiel einer DoS-Attacke, um andere Aktivität in den Logbüchern zu vertuschen: aus: Asterix, Bd.VI: Tour de France

2.3 Gefahren beim Datenaustausch Abhören von Passwörtern und/oder Daten (sniffing, hijacking) Netz physikalisch sichern: Datenverteiler, LWL... Protokolle mit verschlüsselten Passwörtern und Anti-Spoofing-Mechanismen verwenden Spam-Mail/Datenpaket-Verschickung im fremden Namen (spoofing) oder mit fremder IP-Adresse oder Verfälschung fremder Daten sichern durch: Echtheitsnachweis Vortäuschen eines erwünschten Servers (spoofing, hijacking) Erhalten von Kreditkartennummern sichern durch: entsprechende Protokolle, Konfiguration der Endsysteme, Schulung der Nutzer

2.4 Stichpunkte für Nutzerschulung Schulung, Information, Appell an Selbstdisziplin Verschlüsselung, Authentifizierung, digitale Signatur Was passiert im Internet, wenn ich klicke... Was passiert auf meinem Rechner... Was kann passieren... Vergleich: Autofahren, Wand, Zündschüssel todo...

2.5 URZ Security-Website www.urz.uni-heidelberg.de/Security

Kurze Pause?

3. Möglichkeiten und Mühen einer "Firewall" Was ist eine Firewall Bestandteile einer Firewall / Wie arbeitet eine Firewall Firewall-Architektur / Pla(t)zierung im Netz Was kann eine Firewall nicht sichern Weitere Maßnahmen

3.1 Was ist ein/e Firewall „Brandschutzmauer“ - mögliche Ziele: Abtrennung (mindestens) eines "inneren" Netzes vom Internet Verstecken der Rechner vor bestimmten Daten-Paketen Vermindern von Administrationsfehlern durch Beschränkung der Dienste Logging/Protokollierung von Zugriffen Zentrale Zugangskontrolle / -Beschränkung Firewall: Ansammlung von Maßnahmen, die diese Ziele unterstützen das kann für kleine oder einheitliche Netze „eine Kiste“ bedeuten kann aber auch auf anderen Wegen erreicht werden

3.2 Bestandteile einer Firewall Bedrohungsanalyse / Risikoabschätzung Policy / Notfallplan NAT etc. Paketfilter Proxies /Application-Level-Firewalls regelmäßige Administration regelmäßige Revision

3.2.1 Bedrohungsanalyse und Risikoabschätzung Gefahren: siehe Bemerkungen oben welcher konkrete Schaden kann entstehen? wie hoch ist der Aufwand zur Beseitigung des Schadens? wie hoch sind Folgeschäden, z. B. durch Unbenutzbarkeit der Rechner etc.? wie hoch darf der Aufwand zur „Sicherheit“ sein?

3.2.2 Policy / Notfallplan wie teilt sich der Aufwand für Sicherheit in einzelne Maßnahmen auf? wer entscheidet, welche Maßnahmen durchgeführt werden, wer setzt diese durch und wie? whitelist-Problematik: ich weiß, was meine Nutzer dürfen; Richtlinien dazu? (real, HBCI...) wie lästig darf Sicherheit sein? (Abschaltung von Active-X/Java, Proxy-Nutzung) was geschieht, wenn (doch) etwas passiert ist? wie kann ich das feststellen? wer wird informiert? was ist zu tun?...

3.2.2.1 Gefahren bei falscher Policy Tresortür am Pappkarton - ganz schön teuer... Haustür offen lassen - weil ja die Gartentür „gesichert“ ist Schlüsselbund liegt unter der Fußmatte - weil man so viele Schlüssel nicht bei sich tragen will

3.2.3.0 OSI-7-Schichten-Modell Layer8: Benutzer Layer7: Application } Anwendungsschichten (ftp, telnet, smtp, http, smb, ...) Layer6: Presentation Layer5: Session Layer4: Transport } Protokollschichten (TCP/IP, IPX/SPX, Netbios...) Layer3: Network Layer2: Data Link } Physikalische Schichten (Ethernet, FDDI, Token Ring) Layer1: Physical Layer0: Mechanik Zusätzliche Schichten (zur Fehlersuche)

