Diese Übersicht (oder, wenn Sie so wollen, ein Vergleichsleitfaden) habe ich verfasst, als ich den Auftrag erhielt, mehrere Geräte unterschiedlicher Anbieter miteinander zu vergleichen. Zudem gehörten diese Geräte unterschiedlichen Klassen an. Ich musste mich in die Architektur und Spezifikationen all dieser Geräte einarbeiten und ein "Koordinatensystem" für den Vergleich erstellen. Ich freue mich, wenn meine Übersicht jemanden weiterhilft:
- Die Beschreibungen und Spezifikationen von Verschlüsselungsgeräten zu verstehen
- Die "theoretischen" Eigenschaften von den tatsächlich relevanten im Alltag zu unterscheiden
- Über den gewohnten Anbieterrahmen hinauszuschauen und alle Produkte in Betracht zu ziehen, die zur Lösung der gestellten Aufgabe geeignet sind
- Die richtigen Fragen in Verhandlungen zu stellen
- Die Ausschreibung Anforderungen (RFP) zu erstellen
- Zu verstehen, auf welche Eigenschaften man verzichten muss, wenn ein bestimmtes Modell gewählt wird
Was bewertet werden kann
Im Grunde genommen ist die Methode auf beliebige autonome (Standalone) Geräte anwendbar, die zur Verschlüsselung des Netzwerkverkehrs zwischen entfernten Ethernet-Segmenten geeignet sind (inter-site Verschlüsselung). Dabei handelt es sich um «Boxen» in einem separaten Gehäuse (okay, Blades/Module für Chassis zählen wir hier auch dazu), die über einen oder mehrere Ethernet-Ports mit einem lokalen (Campus-)Ethernet-Netzwerk mit unverschlüsseltem Verkehr verbunden sind, und über einen anderen Port (Ports) – mit einem Kanal/Netzwerk, durch das der bereits verschlüsselte Verkehr an andere, entfernte Segmente übertragen wird. Eine solche Lösung zur Verschlüsselung kann in einem privaten oder betrieblichen Netzwerk über verschiedene Arten von «Transport» («dunkle» Glasfaser, Frequenztrennungsgeräte, vermaschte Ethernet-Netze sowie «Pseudoleitungen», die über ein Netzwerk mit einer anderen Routing-Architektur, meist MPLS, verlegt sind) implementiert werden, unter Verwendung der Technologie VPN oder ohne sie.
Netzwerkverschlüsselung in einem verteilten Ethernet-Netzwerk
Die Geräte selbst können entweder spezialisiert (ausschließlich zur Verschlüsselung bestimmt), oder multifunktional (hybrid, konvergent) sein.), das heißt, die auch andere Funktionen erfüllen (zum Beispiel als Firewall oder Router). Verschiedene Anbieter ordnen ihre Geräte unterschiedlichen Klassen/Kategorien zu, aber das ist nicht entscheidend – wichtig ist nur, ob sie in der Lage sind, den Datenverkehr zwischen Webseiten zu verschlüsseln und welche Eigenschaften sie dabei haben.
Zur Erinnerung: „Netzwerkschlüsselung“, „Datenverkehrverschlüsselung“, „Verschlüsseler“ – das sind informelle Begriffe, die allerdings häufig verwendet werden. In den russischen Rechtsvorschriften (einschließlich der Vorschriften, die die GOSTs einführen) werden Sie diese Begriffe wahrscheinlich nicht finden.
Verschlüsselungsstufen und Übertragungsmodi
Bevor ich die spezifischen Eigenschaften beschreiben kann, die zur Bewertung herangezogen werden, muss ich zuerst einen wichtigen Aspekt klären, und zwar den „Verschlüsselungsgrad“. Mir ist aufgefallen, dass dieser Begriff sowohl in den offiziellen Dokumenten der Anbieter (in Beschreibungen, Handbüchern usw.) als auch in informellen Diskussionen (bei Verhandlungen, in Schulungen) häufig erwähnt wird. Es scheint, dass alle wissen, wovon die Rede ist, aber ich habe persönlich einige Verwirrung miterlebt.
Was versteht man also unter einem „Verschlüsselungsniveau“? Klar ist, dass es sich um die Nummer des Schichtenmodells der OSI/ISO-Norm handelt, auf der die Verschlüsselung erfolgt. Laut dem Dokument GOST R ISO 7498-2–99 „Informationstechnologie. Beziehungen offener Systeme. Grundlegendes Referenzmodell. Teil 2. Architektur der Informationssicherheit“ lässt sich erkennen, dass das Niveau des Datenschutzservices (einer der Mechanismen, die dafür sorgen, dass die Verschlüsselung funktioniert) das Protokollniveau ist, dessen Datenserviceblock („Payload“, Benutzerdaten) verschlüsselt wird. Wie im Standard angegeben, kann der Service sowohl auf demselben Niveau „in eigener Verantwortung“ als auch durch das darunterliegende Niveau bereitgestellt werden (wie es beispielsweise häufig bei MACsec der Fall ist).
