Diese Übersicht (oder, wenn Sie so wollen, ein Vergleichsleitfaden) habe ich geschrieben, als ich beauftragt wurde, mehrere Geräte verschiedener Anbieter miteinander zu vergleichen. Zudem gehörten diese Geräte zu unterschiedlichen Klassen. Ich musste mich in die Architektur und die Eigenschaften all dieser Geräte einarbeiten und ein "Koordinatensystem" zum Vergleich erstellen. Ich freue mich, wenn meine Übersicht jemandem hilft:
- Sich in den Beschreibungen und Spezifikationen von Verschlüsselungsgeräten zurechtzufinden
- "Papier"-Spezifikationen von wirklich wichtigen in der Praxis zu unterscheiden
- Über die üblichen Anbieter hinauszugehen und alle Produkte, die zur Lösung der gestellten Aufgabe geeignet sind, in Betracht zu ziehen
- Die richtigen Fragen in Verhandlungen zu stellen
- Ausschreibungsanforderungen (RFP) zu erstellen
- Zu verstehen, auf welche Merkmale man verzichten muss, wenn ein bestimmtes Modell gewählt wird
Was bewertet werden kann
Im Grunde ist der Ansatz auf alle selbständigen (standalone) Geräte anwendbar, die geeignet sind, Netzwerkverkehr zwischen entfernten Ethernet-Segmenten zu verschlüsseln (Inter-Site-Verschlüsselung). Das heißt, "Boxen" in einem separaten Gehäuse (na gut, Blades/Module für Chassis zählen auch dazu), die über einen oder mehrere Ethernet-Ports mit dem lokalen (Campus-)Ethernet-Netzwerk mit unverschlüsseltem Verkehr verbunden sind, und über einen anderen Port (Ports) – mit dem Netzwerk, über das der bereits verschlüsselte Verkehr an andere, entfernte Segmente übertragen wird. Eine solche Lösung für die Verschlüsselung kann in einem privaten oder Betreiber-Netzwerk über verschiedene Transportarten ("dunkle" Glasfaser, Frequenzaufteilungsausrüstung, gemischtes Ethernet-Netzwerk sowie "Pseudoleitungen", die durch ein Netzwerk mit einer anderen Routing-Architektur, meist MPLS, verlegt wurden) unter Verwendung der Technologie VPN oder ohne sie.
Netzwerkverschlüsselung in einem verteilten Ethernet-Netzwerk
Die Geräte selbst können entweder spezialisiert (ausschließlich für die Verschlüsselung bestimmt) oder multifunktional (hybrid, konvergent), das heißt, sie erfüllen auch andere Funktionen (zum Beispiel die eines Firewalls oder Routers). Verschiedene Anbieter ordnen ihre Geräte unterschiedlichen Klassen/Kategorien zu, aber das ist unwichtig – wichtig ist nur, ob sie in der Lage sind, den Inter-Site-Verkehr zu verschlüsseln und welche Eigenschaften sie dabei aufweisen.
Zur Sicherheit erinnere ich daran, dass Begriffe wie „Netzverschlüsselung“, „Verkehrsverschlüsselung“ und „Verschlüsselungsgerät“ informell sind, obwohl sie häufig verwendet werden. In russischen Gesetzen und Vorschriften (einschließlich der, die GOSTs einführen) werden Sie sie wahrscheinlich nicht antreffen.
Verschlüsselungsgrade und Übertragungsmodi
Bevor ich mit der Beschreibung der Merkmale beginne, die für die Bewertung verwendet werden, muss ich zunächst ein wichtiges Thema klären, nämlich den „Verschlüsselungsgrad“. Mir ist aufgefallen, dass dieser oft sowohl in offiziellen Dokumenten von Anbietern (in Beschreibungen, Handbüchern usw.) als auch in informellen Diskussionen (bei Verhandlungen, in Schulungen) erwähnt wird. Es scheint, als wüssten alle genau, worum es geht, aber ich habe persönlich einige Verwirrung erlebt.