3.2.3 NAT etc. vorbereitend: Osi-Modell/Datenpaket technisches Grundprinzip: Verstecken der Rechner/Dienste „security heavy“: Reales Privates Netzwerk (L0:-) Network Address Translation: Umsetzung von IP-Adressen (L3) one-to-one many-to-many many-to-one/Masquerading: nur eine Adresse wird nach außen sichtbar ursprünglich: Erweiterung des Adressraumes

3.2.4 Paketfilter Einfacher Paketfilter (L4) TCP/UDP-Ports /etc/services: well-known-ports ICMP Typ/Code "intelligente" Paketfilter (L4/5)

3.2.4.1 TCP/UDP-Ports Ein Datenpaket (frame): L2: MAC 8+14 Bytes L3: IP >=64 Bytes L4: TCP-Port 8-64 Bytes L5-7: Anwendung Benutzerdaten L2: MAC 4 Bytes Source-Port: auf diesem rechner-internen Anschluss „lauscht“ der Absender des Paketes (d. i. ein Prozess) auf die Antwort Destination Port: auf diesem Anschluss erwartet der Absender, dass der Zielrechner das Paket weiterverarbeiten kann, d.h. es gibt auf dem Zielrechner einen Prozess, dem die Daten des Paketes übergeben und von dem diese weiterverarbeitet werden Serverdienst: ständiges Offenhalten eines Ports für eine bestimmte Funktion/Protokoll/Anwendung, z.B. 80/tcp: http (httpd, z.B. apache) 23/tcp: telnet (telnetd via inetd) 53/udp: dns (named, z.B. bind) 137/udp: netbios

3.2.4.2 /etc/services gibts also auch bei Windows... ftp-data 20/tcp ftp 21/tcp telnet 23/tcp smtp 25/tcp mail domain 53/tcp nameserver # name-domain server domain 53/udp nameserver pop 109/tcp postoffice pop2 109/tcp # Post Office pop3 110/tcp postoffice portmap 111/tcp portmap 111/udp nntp 119/tcp usenet # Network News Transfer ntp 123/udp ntpd ntp # network time protocol (exp) nbname 137/udp nbdatagram 138/udp nbsession 139/tcp snmp 161/udp snmp snmp-trap 162/udp snmp gibts also auch bei Windows... siehe auch IANA/ICANN

3.2.4.3 Filterliste - Prinzip 1 ! in - was darf vom Subnetz in die Welt: ! ! Stufe 1: Clienten greifen auf URZ/Uni-Server zu access-list 153 permit udp any gt 1023 129.206.100.126 0.0.0.1 eq 53 ! dns access-list 153 permit tcp any gt 1023 host www-proxy.uni-heidelberg.de eq 8080 !http access-list 153 permit tcp any gt 1023 host popix.urz.uni-heidelberg.de eq 25 ! smtp access-list 153 permit tcp any gt 1023 host popix.urz.uni-heidelberg.de eq pop3 ! pop3 access-list 153 permit tcp any gt 1023 host popix.urz.uni-heidelberg.de eq 995 ! spop access-list 153 permit tcp any gt 1023 host popix.urz.uni-heidelberg.de eq 143 ! imap2 access-list 153 permit tcp any gt 1023 host popix.urz.uni-heidelberg.de eq 993 ! simap access-list 153 permit tcp any gt 1023 129.206.0.0 0.0.255.255 eq 113 ! auth ins urz access-list 153 permit udp any eq 123 129.206.0.0 0.0.255.255 eq 123 ! ntp ins urz/uni

3.2.4.4 Filterliste - Prinzip 2 ! in - was darf vom Subnetz in die Welt: ! ! Stufe 1: Clienten greifen auf URZ/Uni-Server zu ! Stufe 2: lokale unsichere "Clienten"/Netzwerk-Protokolle ! Stufe 2b: verschluesselte Clienten-Protokolle weltweit ! Stufe 2s: lokale Serverdienste ! Stufe 3: weltweite unsichere Clienten-Protokolle ! Stufe 3s: weltweite Serverdienste access-list 153 deny ip any any log ! out - was darf in das Subnetz: ! Stufe 1: zugriff auf lokale server, verschluesselte Clienten-Protokolle ... access-list 154 deny ip any any log