In der Praxis sind zwei Modi für die Übertragung von verschlüsselten Informationen über das Netzwerk möglich (sofort fällt einem IPsec ein, aber diese Modi finden sich auch in anderen Protokollen). Im Transportmodus (manchmal auch als native bezeichnet) wird nur der Service Der Datenblock bleibt "offen", unverschlüsselt, während manchmal zusätzliche Felder mit Betriebsinformationen des Verschlüsselungsalgorithmus hinzugefügt und andere Felder modifiziert oder neu berechnet werden. In Tunnelmodus wird der gesamte Protokoll- Datenblock (also das Paket selbst) verschlüsselt und in einen Service-Datenblock desselben oder eines höheren Niveaus eingekapselt, das heißt, er wird mit neuen Headern umrandet.
Das Verschlüsselungsniveau in Kombination mit einem Übertragungsmodus ist weder gut noch schlecht; man kann also nicht sagen, dass L3 im Transportmodus besser ist als L2 im Tunnelmodus. Viele Merkmale, nach denen Geräte bewertet werden, hängen einfach von ihnen ab, wie z. B. Flexibilität und Kompatibilität. Für den Betrieb im Netzwerk L1 (Bitstromübergabe), L2 (Frameswitching) und L3 (Paketweiterleitung) im Transportmodus sind Lösungen erforderlich, die auf demselben oder einem höheren Niveau verschlüsseln (ansonsten werden Adressinformationen verschlüsselt und die Daten erreichen ihr Ziel nicht), während der Tunnelmodus diese Einschränkung überwinden kann (wobei jedoch andere wichtige Eigenschaften geopfert werden).
Transport- und Tunnelverschlüsselungsmodi L2
Lassen Sie uns nun die Eigenschaften im Detail betrachten.
Leistung
Bei der Netzverschlüsselung ist die Leistung ein komplexes, vielschichtiges Konzept. Es kann vorkommen, dass ein bestimmtes Modell in einer Leistungskennzahl überlegen ist, aber in einer anderen nachteilig abschneidet. Daher ist es immer sinnvoll, alle Aspekte der Verschlüsselungsleistung und deren Einfluss auf die Netzwerkleistung und die Anwendungen, die sie nutzen, zu betrachten. Hier kann man eine Analogie zu einem Auto ziehen, für das nicht nur die Höchstgeschwindigkeit, sondern auch die Beschleunigungszeit bis zur „Hundert“, der Kraftstoffverbrauch und ähnliche Faktoren wichtig sind. Die Leistungsmerkmale sind für die Anbieter und deren potenzielle Kunden von großer Bedeutung. In der Regel erfolgt die Einstufung in den Produktlinien von Verschlüsselungsanbietern hauptsächlich nach der Leistung.
Es ist klar, dass die Leistung sowohl von der Komplexität der Netzwerk- und Kryptographieoperationen abhängt, die auf dem Gerät durchgeführt werden (einschließlich der Frage, wie gut sich diese Aufgaben parallelisieren und in Pipelines umsetzen lassen), als auch von der Leistung der Hardware und der Qualität der Firmware. Daher kommen in den höheren Modellen leistungsfähigere Komponenten zum Einsatz, und oft gibt es die Möglichkeit, diese mit zusätzlichen Prozessoren und Speichermodulen auszurüsten. Es gibt mehrere Ansätze zur Implementierung kryptographischer Funktionen: auf einem universellen Mikroprozessor (CPU), in speziellen maßgeschneiderten integrierten Schaltungen (ASIC) oder auf programmierbaren logischen integrierten Schaltungen (FPGA). Jeder Ansatz hat seine Vor- und Nachteile. Zum Beispiel kann die CPU zum „Flaschenhals“ bei der Verschlüsselung werden, besonders wenn im Prozessor keine speziellen Anweisungen zur Unterstützung des Verschlüsselungsalgorithmus vorhanden sind (oder diese nicht genutzt werden). Spezialchips bieten nicht immer die Flexibilität, um sie für eine höhere Leistung, die Hinzufügung neuer Funktionen oder die Behebung von Sicherheitsanfälligkeiten umzuprogrammieren. Zudem wird ihre Nutzung nur bei hohen Produktionsvolumina rentabel. Aus diesem Grund ist die „goldene Mitte“ so beliebt geworden – die Verwendung von FPGAs. Gerade auf FPGAs basieren die sogenannten Krypto-Beschleuniger – integrierte oder anschließbare spezialisierte Hardwaremodule zur Unterstützung kryptographischer Operationen.
