2005年度
情報システム構成論
第7回 FireWall, NATとRAS
西尾 信彦
[email protected]
立命館大学
情報理工学部 情報システム学科
ユビキタス環境研究室
ネットワークの外と内
• 公開されている部分(外)
– 外部からアクセス可能
– 不正なアクセスや攻撃に遭う可能
性有り
• 公開されない保護された部分
(内)
– 外部からのアクセスは不可能
– 不正なアクセスや攻撃は不可能
ファイアウォールの種類と特徴
• パケットフィルタリング型
– 第三層(TCP/IP)によるフィルタリングにより高
スループットが期待できる
– 第三層によるフィルタリングのため、上位層に
依存しない(どのようなサービスでも対応可能)
– ほぼ全てのLinuxで標準搭載
– 設置が簡単
– 文献が非常に豊富
ファイアウォールの種類と特徴
• アプリケーション・ゲートウェイ型
– 第7層でのアプリケーションの需要に適応したフィルタ
– 多種多様、選択の幅は広い
– 要求の内容、要求対象の内容などを利用しての細か
いフィルタリングが可能
– 要求を一つ一つ高層まであげてチェックするため、ス
ループットは低い
– ユーザ認証などを利用することも可能
– サービス毎に対応するため個々にゲートウェイが必要
• 複数のサービスを設置する場合、複数のゲートウェイが必要
になる場合もある
– 多くが商用のものであり、
– サポートが期待できるが高価
ファイアウォールの種類と特徴
• Proxy型
– アプリケーション・ゲートウェイ型の一つ
• 基本的な利点・欠点は同じ
• 通常唯一portを開放しているwebサービスに適用する
– 簡易的なものから商用まで多種多様、選択の幅は広い
• Apacheなどの簡易Proxyモードも利用できる
• Proxyから専用のソフトを利用したもの
• 複合タイプも存在する
– HTTPなどの場合、要求をキャッシュすることで高スルー
プットが期待できる
Dual-sided Proxy
Internet
Client-side Proxy
Server-side Proxy
Client
Server
ファイアウォール比較
パケットフィルタリング型
Proxy型
アプリケーション・ゲートウェイ型
スループット
◎
◎
△
クライアントから見た
の透過性
◎
○
△
管理の簡便性
△
△
◎
ユーザ認証などによ
る制御
△
○
◎
閲覧内容や要求によ
る制御
△
○
◎
ログの見易さ
△
△
◎
各種サービスへの適
合度
◎
△
△
設置の安易さ
◎
○
△
文件数
◎
○
△
パケットフィルタリング型
• Linux kernel 2.2系列
– ipchains
• Linux kernel 2.4系列以降
– iptables
• BSD系
– ipfw
• 以降のnetfilterはkernel 2.4系以降の話
• 基本的な機能
– IP forwarding
– パケットフィルタリング
IP Forwarding
• ネットワークインターフェイスから
受信したIPパケットを、
他のインターフェイスへ転送する
こと
• パケットの内容(port情報など)に
よってフォワード先を変更するこ
とでパケットフィルタリングを実行
している
• 特定portに来たパケットのみ他の
マシンへ転送することなども可能
• ネットワークの負荷分散などにも
利用される
• NATの一種
ここで一度
パケット受
信は終了
ルールにある
宛先へ転送
パケットフィルタリング
• ネットワークインターフェイスから受信したパケットを、事
前に与えた条件と比較して無効なパケットであれば破棄
する
• 基本的なフィルタリングポリシー例
– すべてのパケットは危険であるので通さない
– 明確に安全だと指定されたパケットは通過させる
• ssh, imap/pop over sslなど
– 既知の攻撃用ポートは閉じる(in-coming)
• 445(blaster)など
– 内部が汚染された場合のために外部の既知の攻撃ポートへの
アクセスは禁止する(out-going)
netfilterのhookポイント
•
以下の五つのhookポイントで
パケットを加工
1.
2.
3.