3.2.4.5 „stateful“ „statischer“ Paketfilter vs. Verbindungskontrolle: für einfachen Paketfilter nur bei TCP erkennbar nicht bei UDP (z. B. DNS) oder ICMP (Typ/Code: 8/0 echo request, 0/0 echo reply - ping) auch bei TCP nur gesetztes ACK-Bit „glauben wir das“? echte Kontrolle der Verbindung ist besser Lösung: „stateful inspection“, dynamische (reflexive) Paketfilterung Firewall merkt sich zu jeder „Verbindung“ den „Zustand“ überwacht u. a. durch Timeouts, explizite Authentifizierung nur solche Pakete, deren Verbindungsaufbau-Paket erlaubt war und deren „state“ noch „offen“ ist, kommen durch weniger Aufwand, mehr Effekt

3.2.5 Proxying Proxy (auch: Gateway, Gatekeeper): am URZ: „naher“ Server, der ferne Anfragen durchführt und zwischenspeichert http (https ohne proxy?) mit/ohne Verstecken der Source-Informationen ftp, telnet, rlogin, X11, archie, gopher längst nicht für alle Dienste möglich am URZ: www-proxy (caching-only), relay (mail-proxy), vpnsrv („DNS-proxy“), videosrv (streaming-proxy), aixtermX (urz-Dialogserver) Application-Level-Firewall Filterung/Manipulation von Informationen aus Anwendungs-Protokollen (L5-7) z.B. http-URL, smtp-Email-Adressen, -Betreff, -Anhangs-Datei Problemzone Überwachung... begleitende Konfiguration nötig im Client: Proxy-Angaben, SOCKS, Winsock (MS-Proxy) im Paketfilter oder Netz: Verbindungen nur durch Proxy hindurch, direkte Verbindungen verbieten Bastion-Host im Grenznetz: öffentliche Server auslagern, im lokalen Netz nur Clients

3.3 Architektur / Pla(t)zierung im Netz Netzwerk mit direktem Internet-Anschluss Netzwerk mit Grenznetz Netzwerk mit DMZ

3.3.1 Netzwerk mit Internet Passierstelle

3.3.2 Netzwerk mit Grenznetz

3.3.3 Netzwerk mit DMZ

3.3.4 Netzwerk mit „FW-Server“ Zusammenlegen verschiedener FW-Komponenten in einem Gerät Problematisch im Kompromittierungsfall

3.4 Was kann eine Firewall nicht sichern? Nutzerverhalten nur was vorhersehbar ist, kann abgefangen werden Das interne Netz vor Angriffen von „innerhalb“ was passiert, wenn ein Rechner gehackt ist... Umgehung der Firewall Tunnel, Dial-Out/In, Disketten etc. Benötigte Serverdienste sind offen und damit angreifbar Das Netz „vor“ der Firewall Vortäuschen, Abhören dort etc. -> andere Maßnahmen nötig Kann einen selbst nicht vor Arbeit und Ärger sichern Beispiel URZ-Mailfirewall: vorher - nachher

3.5 Weitere mögliche/nötige Maßnahmen Weitere Maßnahmen zum Betrieb Das große Aber Weitere Maßnahmen zur Sicherheit der Kommunikation via Internet

3.5.1 Weitere Maßnahmen zum Betrieb einer Firewall ständige Kontrolle der Logbücher/Protokolle ständige Aktualisierung und Backup der Konfiguration ständige Aktualisierung der Firewall-Software und des zugrundeliegenden Betriebssystems externe Revision / „Security Audit“ Nutzerschulung (Beispiel aus der Beratung) „Zertifizierung“: mindestens drei Schichten von 2 unabhängigen Herstellern, z. B. PF-ALF-PF

3.5.1.1 Bei eigener Firewall intensive Betreuung und Administration erforderlich, sonst sinnlos! gute selbst angelegte Dokumentation erforderlich separate Hardware an separatem Ort nur minimale Software- und Dienste-Ausstattung des FW-Rechners ohne Policy und Bedrohungsanalyse keine Befürwortung durch URZ keine Unterstützung in der Administration durch das URZ keine Netzwerkunterstützung, wenn nicht voller IP-Zugang zu den Netzkomponenten bei Verbindungsproblemen muss das Institut sagen, wo das Problem liegt, das URZ kann die Konfigurationsprobleme der Firewall nicht erkennen... Zukunftsfähig? Fast-Ethernet / Gigabit Ethernet...

