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1 Seguridad y Alta Disponibilidad Instalación y configuración de cortafuegos David Villa Alises Escuela Superior de Informática Universidad de Castilla-La Mancha Contenidos Introducción Tipos de cortafuegos. Características. Funciones principales. Diseño del sistema cortafuegos. DMZ netfilter / iptables. Distribuciones libres para cortafuegos dedicados. Cortafuegos hardware. 2 Introducción 3

2 Cortafuegos RAE: 2. m. Arq. Pared toda de fábrica, sin madera alguna, y de un grueso competente, que se eleva desde la parte inferior del edificio hasta más arriba del caballete, con el fin de que, si hay fuego en un lado, no se pueda este comunicar al otro. Wikipedia: es una parte de un sistema o una red que está diseñada para bloquear el acceso no autorizado, permitiendo al mismo tiempo comunicaciones autorizadas. Se trata de un dispositivo o conjunto de dispositivos configurados para permitir/limitar, cifrar/descifrar el tráfico entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjunto de normas y otros criterios. 4 Cortafuegos Un cortafuegos es un dispositivo o sistema que controla el flujo de tráfico entre diferentes áreas de una red. [R.A. Deal, Cisco Router Firewall Security] 5 Para qué sirve? El objetivo de todo cortafuegos es proporcionar un medio para implementar la política de control de acceso. red protegida red exterior router cortafuegos 6

3 Para qué sirve? Control Ej: Los usuarios de mi red solo podrán acceder a ciertos sitios web, y no podrán usar IRC. Seguridad/Protección Ej: Solo los usuarios de cierta red pueden acceder a mi servidor SSH. Vigilancia Ej: Determinar qué máquina está haciendo constantemente intentos de acceso a mi servidor. 7 Características habituales Ligados a un encaminador. Controla el tráfico. Protege los recursos sensibles. Oculta la estructura interna. Establece áreas con restricciones diferentes. Registra e informa de incidencias. 8 Tipos de cortafuegos 9

4 Tipos de cortafuegos De filtrado de paquetes (packet-filtering ó stateless) Con estado (stateful) Pasarela de aplicación (application gateway) Cortafuegos NAT (address-translation) Local o personal (host-based) Híbridos 10 Cortafuegos de filtrado de paquetes Sin estado (no tienen en cuenta el tráfico anterior). Dado un paquete y un conjunto de reglas decide: Reenviar: ACCEPT Descartar: DROP Rechazar: REJECT. Como DROP pero informando al remitente (con ICMP). Dos políticas: Restrictiva: Todo lo que no esté explícitamente permitido, está prohibido. Permisiva: Todo lo que no esté explícitamente prohibido, está permitido. 11 Cortafuegos de filtrado de paquetes Inspección de paquetes Dirección de capa 3 (IP) origen o destino. Dirección de capa 4 (puerto) origen o destino. Carga útil de paquete (campo protocol). Flags de la cabecera: SYN, RST,... Interfaz de red, de entrada o salida El propietario del proceso que creó el paquete. etc... 12

5 Inspección Formato del paquete IP bytes bytes Paquete IP encabezado carga (payload) bytes versión IHL tipo de servicio longitud total identificación D M F F tiempo de vida protocolo checksum dirección del origen offset del fragmento dirección del destino 0 40 B opciones 13 Inspección Formato del segmento UDP puerto UDP origen (opcional) longitud del mensaje UDP (completo) cuerpo del mensaje puerto UDP destino checksum (opcional) Inspección Formato del segmento TCP offset puerto TCP origen reservado checksum número de secuencia número de acuse de recibo URG ACK PSH RST SYN FIN opciones cuerpo del mensaje puerto TCP destino ventana puntero urgente relleno