4.
5.
Pre Routing
Input
Forward
Post Routing
Output
Hookポイントの使い方
• Pre Routing
– 最終受け取り判定前のため、最終受け取りアドレスを変更
(NAT)し、他のマシンへ転送したりすることが可能
– In-coming全体に対するフィルタリングなどはこのポイント
• Input (自分へのフィルタリング)
– 最終受け取り後の入力時のhook
– 不正アクセスなどはこの時点で判別し破棄する
• Forward (内部ホストへのフィルタリング)
– 転送時のフィルタリングポイント
– 他のマシンへ転送したくない(不正アクセス)パケットなどは
このポイントで破棄する
Hookポイントの使い方
• Post Routing
– 最終出力前加工ポイント
– 全体的な出力パケットに対するフィルタリング
はこのポイントで行う
– IPマスカレードの設定はこのポイントで行う
• Output
– 標準出力時のhookポイント
NAT(Network Address Translation)
• ネットワークアドレス変換機能を提供する
• SNAT(Source NAT)
– 送信元を書き換える
– IPマスカレードはSNATの特化したもの
– 返答パケットを他のマシンに受け取らせたりすること
ができる
• DNAT(Destination NAT)
– 送信先を書き換える
– 経路制御やパケットの種類による振り分けなどに利用
する
IPマスカレード(NAPT)
• プライベートアドレスを利用している内部ネットワー
クから外部へ出て行くパケットの戻り先アドレスを、
ファイアウォールの外部アドレスに変更し、パケッ
トのセッション情報を保持することによって、内部
のマシンをあたかもグローバルに存在しているか
のように見せる方法
• 家庭でNATを導入する場合には必須の機能
• パケットのセッション情報(通過記録)が必要となる
• Linux kernel 2.4以降はnetfilterの設定が簡単に
ネットワークの外と内
• 公開されている部分(外)
– 外部からアクセス可能
– 不正なアクセスや攻撃に遭う可能性
有り
• 公開されない保護された部分(内)
– 外部からのアクセスは不可能
– 不正なアクセスや攻撃は不可能
内外完全分離する上での問題
• 外部に置くサーバは全て、公開するサービス以
外を完全に防御する必要がある
– ファイアウォールや設定項目の増加
– 作業量の増加
– メンテナンス性の低下
• 外部からアクセス可能だがある程度守られた
サーバが欲しい
• セキュリティ上、内部ネットにおくことには抵抗が
ある
– 陥落した場合、内部ネットワーク全てが危険にさらさ
れるため
DMZ(DeMilitarized Zone)
• 非武装地帯
• 外でも内でもない領域
– 一部のプロトコルのみ
フォワーディングにより通過
– DMZから内部ネットへのア
クセスは基本的に禁止
– 全体的なフィルタリングは大
本のファイアウォールによっ
て実行
• メンテナンス性の向上
• 設置作業量の減少
特定プロトコルのみ
DNATによってアドレ
ス変更後に転送
外部からのネットワーク利用
• サービスを設置する = セキュリティレベル低下
– 不要なサービスは設置しない
– 一番硬い守りは、何もサービスを稼動しないこと
• 特に、ネットワーク内部に侵入するリモートアクセ
スを可能にすることは、セキュリティレベルを大
幅に下げることになる
• 利便性とトレードオフ
設置するべきではない
危険な主要サービス
• 通信経路が暗号化されていない、かつパスワー
ドなどが必要になる
– リモートアクセス
• telnet, rsh, rlogin, etc
• 対策:ssh, VPNなどを利用する
– メール関連
• smtp, pop, imap
• 対策:smtp over SSL, pop/imap over SSLを利用する
– ファイル転送
• ftp
• 対策:sshを利用しscpを活用
リモートアクセスホスト設置例
• リモートアクセス用ホストを
DMZに置き、DMZから内
部へのアクセスを制限
– 侵入者にとっては障害が二
倍になる
– 可能ならば、DMZ内のリ
モートアクセス用ホストと内
部にあるリモートアクセス用
