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1 Università degli Studi di Milano Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Proteggere la rete: tecnologie Alessandro Reina Aristide A.A Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

2 Firewall Introduzione tecnologia per la protezione dagli attacchi di rete piú diffusa Internet firewall: sistema realizzato con lo scopo di proteggere la rete interna di un organizzazione da Internet le configurazioni variano in funzione degli scopi per cui sono impiegati Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

3 Firewall Caratteristiche generali tutto il traffico che entra ed esce da una rete intranet deve passare attraverso il firewall solo il traffico autorizzato potrà entrare o uscire dalla rete il firewall deve essere il piú possibile immune da attacchi Tipologie packet filtering circuit-level gateway application-level gateway Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

4 Packet Filtering Nella sua versione piú semplice consente di abilitare/disabilitare il trasferimento di pacchetti (e quindi di dati) tra due reti basandosi su: IP del mittente IP del destinatario protocolli usati per trasferire i dati (FTP, HTTP, SMNP,... ) Vantaggi Semplice Trasparente agli utenti Opera ad alta velocità Svantaggi Difficoltà di configurazione Meccanismi di autenticazione Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

5 Circuit level gateway Proxy generici, in grado di operare con piú protocolli contemporaneamente opera a livello di trasporto controlla la validità delle connessioni (TCP) rispetto ad una tabella delle connessioni permesse prima di aprire una sessione regole descrivono la validità di una sessione (user, password, data, protocollo, porta sorgente/destinazione, etc.) è necessario che le applicazioni di riferimento siano scritte tenendo conto della sua presenza disponibili proxy per la maggior parte dei servizi di rete Vantaggi un unico programma è in grado di gestire piú protocolli Svantaggi generici funzionalità non molto distanti da quelle di un packet filter avanzato Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

6 Application level gateway Svolge le funzioni di relay tra il traffico a livello applicazione; si interpone tra i client ed il server di un applicazione: opera a livello applicazione intercetta e inoltra i messaggi client server inoltra le risposte dal server al mittente originario chiamato anche proxy server Vantaggi controlli piú sofisticati del packet filtering operazioni di logging piú granulari Svantaggi piú lento del packet filtering maggiore richiesta di risorse Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

7 Architetture classiche Bastion host sistema piú esposto agli attacchi informatici alcune pratiche consentono di rendere i bastion host meno vulnerabili utile come piattaforma per un application-level o circuit-level gateway Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

8 Architetture classiche Screened subnet firewall Componenti: 2 router per packet filtering 1+ bastion host obiettivo: creare una sottorete isolata dalla rete da proteggere Fisicamente, tale architettura può essere realizzata anche con un singolo host: 3 schede di rete regole di packet filtering diverse per ogni scheda l architettura collassa in un singolo host (firewall) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

9 Screened subnet firewall Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

10 Architetture classiche Screened subnet firewall La DMZ è il vero elemento distintivo dell architettura: disaccoppiamento fisico tra rete interna (con i servizi critici per l azienda) e DMZ (con i servizi di rete pubblici) non consente ad un intrusore che riesca ad accedere ad un bastion host di: accedere direttamente alla rete interna (protetta da un ulteriore livello di screening router) intercettare il traffico della rete interna (potrebbe contenere informazioni sensibili) l intrusore può intercettare traffico rete interna - bastion host e internet - rete interna Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

11 IDS: Intrusion Detection System Definizione insieme di componenti hardware e software dedicate a rilevare, automaticamente ed in tempo reale, il verificarsi di un intrusione in un sistema o in una rete Componenti sensori di rete (o agenti) + analizzatore centrale (ognuno su un host dedicato) sensori di rete installati su determinate porzioni di rete, solitamente quelle con i sistemi piú critici dati inviati all analizzatore, che verifica la presenza di traffico sospetto e attiva le procedure di allarme Strategie di base anomaly detection misuse detection Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

12 IDS: Intrusion Detection System Anomaly detection Login frequency by day and time Frequency of login at different locations Time since last login Password failures at login Execution frequency Execution denials Read, write, create, delete frequency Failure count for read, write, create and delete Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

