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).

Таблица 1. Категории уязвимостей

Этапы жизненного цикла ИС	Категории уязвимостей 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	Категория	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	По системе существует авторизованное обучение в России.
Database Scanner	Internet Security Systems	На уровне СУБД	По системе существует авторизованное обучение в России.
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