Da es um Netzwerk- Verschlüsselung geht, ist es logisch, die Leistung der Lösungen in denselben Maßeinheiten zu messen wie für andere Netzwerkgeräte – Bandbreite, Paketverlust (frame loss) und Latenz (latency). Diese Größen sind in RFC 1242 definiert. Übrigens wird in diesem RFC nichts über die häufig erwähnte Variation der Latenz (jitter) gesagt. Wie misst man diese Größen? Ich habe keine in Standards (offiziell oder inoffiziell wie RFC) genehmigte Methodik speziell für die Netzwerkverschlüsselung gefunden. Es wäre sinnvoll, die Methodik für Netzwerkgeräte zu verwenden, die im Standard RFC 2544 festgelegt ist. Viele Anbieter folgen dieser – viele, aber nicht alle. Zum Beispiel schicken sie Testverkehr nur in eine Richtung statt in beide, wie werden empfohlen es der Standard vorsehen würde. Na ja.
Die Messung der Leistung von Netzwerkverschlüsselungsgeräten weist ihre eigenen Besonderheiten auf. Erstens sollten alle Messungen für ein Paar von Geräten korrekt durchgeführt werden: Obwohl die Verschlüsselungsalgorithmen symmetrisch sind, müssen die Latenzen und Paketverluste bei der Verschlüsselung und Entschlüsselung nicht unbedingt gleich sein. Zweitens ist es sinnvoll, genau die Delta, den Einfluss der Netzwerkverschlüsselung auf die endgültige Netzwerkleistung zu messen, indem man zwei Konfigurationen vergleicht: ohne Verschlüsselungsgeräte und mit ihnen. Oder, wie im Fall von hybrid Geräten, die mehrere Funktionen zusätzlich zur Netzwerkverschlüsselung kombinieren, mit deaktivierter und aktivierter Verschlüsselung. Dieser Einfluss kann unterschiedlich sein und hängt von der Anschlusskonfiguration der Verschlüsselungsgeräte, von den Betriebsmodi und schließlich vom Verkehrscharakter ab. Insbesondere hängen viele Leistungsparameter von der Paketlänge ab, weshalb zur Leistungsmessung verschiedener Lösungen häufig Grafiken verwendet werden, die diese Parameter in Abhängigkeit von der Paketlänge darstellen, oder IMIX – eine Verteilung des Verkehrs nach Paketlängen, die etwa das Reale widerspiegelt. Wenn wir zum Vergleich dieselbe Basiskonfiguration ohne Verschlüsselung verwenden, können wir die Lösungen für die Netzwerkverschlüsselung vergleichen, die unterschiedlich umgesetzt sind, ohne auf diese Unterschiede einzugehen: L2 mit L3, „Speichern-und-Weitergeben“ (store-and-forward) mit Durchleitung (cut-through), spezialisierte mit konvergenten, GOST mit AES usw.
Anschlussdiagramm zur Leistungstestung
Die erste Kennzahl, auf die geachtet wird, ist die „Geschwindigkeit“ des Verschlüsselungsgeräts, das heißt die Bandbreite (bandwidth) seiner Netzwerkinterfaces, die Bitrate. Diese wird durch die von den Interfaces unterstützten Netzwerkstandards definiert. Für Ethernet sind typische Werte 1 Gbit/s und 10 Gbit/s. Doch wie wir wissen, ist die maximale theoretische Durchsatzrate (throughput) auf jeder Ebene immer geringer als die Bandbreite: Ein Teil der Bandbreite wird von Interframe-Spannen, Protokoll-Headern und so weiter „verbraucht“. Wenn das Gerät in der Lage ist, den Datenverkehr mit der vollen Geschwindigkeit des Netzwerkinterfaces zu empfangen, zu verarbeiten (in unserem Fall zu verschlüsseln oder zu entschlüsseln) und weiterzuleiten, das heißt, mit der maximalen theoretischen Durchsatzrate der jeweiligen Netzmodellebene, gilt es als mit Leitungsrate. Dafür muss das Gerät sicherstellen, dass es keine Pakete verliert oder abweist, unabhängig von deren Größe und Häufigkeit. Wenn das Verschlüsselungsgerät nicht in der Lage ist, mit der Liniengeschwindigkeit zu arbeiten, wird in der Regel die maximale Durchsatzrate in Gigabit pro Sekunde angegeben (manchmal mit der Angabe der Paketlängen – je kürzer die Pakete, desto geringer ist normalerweise die Durchsatzrate). Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass die maximale Durchsatzrate das Maximum ist. verlustfrei (auch wenn das Gerät möglicherweise in der Lage ist, den Verkehr mit höherer Geschwindigkeit zu „leiten“, dabei jedoch Teile der Pakete verliert). Außerdem sollte man darauf achten, dass einige Anbieter die gesamte Durchsatzrate zwischen allen Portpaaren messen, sodass diese Zahlen oft wenig aussagen, wenn der gesamte verschlüsselte Verkehr über einen einzigen Port geht.
Wo ist die Arbeit mit hoher Liniengeschwindigkeit (oder anders gesagt, ohne Paketverluste) besonders wichtig? In Kanälen mit hoher Bandbreite und großen Latenzen (z.B. Satelliten), wo für die Aufrechterhaltung hoher Übertragungsgeschwindigkeiten eine große TCP-Fenstergröße erforderlich ist und wo Paketverluste die Netzwerkleistung drastisch senken.
