Previous: 6.1 Технические средства сетевой безопасности    UP: 6 Сетевая безопасность     Next: 6.3 Система Firewall

6.2 Виртуальные локальные сети VLAN, Интранет

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

Широкое внедрение ИНТРАНЕТ, где группы разбросанных по сети пользователей локальных сетей объединяются друг с другом с помощью виртуальных каналов VLAN (Virtual Local Area Network; http://www.3com.com/nsc/200374.html), потребовало разработки новых протоколов. Архитектура VLAN позволяет эффективно разделять трафик, лучше использовать полосу канала, гарантировать успешную совместную работу сетевого оборудования различных производителей и обеспечить высокую степень безопасности. При этом пакеты следуют между портами в пределах локальной сети. В последнее время для задач построения VLAN разработан стандартный протокол IEEE 802.10 (3-ий сетевой уровень). Этот протокол предполагает, что пакеты VLAN имеют свои идентификаторы, которые и используются для их переключения. Протокол может поддерживать работу 500 пользователей и более. Полное название стандарта - IEEE 802.10 Interoperable LAN/MAN Security (MAN - Metropolitan Area Network - региональная или муниципальная сеть). Стандарт принят в конце 1992 года. Количество VLAN в пределах одной сети практически не ограничено. Протокол позволяет шифровать часть заголовка и информационное поле пакетов.

С 2004 года стандарт 802.10 признан устаревшим и заменен на 802.1Q.

Стандарт ieee 802.10 определяет один протокольный блок данных (PDU), который носит название SDE (Secure Data Exchange) PDU. Заголовок пакета ieee 802.10 имеет внутреннюю и внешнюю секции и показан на рис. 6.2.1.

Рис. 6.2.1 Формат пакета IEEE 802.10

Поле чистый заголовок включает в себя три субполя. MDF (Management Defined Field) является опционным и содержит информацию о способе обработки PDU. Четырехбайтовое субполе SAID (Security Association Identifier) - идентификатор сетевого объекта (VLAN ID). Субполе 802.10 LSAP (Link Service Access Point) представляет собой код, указывающий принадлежность пакета к протоколу VLAN. Предусматривается режим, когда используется только этот заголовок.

Защищенный заголовок копирует себе адрес отправителя из mac-заголовка (MAC - Media Access Control), что повышает надежность.

Поле ICV (Integrity Check Value) - служит для защиты пакета от несанкционированной модификации. Для управления VLAN используется защищенная управляющая база данных SMIB (Security Management Information Base).

Наличие VLAN ID (SAID) в пакете выделяет его из общего потока и переправляет на опорную магистраль, через которую и осуществляется доставка конечному адресату. Размер поля Data определяется физической сетевой средой. Благодаря наличию mac-заголовка VLAN-пакеты обрабатываются как обычные сетевые кадры. По этой причине VLAN может работать в сетях TCP/IP (Appletalk или Decnet менее удобны). В среде типа Netbios работа практически невозможна. Сети ATM прозрачны для VLAN. Протокол VLAN поддерживается корпорацией cisco, 3com и др.. Хотя VLAN ориентирован на локальные сети, он может работать и в WAN, но заметно менее эффективно. В последнее время разработано большое число специальных программных средств сетевой безопасности. Среди них Firewall занимает лидирующее положение.

В разделе “Повторители, мосты (бриджи), мультиплексоры, переключатели и маршрутизаторы” упоминалась технология виртуальных сетей (VLAN). Созданная для целей безопасности эта техника оказалась полезной для структуризации локальных сетей, приводящей к улучшению их рабочих характеристик. В настоящее время доступны переключатели, маршрутизаторы и даже концентраторы, поддерживающие виртуальные сети.

Виртуальные сети просто необходимы, когда локальная сеть в пределах одного здания совместно используется несколькими фирмами, а несанкционированный доступ к информации желательно ограничить. Принцип построения виртуальной сети показан на рис. 6.2.2.

Рис. 6.2.2. Схема переключателя (или концентратора) с поддержкой VLAN.

Для формирования VLAN необходимо устройство, где возможно осуществлять управление тем, какие порты могут соединяться. Например, пусть запрограммирована возможность пересылки пакетов между портами 1, 3 и 6, 2 и 5, а также между портами 4, 7 и 8. Тогда пакет из порта 1 никогда не попадет в порт 2, а из порта 8 в порт 6 и т.д. Таким образом, переключатель как бы разделяется на три независимых переключателя, принадлежащих различным виртуальным сетям. Управление матрицей переключения возможно через подключаемый из вне терминал или удаленным образом с использованием протокола SNMP. Если система переключателей, концентраторов (и возможно маршрутизаторов) запрограммирована корректно, возникнет три независимые виртуальные сети.

Данная технология может быть реализована не только в рамках локальной сети. Возможно выделение виртуальной сети в масштабах Интернет. В сущности, идея создания корпоративных сетей в Интернет (ИНТРАНЕТ) является обобщением идей виртуальных сетей на региональные сети.

Такая корпоративная сеть должна иметь один шлюз для входа в Интернет. Такой шлюз может выполнять функции Firewall, решая проблемы безопасности корпоративной сети. Для обмена через Интернет целесообразно использовать технологию VPN.

На практике для обеспечения безопасности особенно при широком внедрении виртуализации используется комбинация самых разных защитных мер, так как традиционные схемы становятся не эффективными. Например, как это показано на рис. 6.2.3. (см. 5 Best Practices to Protect Your Virtual Environment.)

Рис. 6.2.3. Схема физической защиты виртуальных машин.

Современная практика виртуализации предполагает работу нескольких виртуальных машин (VM) на одном компьютере (как на рисунке выше). При этом они практически не защищены друг от друга. Чтобы защитить их друг от друга нужны дополнительные меры, например, супервизор.