13 IDS: Intrusion Detection System Misuse detection I caratteri distintivi di attacchi noti (signatures) vengono memorizzati in appositi database di attacchi alla ricezione di ogni pacchetto l analizzatore confronta lo stesso o la sequenza a cui appartiene con le signature memorizzate nel proprio database quando trova delle coincidenze attiva una serie di allarmi può erroneamente riconoscere una sequenza di pacchetti innocua come maligna e quindi provvedere ad attivare un falso allarme (false positive) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

14 Netfilter Framework (http://www.netfilter.org) Infrastruttura fondamentale nei kernel Linux versione 2.4.x e 2.6.x; permette: packet filtering, stateless (IPv4/IPv6) e stateful (IPv4) Source e Destination Network Address Translation (SNAT, DNAT, masquerading) packet mangling infrastruttura flessibile ed estendibile via moduli kernel e applicazioni user space Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

15 Netfilter Caratteristiche principali insieme di hook nel kernel che permettono a moduli di registrare callback nello stack di rete TCP/IP funzione di callback chiamata per ogni pacchetto che attraversa il corrispondente hook iptables è il tool in userspace usato per specificare le regole del firewall netfilter, iptables, connection tracking e NAT formano il framework Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

16 Netfilter Possibili utilizzi firewall packet filtering, sia stateless che stateful NAT in scenari SOHO e non solo proxy trasparenti alterare IP header per QoS, ToS, ECN, Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

17 Tabelle e catene Quali sono? Attraversamento dei pacchetti tabelle principali: 1 filter (default): filtraggio dei pkt 2 nat: modifica indirizzi IP e porte dei pkt 3 mangle: modifica bit configurazione header pkt (TOS, etc.) catene di default: 1 INPUT (filter, mangle) 2 OUTPUT (filter, mangle, nat) 3 FORWARD (filter, mangle) 4 PREROUTING (mangle, nat target DNAT) 5 POSTROUTING (mangle, nat target SNAT) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

18 Tabelle e catene A cosa servono? continued... ogni catena raggruppa un insieme di regole che vengono esaminate sequenzialmente, specificando cosa fare in caso di match target da seguire (terminating o non-terminating) ogni catena built-in ha una policy di default: ACCEPT, DROP possibilità di estendere il framework, tramite: nuove funzionalità di match dei pacchetti (via regole) nuovi target (estensioni via moduli e catene user-defined) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

19 Overview Netfilter Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

20 iptables Operazioni su regole e catene Manipolazione di intere catene creare una nuova catena user-defined -N cancellare una catena vuota e non referenziata -X cambiare la policy di default (built-in chain) -P elencare le regole -L flush delle regole -F Manipolazione di singole regole aggiungere una regola in coda -A inserire una regola in testa -I sostituire una regola (ad una certa posizione) -R cancellare una regola (ad una certa posizione) -D Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

21 iptables Esempi # iptables -N test-chain # iptables -X test-chain # iptables -P INPUT DROP # iptables -nl Chain INPUT (policy DROP) target prot opt source destination Chain FORWARD (policy ACCEPT) target prot opt source destination Chain OUTPUT (policy ACCEPT) target prot opt source destination # iptables -F INPUT Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

22 iptables Regole ogni regola specifica un insieme di condizioni che il pacchetto deve soddisfare affinchè avvenga il match a match avvenuto, il destino del pacchetto è deciso dal target specificato nella regola se nessuna regola fa match, viene applicata la policy di default Flag per creazione regole specificare source/destination -s/-d negazione di una condizione! specificare un protocollo (abilita anche estensioni) -p specificare interfaccia di input/output -i/-o specificare porta sorgente/destinazione --sport/--dport Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

23 iptables Esempi regole Esempio: ICMP # iptables -A INPUT -s p icmp -j DROP # ping -c PING ( ): 56 data bytes ping statistics packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss Esempio: TCP # iptables -A INPUT -i eth0 -s trusted-ip -p tcp --dport 22 \ -j ACCEPT # iptables -A FORWARD -i eth0 -s trusted-ip -d ip/mask \ -p tcp --dport 80 -j ACCEPT Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