Aber nicht die gesamte Bandbreite wird für die Übertragung nützlicher Daten verwendet. Man muss sich mit den sogenannten Overhead-Kosten (Overhead) Bandbreite. Dies ist der Teil der Bandbreite des Verschlüsselungsgeräts (in Prozent oder Bytes pro Paket), der tatsächlich verloren geht (nicht für die Übertragung von Anwendungsdaten verwendet werden kann). Overhead entsteht zuerst durch die Erhöhung der Größe des Datenfeldes in den verschlüsselten Netzwerkpaketen (abhängig vom Verschlüsselungsalgorithmus und dessen Betriebsmodus). Zweitens durch die Erhöhung der Länge der Paketheader (Tunnelmodus, Einfügung von Verschlüsselungsprotokolldaten, Hash-Einfügungen usw., abhängig von Protokoll und Betriebsmodus von Verschlüsselung und Übertragung). Üblicherweise sind diese Overheads die entscheidendsten und werden zuerst beachtet. Drittens aufgrund der Fragmentierung von Paketen, wenn die maximale Größe des Datenblocks (MTU) überschritten wird (wenn das Netzwerk in der Lage ist, Pakete, die die MTU überschreiten, in zwei Teile zu zerlegen, wobei die Header dupliziert werden). Viertens durch die Entstehung zusätzlicher Kontroll- (Überwachungs-) Daten im Netzwerk zwischen den Verschlüsselungsgeräten (für den Schlüsselwechsel, die Tunnelinstallation usw.). Niedrige Overheads sind wichtig, wenn die Kanalbandbreite begrenzt ist. Dies zeigt sich besonders im Datenverkehr kleiner Pakete, wie z.B. bei Sprachübertragungen – hier können die Overheads mehr als die Hälfte der Kanalgeschwindigkeit „auffressen“!
Durchsatz
Schließlich gibt es auch eingebrachte Verzögerung – Der Unterschied (in Bruchteilen einer Sekunde) in der Netzwerklatenz (der Zeit, die benötigt wird, um Daten vom Eingang ins Netzwerk bis zum Ausgang zu übermitteln) zwischen der Datenübertragung ohne Netzverschlüsselung und mit dieser. Allgemein gilt: Je geringer die Latenz („Latency“) des Netzwerks, desto kritischer wird die durch Verschlüsselungsgeräte verursachte Verzögerung. Die Verzögerung entsteht sowohl durch den Verschlüsselungsvorgang selbst (abhängig vom Verschlüsselungsalgorithmus, der Blockgröße und dem Betriebsmodus des Chiffriers, sowie von der Qualität der Implementierung in der Software) als auch durch die Verarbeitung des Netzwerkpakets im Gerät. Die hinzugefügte Verzögerung hängt sowohl vom Modus der Paketverarbeitung (durchgehend oder „speichern-und-übertragen“) als auch von der Leistungsfähigkeit der Plattform ab (hardwarebasierte Implementierungen auf FPGA oder ASIC sind in der Regel schneller als softwarebasierte auf CPU). L2-Verschlüsselung weist fast immer eine geringere Verzögerung auf im Vergleich zur L3- oder L4-Verschlüsselung: Dies liegt daran, dass Geräte, die auf L3/L4 verschlüsseln, häufig konvergente Systeme sind. Beispielsweise haben Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Verschlüsseler, die auf FPGA implementiert sind und auf L2 verschlüsseln, eine verschwindend kleine Verzögerung durch den Verschlüsselungsvorgang – manchmal verringert sich die summierte Verzögerung sogar, wenn auf ein Paar Geräten die Verschlüsselung aktiviert wird! Eine geringe Verzögerung ist wichtig, wenn sie mit den Gesamtlatenzen im Kanal vergleichbar ist, einschließlich der Signalverbreitungsverzögerung, die etwa 5 µs pro Kilometer beträgt. Das bedeutet, dass man sagen kann, dass in städtischen Netzwerken (mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern) Mikrosekunden entscheidend sein können. Zum Beispiel bei synchroner Datenbankreplikation, Hochfrequenzhandel und auch in der Blockchain.
Einfügebare Verzögerung
Skalierbarkeit
Große verteilte Netzwerke können Tausende von Knoten und Netzwerkgeräten sowie Hunderte von Segmenten lokaler Netzwerke umfassen. Es ist wichtig, dass Verschlüsselungslösungen keine zusätzlichen Einschränkungen hinsichtlich der Größe und Topologie des verteilten Netzwerks auferlegen. Dies betrifft in erster Linie die maximale Anzahl von Knoten- und Netzwerkadressen. Mit solchen Einschränkungen kann man beispielsweise bei der Umsetzung einer Multipeer-Topologie eines durch Verschlüsselung geschützten Netzwerks (mit unabhängigen, geschützten Verbindungen oder Tunneln) oder selektiver Verschlüsselung (z. B. nach Protokollnummer oder VLAN) konfrontiert werden. Wenn dabei Netzwerkadressen (MAC, IP, VLAN-ID) als Schlüssel in einer Tabelle verwendet werden, die in der Anzahl der Zeilen begrenzt ist, treten diese Einschränkungen deutlicher zutage.