Das Internet basiert auf Zugänglichkeit und Erreichbarkeit 3.5.2 Aber: Das Internet basiert auf Zugänglichkeit und Erreichbarkeit nicht mehr direkte Erreichbarkeit bereitet Probleme Fehlersuche viel schwieriger, z. T. unmöglich Verstecken der Rechner heißt nicht: kein DNS-Eintrag ;-) neue Dienste nur mit Aufwand und/oder zusätzlichen Problemen manche Dienste funktionieren nicht mehr unter bestimmten Sicherheitskonfigurationen, z. B. ftp, portmapper, ... Verwaltungsaufwand für Betrieb und Instandhaltung neue Ports einpflegen Logbücher kontrollieren Information von Benutzern und anderen Beteiligten über Angriffe, Sperrungen, Maßnahmen (allein schon das Herausfinden der Email-Adresse...) Beschwerden (daher unbedingt Policy vorab!) ...

3.5.3 Weitere Maßnahmen Verstecken der Information: Verschlüsseln ssh (Kennwörter) https, spop, simap, ssl (Kennwörter, Daten?) aktuelle Mailclienten / pgp etc. (Kennwörter, Daten) IPSec/VPN (Daten); ACHTUNG: nur der neue VPN-Server mit Cisco-Client ist Ipsec-verschlüsselt das alte PPTP-VPN ist unverschlüsselt, diente anderem Zweck Bitte keine Tunnel ohne Absprache mit/Zustimmung durch das URZ, diese Dienste sind sonst nicht garantiert Tunnel umgehen eventuelle Firewall-Kontrollen! Wir empfehlen: Kennwörter über fremde Netze nur verschlüsselt bei wichtigen Daten die Unverfälschtheit und Herkunft sicherstellen bei vertraulichen Daten verschlüsseln

3.6 Fazit: Zum Firewall-Einsatz im Institut Wenn das URZ einen Paketfilter in verschiedenen Varianten anbietet, dann braucht der Netzbeauftragte lediglich im Institut darauf hinwirken, dass die von ihm präferierte Policy abgesegnet wird und kann sich dann darauf konzentrieren, seine Nutzer in der Policy zu schulen, z. B. sichere von den Nutzern selbst gewählte Passwörter sichere/verschlüsselte Passwort-Übermittlung über fremde Netze Verhalten im Netz (Email, Chat, Web-Browsing mit Nachdenken...) Datensicherung Virenschutz Aktualisierung der Serverdienste und Workstation-Programme Beschränkung der Dienste Wer schon die obigen Punkte zeitlich nicht leisten kann oder will, der wird sich mit dem Einrichten einer Instituts-eigenen Firewall zwar dem Anschein größerer Sicherheit hingeben, ohne diese jedoch effektiv zu erreichen

4. Bemerkungen zum Schluss Mailliste security@urz: Sicherheitshinweise von CERT (Computer Emergency Response Team) diversen Herstellern (IBM, sun, hp, sgi, Linux-Distributoren) Aufnahme in Liste: Mail an michael.hebgen@urz web-urz > Netz > Netzbetrieb > Netzadmin > Computer Network Security Sammlung wichtiger Dokumente und Links zum Thema Sicherheit neue Seite für Endnutzer ist in Arbeit... Datensicherheitsbehörde (BSI, ...), Hersteller... Literatur: Chapman/Zwicky: Einrichten von Internet-Firewalls (URZ: II9603), O‘Reilly 1996 „anonymous“: hacker‘s guide (URZ: DZ9901), Markt&Technik 1999 Hersteller, Produkte Linux Iptables/Ipchains, Cisco Pix/VPN3000, Checkpoint FW1, Nokia, Genua, WatchGuard, security-academy... Bitte nichts ohne Absprache mit / Zustimmung durch das URZ kaufen

Vielen Dank für das Interesse! Bitte füllen Sie den Fragebogen aus. ENDE Vielen Dank für das Interesse! Bitte füllen Sie den Fragebogen aus. joachim.peeck@urz.uni-heidelberg.de