24 Estendere iptables Nuovi match: TCP $ sudo iptables -p tcp --help TCP v1.3.8 options: --tcp-flags [!] mask comp match when TCP flags & mask == comp (Flags: SYN ACK FIN RST URG PSH ALL NONE) [!] --syn match when only SYN flag set (equivalent to --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN) --source-port [!] port[:port] --sport... match source port(s) --destination-port [!] port[:port] --dport... match destination port(s) --tcp-option [!] number match if TCP option set Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

25 Estendere iptables Nuovi match ICMP $ sudo iptables -p icmp --help ICMP v1.3.8 options: --icmp-type [!] typename Valid ICMP Types: any echo-reply (pong) destination-unreachable... echo-request (ping)... UDP match icmp type (or numeric type or type/code) $ sudo iptables -p udp --help UDP v1.3.8 options: n --source-port [!] port[:port] --sport... match source port(s) --destination-port [!] port[:port] --dport... match destination port(s) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

26 Estendere iptables Connection tracking Altre estensioni sono abilitate con il flag -m state Stateful packet filtering l estensione state interpreta l analisi di connection-tracking effettuata dal modulo ip conntrack $ sudo iptables -m state --help state v1.3.8 options: [!] --state [INVALID ESTABLISHED NEW RELATED UNTRACKED][,...] State(s) to match NEW: TCP SYN ESTABLISHED: TCP SYN/ACK RELATED: pkt correlato (FTP) INVALID: pkt non identificato # iptables -A FORWARD -i eth0 -m state --state NEW,INVALID \ -j DROP Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

27 Estendere iptables User-defined chain Cosa fare una volta che c è stato un match? ACCEPT e DROP (built-in) target che sono catene user-defined permettono di annidare regole nuovi target # iptables -N test-icmp # iptables -A OUTPUT -p icmp -j test-icmp # iptables -A test-icmp -d -j ACCEPT # iptables -A test-icmp -d -j DROP # ping -c 1 PING cnn.com ( ): 56 data bytes ping: sendto: Operation not permitted ping: wrote cnn.com 64 chars, ret=-1 Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

28 Estendere iptables Nuovi target LOG REJECT (--reject-with <type>) RETURN (built-in) QUEUE (built-in) oltre ai classici ACCEPT e DROP $ sudo iptables -A OUTPUT -d security.dico.unimi.it -p tcp --dport 80 \ -j REJECT --reject-with icmp-net-unreachable $ nc security.dico.unimi.it 80 idea.sec.dico.unimi.it [ ] 80 (www) : \ Network is unreachable Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

29 Esempi Tabella filter # iptables -N test # iptables -A test -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT # iptables -A test -m state --state NEW -i! ppp0 -j ACCEPT # iptables -A test -i ppp0 -m limit -j LOG \ --log-prefix Bad packet # iptables -A test -j DROP # iptables -A INPUT -j test Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

30 Esempi Tabella nat - Source NAT SNAT target è utilizzato per Source Network Address Translation: target riscrive l IP sorgente nell header IP del pkt. Utilizzato quando diversi host devono condividere una connessione. Source NAT # iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j SNAT --to-source Masquerading # iptables -t nat -A POSTROUTING -o ppp0 -j MASQUERADE Masquerading vs SNAT Sono uguali? Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

31 Esempi Tabella nat - Destination NAT DNAT target utilizzato per rendere disponibile un servizio di una rete interna con un IP pubblicamente accessibile. Destination NAT Cambia indirizzi di destinazione a : # iptables -t nat -A PREROUTING -i ppp0 -j DNAT --to Redirigi il traffico web verso , porta 8080: # iptables -t nat -A PREROUTING -i ppp0 -p tcp --dport 80 \ -j DNAT --to :8080 Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