6 Cortafuegos de filtrado de paquetes Un ejemplo Internet Web: DNS: Regla Origen Protocolo Puerto 1 Any Destino TCP 80 ALLOW 2 Any UDP 53 ALLOW 3 Any TCP 25 ALLOW 4 Any Other Any Any Acción DROP [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.6] 16 Cortafuegos de filtrado de paquetes Ventajas y limitaciones Ventajas: Rápido, como requisitos de CPU y memoria. Flexibles y muchos extensibles mediante módulos. Limitaciones: Pueden ser difíciles de configurar. No pueden manejar información de sesión o aplicación. No proporcionan soporte para autenticación. Las capacidades de registro de sucesos son limitadas. 17 Filtrado asimétrico B Internet Web server Impedir que tráfico externo llegue a B. Permitir a B abrir conexiones al exterior. [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.11] 18

7 Cortafuegos con estado Hacen seguimiento de las conexiones. Inicio, transferencia y terminación. Permite distinguir si la conexión fue iniciada desde la red interna o desde la externa. Crea reglas de filtrado dinámicamente cuando detecta una conexión y las elimina al terminar. Esa información se almacena en la tabla de estado. 19 Establecimiento de conexión de TCP Cada extremo debe sincronizarse con el otro antes de transmitir datos. Hay un rol activo (cliente) y el otro pasivo (servidor). Triple apretón de manos : cliente SYN seq: 1200, ack: - SYN + ACK seq: 4800, ack: 1201 ACK seq: 1201, ack: 4801 servidor 1.El cliente indica su ISN (Initial Sequence Number) y otros parámetros de conexión como el MSS 2.El servidor confirma, indica su ISN y otros datos de conexión 3.El cliente confirma y puede enviar datos en ese segmento 20 Cortafuegos con estado Ventajas y limitaciones Ventajas: Conocen el estado de las conexiones. Pueden detectar y prevenir ataques DoS. Limitaciones: Pueden ser difíciles de configurar. No pueden manejar información de aplicación. No proporcionan soporte para autenticación. Existen protocolos sin estado: UDP, ICMP, etc. Aplicaciones con conexiones adicionales: FTP. La tabla de estado puede suponer un problema. 21

8 Cortafuegos Proxy También llamados «Cortafuegos de Pasarela de Aplicación». Permiten tratamiento específico por aplicación: DNS, FTP, LDAP, SMTP, etc. Soporte específico para autenticación. Autentican usuarios en lugar de máquinas o conexiones. Tipos: de conexión (Connection Gateway Firewall) cut-throught 22 Cortafuegos Proxy Pasarela de conexión 1.El cliente externo intenta una conexión hacia un servidor interno. 2.El cortafuegos intercepta la conexión y solicita al usuario una autenticación. El cortafuegos abre una conexión hacía el servidor interno. 3.El tráfico del cliente externo es procesado por el cortafuegos y redirigido al servidor interno. 4.Cualquier nueva conexión es rechazada si no se proporciona la autenticación correspondiente. 23 Cortafuegos Proxy Pasarela de conexión [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.17] 24

9 Cortafuegos Proxy Cut-through Realiza un proceso de autenticación como el cortafuegos de pasarela de conexión. Después añade temporalmente reglas de filtrado para permitir al usuario utilizar el recurso. Sólo la autenticación ocurre en la capa de aplicación. Es mucho más eficiente. 25 Cortafuegos Proxy Cut-through [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.18] 26 Cortafuegos Proxy Ventajas y limitaciones Ventajas: Proporcionan una buena defensa ante ataques DoS y «spoofing». Total control a nivel de aplicación. Registros muy detallados. Mucha flexibilidad. Inconvenientes: Todo el procesamiento es software. Limitado a un conjunto de aplicaciones. Cuando no es web, requiere software especial en el PC de los usuarios. 27

10 Cortafuegos NAT NAT permite exponer servicios de la red interna sin que los usuarios conozcan la estructura y esquema de direccionamiento. El administrador puede modificar completamente la organización de los servicios y la estructura de la red sin que sea percibido desde el exterior. 28 Cortafuegos NAT [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.20] 29 Cortafuegos «personal» Se utiliza para proteger un solo computador (servidor o PC). Normalmente son cortafuegos de filtrado de paquetes. Ventajas: Sencillo y barato Seguridad y autenticación adicional. Inconvenientes: Poca escalabilidad Basados en software Pocas opciones de filtrado 30

