Cómo funciona Solución mwatcher Let's connect

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1 Cómo funciona Solución mwatcher Let's connect Introducción En este documento vamos a explicar cuáles son las problemáticas que nos encontramos a la hora de realizar un telemantenimiento o acceso remoto a una instalación o maquina, cómo se pueden resolver estos problemas y por qué el sistema mwatcher desarrollado por Weidmüller es la solución idónea para ello. Contenido Situación inicial Objetivo final Expliación sobre VPN y OpenVPN Autenticación en OpenVPN Encriptación en OpenVPN Solución directa y la problemática que presenta Solución con el sistema mwatcher

2 Situación inicial Generalmente el escenario que se plantea cuando queremos realizar un acceso remoto es el mostrado en la siguiente figura: IP PÚBLICA VARIABLE X.X MÁQUINA PRIVADA HMI PLC Las direcciones IP pueden ser de dos tipos: Direcciones privadas (LAN): Utilizan unos rangos de direcciones IP determinados (generalmente el 10.x.x.x y el x.x). Se utilizan de forma interna dentro de una red local (LAN) y suelen ser las mismas en cualquier oficina o fábrica. No son visibles por la red pública (Internet) ya que están separadas por un router. Pueden ser utilizadas sin permisos y en múltiples ubicaciones. Direcciones públicas: las direcciones IP públicas son únicas, están limitadas y no son gratuitas. Esta dirección pública es la que permite acceder a Internet y que Internet acceda al servidor o equipo. Cuando instalamos una máquina o equipamiento dentro de la una fábrica utilizamos para nuestros equipos una red privada (por ejemplo la x). Los equipos podrían ser un PLC ( ) y una pantalla táctil HMI ( ). Para separar la máquina de la red de fábrica se introduce un router con dos direcciones IP. Su función es unir esas dos redes, una interfaz será la que conecta a la red de máquina (p. ej. la ) y la otra a la red de fábrica (p. ej ). 2

3 La red de la fábrica es otra red privada (p. ej. la x). Aquí se conectan máquinas, equipos y ordenadores, impresoras, etc. La configuración de esta red no debe importarnos. Eso sí, esta debe tener un punto de acceso al exterior mediante una IP pública que suele gestionar un router corporativo (Gateway). Este router suele además funcionar como firewall para controlar y bloquear las conexiones externas hacia la red interna. Los usuarios del acceso remoto pueden estar igualmente conectados a una red local, hacerlo a través de una conexión con un módem 3G u otro tipo de conexión. Objetivo final El objetivo de un acceso remoto consiste en establecer una conexión mediante un canal seguro que permita al usuario comunicarse con la red final como si estuviera directamente conectado a ella. IP PÚBLICA VARIABLE X.X CANAL SEGURO MÁQUINA PRIVADA HMI PLC CANAL SEGURO Esta conexión debe realizarse con mecanismos de seguridad (encriptado, túnel) que eviten cualquier tipo de intrusión, garantizando una comunicación protegida frente a terceras personas u otros ataques. Además debe comportarse de forma que el usuario remoto se sienta como si estuviera conectado directamente a la red de la instalación final. Esto quiere decir que tiene que ser capaz de interactuar con el equipamiento de la red remota de la misma forma que lo haría si estuviera conectado localmente a la máquina o instalación. 3

4 Explicación sobre VPN y OpenVPN Las redes privadas virtuales (Virtual Private Network) son una serie de tecnologías de red que permiten una extensión segura de una red local sobre una red pública (no controlada). El sistema OpenVPN es un software VPN de código abierto. Está basado en el protocolo SSL, el mismo que se utiliza para el comercio electrónico seguro, y funciona mediante un cifrado de claves privadas y públicas. La aplicación OpenVPN recoge los datos a enviar por uno de los usuarios y los cifra antes de enviarlos. En el otro extremo de la comunicación el mismo programa se encarga de recibirlos y decodificarlos. Todos los datos son cifrados y encriptados de forma que se establece un canal seguro. En este esquema de comunicación una de las partes actúa como cliente y la otra como servidor. La privacidad se fundamenta en un sistema de certificados y en el uso claves asimétricas. Autenticación en OpenVPN En el estándar SSL es necesario que tanto el cliente como el servidor tengan un certificado emitido por una "Autoridad de Certificación" (CA) que es la que asegura la validez de los certificados. Cada certificado que se genere tiene que estar firmado por esa entidad certificadora, de forma que todos los certificados están validados por ella. Al principio de la negociación (autenticación) para establecer la VPN, se comprueba que los certificados del cliente y del servidor están firmados por la misma autoridad de certificación. Un cliente cuyo certificado no posea la misma clave de entidad certificadora que el servidor no podrá establecer la conexión. Por ello el primer paso en una conexión VPN consiste en que el cliente y el servidor se intercambien los certificados de forma que ambos comprueben que han sido creados por la misma entidad. En el siguiente esquema se detalla el proceso de una autenticación correcta: CLIENTE ENVÍO DEL CERTIFICADO CLIENTE AL SERVIDOR SERVIDOR CERTIFICADO VÁLIDO ENVÍO DEL CERTIFICADO SERVIDOR AL CLIENTE VERIFICACIÓN DEL CERTIFICADO CLIENTE CON CERTIFICADO CA VERIFICACIÓN DEL CERTIFICADO SERVIDOR CON CERTIFICADO CA CERTIFICADO VÁLIDO Con el sistema mwatcher se crea una entidad certificadora exclusiva (CA) para cada cuenta. Con ella se generan los distintos certificados para los usuarios y routers. Solamente Weidmüller en el momento de crear la cuenta es quien tiene acceso a esta entidad, garantizando que nadie más pueda generar y obtener certificados (y por tanto acceder al sistema y equipos remotos) aparte de los que se ponen a disposición del propietario de la cuenta. 4