Darüber hinaus haben große Netzwerke oft mehrere strukturelle Ebenen, einschließlich des Backbone-Netzes, in denen jeweils ein eigenes Adressierungsschema und eine eigene Routing-Politik implementiert sind. Für die Umsetzung eines solchen Ansatzes kommen häufig spezielle Rahmenformate (wie Q-in-Q oder MAC-in-MAC) sowie Routing-Protokolle zum Einsatz. Um den Aufbau solcher Netzwerke nicht zu behindern, müssen Verschlüsselungsgeräte mit diesen Rahmen korrekt umgehen – das bedeutet, dass Skalierbarkeit in diesem Zusammenhang Kompatibilität bedeutet, wie weiter unten erläutert.
Flexibilität
Hier geht es um die Unterstützung verschiedener Konfigurationen, Anschlussschemata, Topologien und mehr. Für gesteuerte Netzwerke, die auf Carrier-Ethernet-Technologien basieren, bedeutet dies beispielsweise die Unterstützung verschiedener Typen virtueller Verbindungen (E-Line, E-LAN, E-Tree), verschiedener Dienste (sowohl nach Ports als auch nach VLAN) sowie unterschiedlicher Transporttechnologien (die bereits oben erwähnt wurden). Das Gerät muss sowohl im linearen („Point-to-Point“) als auch im Mehrpunktmodus arbeiten können, separate Tunnel für verschiedene VLANs einrichten und eine ungeordnete Paketlieferung innerhalb des geschützten Kanals zulassen. Die Möglichkeit, verschiedene Betriebsmodi des Verschlüsslers (einschließlich mit oder ohne Inhaltsauthentifizierung) sowie verschiedene Paketübertragungsmodi auszuwählen, ermöglicht es, ein Gleichgewicht zwischen Robustheit und Leistung je nach aktuellen Bedingungen zu gewährleisten.
Auch die Unterstützung privater Netzwerke ist wichtig, deren Hardware einer Organisation gehört (oder von dieser gemietet wird), sowie von Betreibernetzwerken, deren verschiedene Segmente von unterschiedlichen Unternehmen verwaltet werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Lösung sowohl die Verwaltung durch eigene Kräfte als auch durch einen externen Dienstleister (im Rahmen eines verwalteten Services) zulässt. In Betreibernetzwerken ist eine weitere wichtige Funktion die Unterstützung von Multitenancy (gemeinsame Nutzung durch verschiedene Kunden) in Form einer kryptografischen Isolierung einzelner Kunden (Abonnenten), deren Datenverkehr durch denselben Satz von Verschlüsselungsgeräten geleitet wird. In der Regel erfordert dies die Verwendung separater Schlüssel- und Zertifikatssätze für jeden Kunden.
Wenn das Gerät für ein spezifisches Szenario angeschafft wird, sind all diese Möglichkeiten möglicherweise nicht allzu wichtig – es muss lediglich sichergestellt werden, dass das Gerät das unterstützt, was momentan benötigt wird. Sollte die Lösung jedoch "für die Zukunft" gekauft werden, um auch zukünftige Szenarien zu unterstützen, und als "Unternehmensstandard" gewählt werden, wäre Flexibilität von Vorteil – insbesondere angesichts der Interoperabilitätsbeschränkungen zwischen Geräten verschiedener Anbieter (darüber später mehr).
Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit
Die Benutzerfreundlichkeit ist ebenfalls ein vielschichtiges Konzept. Man kann grob sagen, dass es sich um die Gesamtzeit handelt, die Fachkräfte bestimmter Qualifikation benötigen, um die Lösung in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus zu unterstützen. Wenn es keine Kosten gibt und Installation, Konfiguration, Betrieb vollständig automatisiert sind, sind die Kosten null und die Benutzerfreundlichkeit absolut. Natürlich gibt es im realen Leben so etwas nicht. Ein vernünftiger Ansatz wäre das Modell „Knoten in der Leitung“ (bump-in-the-wire), oder eine transparente Verbindung, bei der das Hinzufügen und Trennen von Verschlüsselungsgeräten keine manuellen oder automatischen Änderungen an der Netzwerkconfiguration erfordert. Dies vereinfacht die Wartung der Lösung: Sie können die Verschlüsselungsfunktion problemlos ein- und ausschalten und das Gerät bei Bedarf einfach mit einem Netzwerkkabel „umgehen“ (das heißt, die Ports des Netzwerkausrüstungs direkt zu verbinden, an die es angeschlossen war). Allerdings gibt es einen Nachteil – dasselbe kann auch ein Angreifer tun. Um das Prinzip „Knoten im Kabel“ umzusetzen, muss der Datenverkehr nicht nur berücksichtigt werden der Datenschicht, sondern auch der Steuerungs- und Verwaltungsschichten – Geräte müssen für sie transparent sein. Daher kann dieser Datenverkehr nur dann verschlüsselt werden, wenn es im Netzwerk zwischen den Geräten keine Empfänger für diese Arten von Datenverkehr gibt, da sich die Netzwerkkonfiguration bei aktivierter oder deaktivierter Verschlüsselung ändern kann. Das Verschlüsselungsgerät kann auch auf physischer Ebene transparent für Signalisierung sein. Insbesondere bei Signalausfall muss es diesen Verlust (d. h. seine Sender deaktivieren) rückwärts und vorwärts ('für sich selbst') in Richtung des Signals übertragen.