11 Cortafuegos híbridos Es habitual que los cortafuegos comerciales (hardware) proporcionen otras funcionalidades: Servidor DHCP Concentrador VPN Detección de intrusos (IDS) Proxy/Caché Web Caché DNS etc. 31 Diseño del sistema cortafuegos 32 Guía de diseño Definir una política de seguridad Qué necesita ser protegido? A qué «precio»? Diseñar una solución sencilla Como siempre, principio KISS. Usar los dispositivos adecuados Cada equipo o programa está diseñada para un fin. Implementar varias líneas de defensa El sistema es débil si solo hay una línea de defensa. Considerar las amenazas internas ~70% de las violaciones de seguridad proceden de la red interna 33

12 Estructura de la red Diferentes partes de la red requieren niveles de seguridad diferente: La red externa (sobre la que no tenemos control). La red de servicios públicos (DMZ) La red interna (no accesible desde el exterior). 34 DMZ DMZ (demilitarized zone) es la subred que contiene los servicios accesibles desde el exterior. red interna DMZ Internet 35 DMZ Reglas y niveles de seguridad Se asignan niveles de seguridad desde más bajo al más alto. Por defecto, el tráfico puede ir de los niveles altos a los bajo, pero no al revés. Las excepciones a esta regla deben se implementan como reglas de filtrado (lo más específicas posible). 36

13 DMZ Reglas y niveles de seguridad A nivel menor: ALLOW A nivel mayor o igual: DROP. [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.28] 37 DMZ Tipos Sencillo Segmento único Service leg DMZ múltiple DMZ interno [Cisco Router Firewall Security, Fig ] 38 DMZ Sencillo Segmento único Service leg [Cisco Router Firewall Security, Fig ] 39

14 DMZ Múltiple [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.26] 40 DMZ Interno Medium Medium [Cisco Router Firewall Security, Fig 2.27] 41 Componentes del sistema cortafuegos Encaminador perimetral Encaminamiento con la red externa Filtrado de paquetes y conexiones Traducción de direcciones Cortafuegos Separación entre subredes internas (DMZs) Autenticación IDS (Intrusion Detection System) Vigilancia, detección e incluso medidas de contención. 42

15 Componentes del sistema cortafuegos 43 Sistema Cortafuegos Consideraciones Filtrado de paquetes en la periferia. Todos los servidores públicos en una DMZ. Servidores críticos deben tener su propio cortafuegos. Colocar el servidor BD en un nivel de seguridad mayor que el servidor web. Utilizar VPN para conectar con sitios remotos, y asumir que podrían estar comprometidos. Utilizar sistemas IDS en las redes sensibles. 44 Caso de estudio Linux netfilter / iptables 45

16 netfilter / iptables Cortafuegos software de filtrado de paquetes Seguimiento de conexiones: stateful NAT (masquerading) Packet mangling Control de tasa Registro de sucesos configurable 46 netfilter / iptables 47 iptables cadenas (chains) prerouting (antes de saber dónde debe ir) red input (hacia el host) output (generados por el host, no encaminado aún) forward (reenviar a otro host) postrouting (cuando se sabe el destino) PREROUTING (DNAT) rutado POSTROUTING (SNAT) FORWARD (filter) INPUT (filter) OUTPUT (filter, DNAT) aplicaciones en el host 48

17 iptables tablas filter nat mangle Manipulación / etiquetado 49 iptables Filtrado de paquetes («filter») IP: direcciones origen y destino, fragmentos ICMP: tipo y código UDP: puertos origen y destino TCP: puertos origen y destino, flags, opciones, propietario del proceso. input y output son cadena para filtrado local. forward es para filtrado de tráfico remoto. 50 iptables NAT (tabla «nat») Traducción de dirección origen (SNAT) Se hace en postrouting. También conocido como «masquerading». Traducción de dirección destino (DNAT) Se hace en prerouting o output. También conocido como «redirección». 51