5 Encriptación en OpenVPN El encriptado de datos se realiza con un sistema de claves asimétricas. Cada usuario dispone de una clave con dos partes (privada y pública) que van emparejadas. Durante la fase de autenticación el cliente y el servidor intercambian sus claves públicas, mientras que las privadas se mantienen en secreto y no se transmiten bajo ningún concepto. El cliente encripta los datos con la clave pública que ha recibido del servidor y los envía. Estos datos llegan al servidor que utiliza su clave privada para decodificarlos. En el sentido inverso de la comunicación, el servidor encripta los datos con la clave pública del cliente que los desencripta con su clave privada. Aunque alguien se haga en poder de los datos durante el trayecto nunca podrá decodificarlos mientras no disponga de la clave privada necesaria. En el siguiente esquema podemos ver el funcionamiento de la comunicación: CODIFICACIÓN DE DATOS CON LA CLAVE PÚBLICA DEL SERVIDOR ENVÍO DE DATOS CODIFICADOS DECODIFICACIÓN DE DATOS CON LA CLAVE PRIVADA DEL SERVIDOR DECODIFICACIÓN DE DATOS CON LA CLAVE PRIVADA DEL CLIENTE ENVÍO DE DATOS CODIFICADOS CODIFICACIÓN DE DATOS CON LA CLAVE PÚBLICA DEL CLIENTE Para explicar de una forma más clara como funciona la encriptación lo podemos realizar con la siguiente analogía: Juan (cliente) quiere que María (servidor) le envíe una carta de forma absolutamente segura. Lo que hace Juan es coger un candado (clave pública), dejarlo abierto, guardarse su llave (clave privada) y enviar el candado (clave pública) a María. María pone la carta en una caja y la cierra con el candado (clave pública) que le ha enviado Juan. Cualquiera tiene acceso a la caja pero no dispone de la llave que abre el candado (clave privada), con lo cual la gente ve la caja pero nadie puede acceder a su interior. Juan abre la caja con su llave (clave privada) y accede a la carta que hay en el interior. El sistema mwatcher funciona con el estándar OpenVPN, por lo cuál los datos van protegidos con claves de longitud suficiente para ser prácticamente invulnerables. Según los estudios, con el método de encriptación que utilizamos haría falta un mínimo de 30 años (teniendo en cuenta que cada año se duplicase la potencia de computación) para conseguir descifrar un paquete de datos si no se conoce la clave privada. Solución directa y la problemática que presenta La primera solución para realizar un acceso remoto es utilizar el router de la instalación final como servidor VPN. Los usuarios serían los clientes y se conectarían a él creando un túnel y accediendo así a los equipos remotos. Sin embargo existen diversas problemáticas en la utilización de esta solución: 5

6 IP PÚBLICA VARIABLE X.X CONFIGURAR EL ROUTER COMO SERVIDOR VPN CONEXIÓN NUEVA Y DISTINTA CONFIGURACIÓN PARA CADA ROUTER REMOTO. CONFIGURAR DE NUEVO TODAS LAS CONEXIONES EN CADA PC. ABRIR PUERTO REDIRECCIONAR TRÁFICO A :1194 MÁQUINA PRIVADA HMI PLC CONEXIÓN NUEVA Y DISTINTA CONFIGURACIÓN PARA CADA ROUTER REMOTO. CONFIGURAR DE NUEVO TODAS LAS CONEXIONES EN CADA PC El primer problema es la configuración del router como servidor VPN. Esto se puede realizar pero no es sencillo ya que hay que generar los certificados y realizar tareas de programación y configuración. La siguiente dificultad es cómo acceder al router servidor. Al disponer éste únicamente de dos direcciones privadas (una de las interfaces está conectada a la red privada de la máquina y la otra a la red de fábrica) no hay forma de acceder a él por la red pública o Internet. La única opción es mediante un redireccionamiento en el router corporativo de entrada (p. ej. redireccionar los datos entrantes a la IP pública puerto 1194 a la dirección puerto 1194). El departamento de IT de la instalación final debe realizar esta modificación y generalmente no lo desean, ya que así dejan una puerta abierta por la que no controlan cuándo, quién y qué tipo de tráfico entra. Si utilizamos un router 3G o un acceso a Internet propio deberíamos contratar una dirección IP pública fija para acceder al router que actúa como servidor de la VPN, siendo necesaria una por cada router que coloquemos (multiplicando los costes). Otra opción sería el uso de programas de traducción de DNS a IPs variables que igualmente conllevan un coste extra. El último punto pendiente es la configuración de cada uno de los usuarios remotos. Para cada usuario que se quiera conectar al router se deberá realizar la configuración en su PC de la conexión. Cada nuevo PC requerirá una instalación nueva con un fichero de configuración personalizado, multiplicando la complejidad de la instalación del sistema. La solución inversa, ubicando el servidor en las oficinas centrales y haciendo que los routers remotos sean los clientes de la VPN, es igualmente complicada, ya que habría de programar y configurar un servidor VPN propio con problemas similares. 6