Ebenso wichtig ist die Unterstützung bei der Aufteilung der Zuständigkeiten zwischen den Abteilungen für Informationssicherheit und IT, insbesondere der Netzwerkaabteilung. Die Verschlüsselungslösung muss das im Unternehmen akzeptierte Zugriffs- und Auditing-Modell unterstützen. Der Bedarf an Interaktionen zwischen verschiedenen Abteilungen zur Durchführung routinez Aufgaben sollte minimiert werden. Daher haben spezialisierte Geräte, die ausschließlich Verschlüsselungsfunktionen unterstützen und für Netzwerkoperationen maximal transparent sind, einen Vorteil in Bezug auf Benutzerfreundlichkeit. Einfach ausgedrückt, sollten die Mitarbeiter der Informationssicherheitsabteilung keinen Anlass haben, mit den Netzwerkern in Kontakt zu treten, um Netzwerkeinstellungen zu ändern. Und umgekehrt sollte es für diese keine Notwendigkeit geben, die Verschlüsselungseinstellungen während der Wartung des Netzwerks zu ändern.
Ein weiterer Faktor sind die Möglichkeiten und die Benutzerfreundlichkeit der Verwaltungswerkzeuge. Diese sollten übersichtlich, logisch und in der Lage sein, die Einstellungen zu importieren und zu exportieren sowie Automatisierungen zu gewährleisten. Es ist sofort wichtig, darauf zu achten, welche Verwaltungsoptionen verfügbar sind (gewöhnlich umfasst dies eine eigene Managementumgebung, eine Web-Oberfläche und die Kommandozeile) und welche Funktionen in jedem Fall angeboten werden (es gibt häufig Einschränkungen). Eine wichtige Funktion ist die Unterstützung von Out-of-Band Management, das heißt über ein dediziertes Managementnetzwerk, und In-Band Management, das heißt über das gemeinsame Netzwerk, das auch für den Nutzdatenverkehr genutzt wird. Die Verwaltungstools sollten alle nicht-standardmäßigen Situationen, einschließlich Sicherheitsvorfälle, signalisieren. Routinemäßige, sich wiederholende Aufgaben sollten automatisiert durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für das Management von Schlüsseln. Diese sollten automatisch erstellt/verteilt werden. Unterstützung von PKI ist ein großer Vorteil.
Kompatibilität
Das bedeutet die Kompatibilität des Geräts mit Netzwerkstandards. Dabei sind nicht nur branchenspezifische Standards gemeint, die von autoritativen Organisationen wie IEEE anerkannt werden, sondern auch proprietäre Protokolle führender Unternehmen der Branche, wie beispielsweise Cisco. Es gibt zwei grundlegende Ansätze zur Gewährleistung der Kompatibilität: entweder durch Transparenz, oder durch explizite Unterstützung von Protokollen (wenn ein Verschlüsselungsgerät für ein bestimmtes Protokoll zu einem Knoten im Netzwerk wird und den Kontrollverkehr dieses Protokolls verarbeitet). Die Vollständigkeit und Richtigkeit der Implementierung der Kontrollprotokolle bestimmen die Kompatibilität mit den Netzwerken. Wichtig ist die Unterstützung verschiedener Varianten der PHY-Ebene (Geschwindigkeiten, Übertragungsmedien, Kodierungsschemata), Ethernet-Frames unterschiedlicher Formate mit beliebigem MTU und verschiedener Steprotokolle L3 (vor allem der TCP/IP-Familie).
Die Transparenz wird durch Mechanismen der Mutation (vorübergehende Änderung des Inhalts offener Header im Verkehr zwischen den Verschlüsselungsgeräten), Durchlass (wenn einzelne Pakete unverschlüsselt bleiben) und Versatz zu Beginn der Verschlüsselung (wenn normalerweise zu verschlüsselnde Felder von Paketen nicht verschlüsselt werden) gewährleistet.