32 Bypass (quasi) tutti i Firewall SSH Il client ssh è un programma per effettuare il login su una macchina remota e per eseguire comandi sulla stessa. Environment LH: local host, macchina all interno del restricted network RH: remote host, macchina all esterno del restricted network (IP pubblico, server SSH) Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

33 Tunnel SSH Esempio LH: SSH non bloccato, ricezione/invio solo dalla rete interna; porta 25 (SMTP) e 110 (POP) aperte solo dall interno. Problema Se volessimo ricevere/inviare da server esterni alla rete locale? Soluzione: tunnel ssh -L 10025:EXT_SMTP_IPSVR:25 \\ -L 10110:EXT_POP_IPSVR:110 Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

34 Tunnel SSH Esempio LH: SSH non bloccato, ricezione/invio solo dalla rete interna; porta 25 (SMTP) e 110 (POP) aperte solo dall interno. Problema Se volessimo ricevere/inviare da server esterni alla rete locale? Soluzione: tunnel ssh -L 10025:EXT_SMTP_IPSVR:25 \\ -L 10110:EXT_POP_IPSVR:110 Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

35 Tunnel SSH Esempio LH: SSH non bloccato, porta 80 bloccata Problema Google down? No!!! Soluzione: tunnel ssh -L 8080:www.google.com:80 Mmm... Qualche dubbio? Ora che facciamo? Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

36 Tunnel SSH Esempio LH: SSH non bloccato, porta 80 bloccata Problema Google down? No!!! Soluzione: tunnel ssh -L 8080:www.google.com:80 Mmm... Qualche dubbio? Ora che facciamo? Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

37 Tunnel SSH Esempio LH: SSH non bloccato, porta 80 bloccata Problema Google down? No!!! Soluzione: tunnel ssh -L 8080:www.google.com:80 Mmm... Qualche dubbio? Ora che facciamo? Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

38 Proxy SSH Esempio LH: SSH non bloccato, porta 80 chiusa. Soluzione: SOCK circuit level gateway dynamic application-level port forwarding: ssh -D [bind_address:]port 1 socket in ascolto su port in locale oppure su bind address 2 quando si effettua una connessione su port la connessione viene inoltrata sul canale sicuro 3 SOCK viene utilizzato per determinare dove connettersi dalla macchina remota ssh -D 8080 Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

39 Esercizio Configurazione H computer della rete a cui fa capo il firewall; nella configurazione di test potrebbe essere un altra macchina virtuale oppure una fisica. FW computer che svolge il ruolo di firewall; macchina (virtuale) Linux su cui dev essere configurato Netfilter. Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

40 Esercizio 0x00 Configurare la macchina FW in modo da consentire connessioni SSH solamente se provenienti da H. In particolare, si richiede di utilizzare l infrastruttura di connection tracking di Netfilter in modo da: accettare tutti i pacchetti negli stati ESTABLISHED o RELATED; consentire il transito ai soli SYN relativi a connessioni SSH dall host H. Verificare che le connessioni SSH provenienti da host diversi da H siano rifiutate come previsto. Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

41 Esercizio 0x01 Negli ultimi mesi si sono registrati diversi tentativi di brute-forcing su porta SSH. Gli attaccanti solitamente utilizzano script automatici per effettuare un elevato numero di tentativi di login, provando diverse combinazioni di nome utente e password. quale delle estensioni discusse a lezione potrebbe essere utile per ostacolare questo tipo di attacco? implementare in Netfilter la soluzione ideata. Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

42 Esercizio 0x02 L obiettivo dell esercizio è scrivere una sorta di replayer di traffico TCP. <IP host FW>:1234 H FW <IP host H>:5678 Utilizzando le funzionalità di SNAT/DNAT di Netfilter, configurare l host FW in modo che tutte le connessioni provenienti da H e dirette verso la porta TCP 1234 siano redirette sull host H stesso, porta Utilizzare netcat per verificare la correttezza della soluzione proposta. Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

43 Riferimenti iptables(8) Networking Concepts HOWTO Packet Filtering HOWTO NAT HOWTO Alessandro Reina Proteggere la rete: tecnologie A.A / 43

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