7 Solución con el sistema mwatcher Weidmüller propone un sistema que soluciona todos los problemas anteriores y que simplifica la gestión de los accesos remotos: el sistema mwatcher. Weidmüller pondrá en servicio un servidor en la nube (Cloud Computer) para cada cuenta con una dirección IP pública y un nombre DNS único. Así es identificado en la red global (Internet) y accesible en cualquier momento y ubicación. En el Cloud Computer se instalará un servidor OpenVPN al cuál se conectarán los distintos routers y usuarios, interconectándolos según corresponda. Con autenticación mediante certificados y encriptación con claves asimétricas se garantizan canales 100% seguros. El software de gestión permite crear grupos de usuarios y así otorgar permisos específicos para cada router de forma que se puede limitar el acceso a las diferentes instalaciones remotas. Gracias a una interfaz gráfica se visualizan los routers remotos, su estado y los equipos conectados a la red de la máquina o instalación. Y todo esto sin tener que realizar configuraciones complejas, ya que tanto el router remoto como el usuario son los que inician la comunicación como clientes de la VPN. La conexión es de tipo externo (por el puerto UDP 1194 o TCP 443, generalmente abiertos) y normalmente el router corporativo la permitirá, evitando así cambios en la configuración de las redes locales. IP PÚBLICA VARIABLE X.X INSTALAR EL SOFTWARE EN TANTOS PC COMO QUIERAS, SIN CONFIGUACIONES EXTRAS. O NOMBRE DNS SERVIDOR EXCLUSIVO: CONFIGURACIÓN, MANTENIMIENTO, COPIAS DE BACK-UP GESTIONADAS POR WEIDMÜLLER. SERVIDOR VPN PARA INTERCONECTAR TANTOS CLIENTES Y ROUTERS COMO QUIERAS. GESTIÓN DE PERMISOS Y USUARIOS POR GRUPOS. INTERFAZ GRÁFICA PARA UN USO INTUITIVO Y SENCILLO. COMUNICACIONES 100% SEGURAS. BASE DE DATOS PARA GUARDAR TODA LA INFORMACIÓN. PROGRAMACIÓN AUTOMÁTICA DEL ROUTER DESDE EL SOFTWARE, MÁQUINA SIN COMPLICACIONES. PRIVADA HMI PLC CONEXIÓN DE SALIDA POR LOS PUERTOS TCP 443 Y UDP 1194 SIN PROBLEMAS DE FIREWALL EL SOFTWARE ACTUALIZARÁ TODA LA INFORMACIÓN Y LE PROPORCIONARÁ UN ACCESO SEGURO A LOS ROUTERS AUTOMÁTICAMENTE. FÁCIL CONFIGURACIÓN

8 La seguridad es un punto indispensable e incuestionable, por ello los certificados serán únicos para cada servidor. Ninguna cuenta dispondrá de certificados iguales si no únicos y exclusivos con su propia CA. La conexión OpenVPN se basa en TLS/ SSL que la hace invulnerable a ataques de terceros. Los certificados son gestionados de forma oculta, de manera que son inaccesibles inclusive para los usuarios autorizados. El software lleva además incorporado un sistema de identificación de equipos basado en el número de serie de su PC. Esto permite dar acceso sólo a aquellos ordenadores previamente autorizados por uno de los administradores convirtiéndolo en inaccesible para cualquier otro equipo. Weidmüller se encargará de la gestión del servidor, el mantenimiento y las copias de seguridad necesarias ante cualquier eventualidad por improbable que esta sea. A qué esperas para ponerte en marcha con una solución global y segura para el mantenimiento remoto de tus máquinas o instalaciones? Weidmüller te ofrece el sistema mwatcher: la solución rápida, sencilla y segura para gestionar y acceder remotamente a tus máquinas e instalaciones. 8

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