ホストは異なるパスワードを
利用する
特定パケットのみ許可
リモートアクセス
• SSH
– お手軽、Unix系はほぼ全て利用可能
– 通信経路暗号化
– Windowsクライアントからは専用ソフトが必要
• TTSSH(フリーソフト), PuTTY(フリーソフト), 他多数
– Port forwarding機能を利用して、他の多くのプロトコル
をバイパス可能
• 外部からのsmtp/popなどで利用
• ただし、設定が複雑
• サーバ(sshd)側が許可している必要有り
– RAINBOWは許可していないため利用不可能
SSHのport forward機能
リモートホストのport imap(143)へ接続
SSHトンネル
ローカルの
port 30000へ接続
• ローカルのport 30000へアクセスすることで、
リモートのimapへ接続可能
• 通信はSSHトンネルを通るため、暗号化される
SSHのport forward機能
リモートホストからアクセス可能な範囲へ
は、IPフォワードを利用して通信可能(特別
設定はいらない)
tmp
SSHトンネル
ローカルの
port 30000へ接続
• ローカルport 30000へ接続するとtmpへつながる
VPN(Virtual Private Network )
• 特徴
– 普通にLANに接続するのと同様の感覚で
ネットワーク内の資源を利用可能
– 末端にVPN対応マシン(もしくはルータ)が必要
– Windows2000/XPはL2TPを利用したVPNを単体で構
築可能
– 一般にはIPSecを利用(RAINBOWはこちら)
• 問題点
– IPパケットそのものを暗号化, カプセリングするため、処
理コストが高い
– NATなどを併用した場合、設定が難しかったり特別な
NAT機構が必要になる場合があるー>IPSecスルー機能
VPNの接続例
• クライアントをネットワークに接続する
• ネットワークをネットワークに接続する
VPNのプロトコル
• IPSec
– IPパケットの暗号化と認証
• PPTP(Point to Point Tunneling Protocol)
– PPPを拡張し、トンネリングを可能にしたもの
– PPTP自身に暗号化機能は無い
– 認証機能は無い
• L2F
– PPP通信をベースとしたトンネリングプロトコル
– 現在はL2TPに統合されている
• L2TP
– L2FとPPTPを統合した物
– PPTPの機能に加え、認証機能、1仮想トンネルを複数のセッションで共
有することなどが可能
– 暗号化機能は無い
– WindowsはIPSecと組み合わせて暗号化機能も提供
Soft Ether
• 第2層トンネリングプロトコル
– 既存ソフトを修正することなく利用可能
– 特殊パケット(IPSecやL2TP(GRE))を利用しないため、ファイア
ウォールの設定や特殊なNATが必要ない
• Ethernet over TCP/IP
– 上位層ではTCP over TCP
• 『TCP over TCP is bad Idea』だが、独自の最適化でパフォーマンスを
維持
• 多くのプロトコルに擬態することが可能
– 途中のサーバには通常の通信に見える
– 終点についた時点でトンネリングが外れ、本来の通信へ戻る
Soft Ether 通信方法
• ssh, socks, httpなどのproxyを越えて通信が可能
• 認証機構有り
• SSLによる通信経路の暗号化
• 既存のVPNと同様のセキュリティを確保可能
– これは利用者にとってであり、必ずしもネットワーク管
理者にとってではない
– ソフトをインストールするだけで簡単に利用可能
諸刃の剣
• Soft Etherは第2層のトンネリングを行うため、通
信内容によるフィルタリングが掛けられない
• 利用者によるネットワーク崩壊の可能性がある
• 例
– ネットワーク同士を接続した場合、接続先のネット
ワークに進入された場合、接続もとのネットワークまで
簡単に接続することが出来る
• 強力すぎ当初のバグフィックスにからんで,経済
産業省(情報処理振興事業協会(IPA))から公開
停止要請が出たこともある(現在は再開)
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