Wie wird Transparenz gewährleistet
Deshalb sollten Sie stets klären, wie die Unterstützung für ein bestimmtes Protokoll gewährleistet wird. Oft ist die Unterstützung im transparenten Modus bequemer und zuverlässiger.
Interoperabilität
Das ist ebenfalls Kompatibilität, jedoch in einem anderen Sinne. Es geht um die Möglichkeit der Zusammenarbeit mit anderen Modellen von Verschlüsselungsgeräten, einschließlich anderer Hersteller. Hier hängt vieles vom Stand der Standardisierung der Verschlüsselungsprotokolle ab. Für L1 gibt es einfach keine allgemein anerkannten Verschlüsselungsstandards.
Für die Verschlüsselung von L2 in Ethernet-Netzwerken existiert der Standard 802.1ae (MACsec), jedoch verwendet er nicht end-to-end , sondern inter-port, «hop-by-hop» Verschlüsselung, und in seiner ursprünglichen Version nicht für den Einsatz in verteilten Netzwerken geeignet, weshalb seine proprietären Erweiterungen entstanden sind, die diese Einschränkung überwinden (natürlich auf Kosten der Interoperabilität mit Geräten anderer Hersteller). Allerdings wurde 2018 Unterstützung für verteilte Netzwerke in den Standard 802.1ae aufgenommen, aber Unterstützung für die GOST-Verschlüsselungsalgorithmen fehlt nach wie vor. Daher zeichnen sich proprietäre, nicht standardisierte L2-Verschlüsselungsprotokolle in der Regel durch höhere Effizienz (insbesondere geringere Bandbreitenkosten) und Flexibilität (Möglichkeit des Wechsels von Algorithmen und Verschlüsselungsmodi) aus.
Auf höheren Ebenen (L3 und L4) gibt es anerkannte Standards, vor allem IPsec und TLS, jedoch ist auch hier nicht alles so einfach. Jeder dieser Standards ist ein Protokollsatz, wobei jedes Protokoll unterschiedliche Versionen und optionale oder notwendige Erweiterungen aufweist. Darüber hinaus ziehen es einige Hersteller vor, ihre eigenen proprietären Verschlüsselungsprotokolle für L3/L4 anzuwenden. Daher sollte man in den meisten Fällen nicht auf vollständige Interoperabilität hoffen, aber es ist wichtig, dass zumindest eine Interaktion zwischen verschiedenen Modellen und Generationen eines Herstellers gewährleistet ist.
Zuverlässigkeit
Zum Vergleich verschiedener Lösungen kann entweder die mittlere Betriebszeit bis zum Ausfall oder die Verfügbarkeitsquote herangezogen werden. Wenn es keine Zahlen gibt (oder kein Vertrauen in diese besteht), kann ein qualitatives Vergleich vorgenommen werden. Vorteile haben Geräte mit benutzerfreundlichem Management (geringeres Fehlerrisiko bei der Konfiguration), spezialisierte Verschlüsselungsgeräte (aus demselben Grund) sowie Lösungen mit minimaler Erkennungs- und Reparaturzeit bei Ausfällen, einschließlich Mitteln für das „Hot“-Failover von Knoten und Geräten im Ganzen.
Kosten
Was die Kosten betrifft, so ist es, wie bei den meisten IT-Lösungen, ratsam, die Gesamtkosten des Eigentums zu vergleichen. Für deren Berechnung muss man kein Rad neu erfinden, sondern kann jede geeignete Methode (zum Beispiel von Gartner) und jeden verfügbaren Rechner (zum Beispiel den, der bereits in der Organisation zur Berechnung der TCO verwendet wird) nutzen. Es ist offensichtlich, dass die Gesamtkosten des Eigentums für Lösungen zur Netzverschlüsselung sich zusammensetzen aus direkten Kosten für den Kauf oder die Miete der Lösung selbst, für die Infrastruktur zur Unterbringung der Geräte sowie für die Ausgaben für Bereitstellung, Administration und Wartung (egal, ob in Eigenregie oder als Dienstleistung einer externen Organisation) und auch aus indirekten Kosten durch Ausfallzeiten von Lösungen (verursacht durch Produktivitätsverluste der Endbenutzer). Es gibt wohl nur einen kleinen Punkt zu beachten. Der Einfluss der Lösung auf die Leistung kann unterschiedlich bewertet werden: entweder als indirekte Kosten, die durch einen Rückgang der Produktivität entstehen, oder als "virtuelle" direkte Kosten für den Kauf/Upgrade und die Wartung von Netzwerkinfrastrukturen, um die Leistungsabfälle der Netzwerkgeschwindigkeit aufgrund von Verschlüsselung auszugleichen. In jedem Fall sollten Kosten, die sich nicht mit ausreichender Genauigkeit berechnen lassen, besser "außerhalb der Klammern" der Kalkulation belassen werden: das erhöht das Vertrauen in die endgültige Zahl. Und wie immer ist ein Vergleich verschiedener Geräte anhand der TCO für spezifische Nutzungsszenarien - reale oder typisierte - sinnvoll.