18 iptables Seguimiento de conexiones Cadenas prerouting y ouput. La tabla de estado contiene: Campo protocol de la cabecera IP (IP,puerto) origen y destino Estado de la conexión (TCP) Temporizadores (TCP) Números de secuencia (TCP) Estados: NEW, ESTABLISHED, RELATED, INVALID. 52 iptables Control de tasa Previene ataques DoS. Permite limitar: Ráfaga máxima Número máximo de coincidencias por segundo. 53 iptables Sintaxis de comandos Iptables [-t tabla] comando cadena parámetros Comandos: -A: añadir (al final) -D: borrar (por regla o posición) -I: Insertar en la posición indicada -L: listar -F: borrar todas las reglas -Z: limpiar los contadores -P: definir la política 54

19 iptables Un router/firewall básico /24 web red interna Internet eth0 eth Servidor SSH Activar el reenvío de paquetes # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 55 iptables Un router/firewall básico Política restrictiva para FORWARD. # iptables -P FORWARD DROP ó iptables -A INPUT -j DROP como última regla Aceptar todo el tráfico ICMP (desde cualquier parte). # iptables -A INPUT -p ICMP -j ACCEPT Permitir tráfico hacía y desde loopback. # iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT # iptables -A OUTPUT -o lo -j ACCEPT Aplicar SNAT para conexiones al exterior # iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE 56 iptables Un router/firewall básico Aceptar todo el tráfico TCP (desde la red interna). # iptables -A INPUT -p tcp -i eth1 -j ACCEPT Aceptar TCP de la red externa para conexiones establecidas. # iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT Permitir acceso al servidor web en el router. # iptables -A INPUT -p tcp --dport http -j ACCEPT Redirigir un puerto (DNAT) hacia el servidor SSH. # iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 22 -j DNAT --todestination :22 57

20 Distribuciones libres para implementar cortafuegos en máquinas dedicadas. 58 Distribuciones para cortafuegos dedicados Distribuciones de software libre para implementar cortafuegos en máquinas con pocas prestaciones. Basadas en: GNU/Linux: ClearOS, Gibraltar, IPCop, Zentyal, SmoothWall,... FreeBSD: m0n0wall, pfsense,... Suelen ofrecer una interfaz web para administración del router/cortafuegos 59 ClearOS Basada en GNU/Linux Características: Cortafuegos con estado: iptables IDS/IPS: SNORT VPN: PPTP, IPSec, OpenVPN Proxy Web: Squid Filtrado de contenido y antivirus: DansGuardian Informes y estadísticas: MRTG 60

21 ClearOS Interfaz web 61 ClearOS Interfaz web 62 ClearOS Interfaz web 63

22 ClearOS Interfaz web 64 ClearOS Interfaz web 65 Cortafuegos hardware CISCO PIX 66

23 CISCO PIX (Private Internet exchange) Gama de cortafuegos de alto rendimiento. SO específico: PIX OS Características NAT/PAT Filtrado de contenido (Java/ActiveX) IPsec VPN DHCP PPoE RADIUS 67 CISCO PIX Rendimiento: PIX 535: 1 Gbps, 95 Mbps 3DES VPN 2000 túneles Ipsec conexiones simultáneas PIX 525: 360 Mbps, 70 Mbps 3DES VPN conexiones PIX 501: 10 Mbps, 3 Mbps 3DES VPN 68 CISCO PIX 69

24 CISCO PIX ASA (Adaptive Security Appliance) es un módulo que aumenta las capacidades del PIX. Actualmente la serie ASA ha reemplazado a la gama PIX. Simulador PIX: 70 Referencias Transmisión de datos y redes de comunicaciones, B.A. Forouzan. Mc Graw Hill. Router Firewall Security, R.A. Deal. CISCO Press. Firewall fundamentals, W.J. Noonan, CISCO Press. Prentice Hall. Guía Avanzada de Firewalls Linux, R.L. Ziegler. Firewalls and Internet Security, W.R. Cheswick. Linux 2.4 Packet Filtering HOWTO. Rusty Russell. 71

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