Robustheit
Und das letzte Merkmal ist die Widerstandsfähigkeit der Lösung. In den meisten Fällen kann die Widerstandsfähigkeit nur qualitativ bewertet werden, indem verschiedene Lösungen miteinander verglichen werden. Wir müssen uns daran erinnern, dass Verschlüsselungsgeräte nicht nur ein Mittel, sondern auch ein Schutzobjekt sind. Sie können verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt sein. Im Vordergrund stehen die Bedrohungen der Vertraulichkeit, der Reproduktion und der Modifikation von Nachrichten. Diese Bedrohungen können durch Schwachstellen im Verschlüsselungsalgorithmus oder in dessen spezifischen Modi sowie durch Schwachstellen in den Verschlüsselungsprotokollen (einschließlich während der Verbindungsherstellung und der Schlüsselgenerierung/-verteilung) realisiert werden. Vorteile liegen bei Lösungen, die den Wechsel des Verschlüsselungsalgorithmus oder die Umstellung auf einen anderen Verschlüsselungsmodus (mindestens durch ein Update der Firmware) ermöglichen, bei Lösungen, die eine umfassende Verschlüsselung bieten, die nicht nur Benutzerdaten, sondern auch Adressen und andere Metainformationen vor Angreifern verbergen, sowie bei Lösungen, die nicht nur verschlüsseln, sondern auch Nachrichten vor Reproduktion und Modifikation schützen. Für alle modernen Verschlüsselungsalgorithmen, digitale Signaturen, Schlüsselgenerierung und andere, die in den Standards verankert sind, kann die Widerstandsfähigkeit als gleich betrachtet werden (ansonsten könnte man sich einfach in den Tiefen der Kryptographie verlieren). Müssen es unbedingt GOST-Algorithmen sein? Hier ist alles einfach: Wenn das Anwendungsszenario eine Zertifizierung durch die FSB für SKZI erfordert (und in Russland ist dies meist der Fall), dann wählen wir ausschließlich zertifizierte Lösungen. Wenn nicht, macht es keinen Sinn, Geräte ohne Zertifikate aus der Betrachtung auszuschließen.
Eine weitere Bedrohung ist die Bedrohung durch Hacking und unbefugten Zugriff auf Geräte (einschließlich physischem Zugang von außen und innen zum Gehäuse). Die Bedrohung kann über
Schwachstellen in der Implementierung — sowohl in der Hardware als auch im Code — realisiert werden. Daher haben Lösungen mit einer minimalen "Angriffsfläche" über das Netzwerk, mit Gehäusen, die gegen physischen Zugriff geschützt sind (mit Öffnungssensoren, Schutz gegen Abtasten und automatischem Zurücksetzen wichtiger Informationen bei Öffnung des Gehäuses), sowie solche, die Software-Updates ermöglichen, wenn Schwachstellen im Code bekannt werden, einen Vorteil. Ein weiterer Weg ist: Wenn alle verglichenen Geräte FSB-Zertifikate haben, kann die Widerstandsfähigkeit gegen Hacking anhand der Klasse SKZI, für die das Zertifikat ausgestellt wurde, bewertet werden.
Schließlich gibt es noch eine weitere Art von Bedrohungen – Fehler bei der Einrichtung und dem Betrieb, der menschliche Faktor in seiner reinsten Form. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil spezialisierter Verschlüsselungslösungen im Vergleich zu konvergenten Lösungen, die oft auf erfahrene "Netzwerkprofis" ausgerichtet sind und bei "gewöhnlichen", breit gefächerten IT-Sicherheitsspezialisten Schwierigkeiten verursachen können.
Zusammenfassung
Im Prinzip könnte man hier einen gewissen integralen Indikator für den Vergleich verschiedener Geräte vorschlagen, etwa so etwas wie
$$display$$K_j=∑p_i r_{ij}$$display$$
wobei p das Gewicht des Indikators und r den Rang des Geräts nach diesem Indikator ist, wobei jede der oben genannten Eigenschaften in "atomare" Indikatoren zerlegt werden kann. Eine solche Formel könnte beispielsweise nützlich sein, wenn Angebote im Rahmen zuvor vereinbarter Regeln verglichen werden. Aber man kann auch mit einer einfachen Tabelle wie dieser auskommen:
Merkmale
Gerät 1
Gerät 2
…
Gerät N
Durchsatz
+
+
+++
Überheadskosten
+
++
+++
Latenz
+
+
++
Skalierbarkeit
+++
+
+++
Flexibilität
+++
++
+
Interoperabilität
++
+
+
Kompatibilität
++
++
+++
Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit
+
+
++
Ausfallsicherheit
+++
+++
++
Kosten
++
+++
+
Robustheit
++
++
+++
Ich freue mich, Fragen und konstruktive kritische Anmerkungen zu beantworten.
Quelle: habr.com