Was ist also der „Verschlüsselungsgrad“? Es ist klar, dass es sich um die Nummer der Schicht des Referenzmodells OSI/ISO handelt, auf der die Verschlüsselung erfolgt. Lesen wir GOST R ISO 7498-2–99 „Informationstechnologie. Interoperabilität offener Systeme. Basisreferenzmodell. Teil 2. Architektur der Informationssicherheit“. Aus diesem Dokument geht hervor, dass die Dienstebene der Vertraulichkeit (einer der Mechanismen, durch die diese sichergestellt wird, ist die Verschlüsselung) – die Protokollebene ist, deren Dienstdatenblock („Nutzdaten“, Benutzerdaten) verschlüsselt wird. Wie im Standard geschrieben steht, kann der Dienst sowohl auf derselben Ebene „in eigener Sache“ als auch mit Hilfe der darunterliegenden Ebene bereitgestellt werden (so ist es beispielsweise am häufigsten in MACsec implementiert).
In der Praxis gibt es zwei Übertragungsmodi für verschlüsselte Informationen über Netzwerke (mir fällt sofort IPsec ein, aber diese Modi kommen auch in anderen Protokollen vor). In Transportmodus (manchmal auch als native bezeichnet) wird nur der Dienstdatenblock verschlüsselt, während die Header „offen bleiben“, unverschlüsselt sind (manchmal werden zusätzliche Felder mit Informationen zur Verschlüsselungsalgorithmus hinzugefügt, während andere Felder modifiziert und neu berechnet werden). Im Tunnelmodus wird hingegen der gesamte Protokolldatenblock (das heißt, das Packet selbst) verschlüsselt und in einen Dienstdatenblock derselben oder einer höheren Ebene gekapselt, das heißt, es wird mit neuen Headern umrandet.
An sich ist das Niveau der Verschlüsselung in Kombination mit einem Übertragungsmodus weder gut noch schlecht, sodass man beispielsweise nicht sagen kann, dass L3 im Transportmodus besser ist als L2 im Tunnelmodus. Viele Eigenschaften, die zur Bewertung von Geräten herangezogen werden, hängen einfach von ihnen ab, wie beispielsweise Flexibilität und Kompatibilität. Für den Betrieb im Netzwerk L1 (Bitstream-Relais), L2 (Frame Switching) und L3 (Paket-Routing) im Transportmodus sind Lösungen erforderlich, die auf demselben oder einem höheren Niveau verschlüsseln (ansonsten wird die Adressinformation verschlüsselt und die Daten erreichen nicht ihr Ziel), während der Tunnelmodus diese Einschränkung überwindet (allerdings auf Kosten anderer wichtiger Eigenschaften).
Transport- und Tunnelverschlüsselungsmodus L2
Kommen wir nun zur Analyse der Eigenschaften.
Leistung
Für die Netzwerksicherheit ist die Leistung ein komplexes, multidimensionales Konzept. Es kommt vor, dass ein bestimmtes Modell in einer Leistungseigenschaft überlegen ist, in einer anderen jedoch unterlegen. Daher ist es immer hilfreich, alle Aspekte der Verschlüsselungsleistung und deren Einfluss auf die Netzwerkleistung und die verwendeten Anwendungen zu betrachten. Man könnte einen Vergleich zu einem Auto ziehen, für das nicht nur die Höchstgeschwindigkeit wichtig ist, sondern auch die Beschleunigungszeit bis zur „Hundert“, der Kraftstoffverbrauch und so weiter. Den Leistungseigenschaften richten Anbieter und deren potenzielle Kunden große Aufmerksamkeit. In der Regel erfolgt die Einordnung in den Produktlinien der Anbieter von Verschlüsselungsgeräten nach der Leistung.
Es ist klar, dass die Leistung sowohl von der Komplexität der Netzwerk- und Kryptographieoperationen abhängt, die auf dem Gerät durchgeführt werden (darunter auch, wie gut sich diese Aufgaben parallelisieren und pipelinen lassen), als auch von der Hardwareleistung und der Qualität der eingebetteten Software. Daher wird in den höheren Modellen leistungsfähigere Hardware eingesetzt, manchmal besteht die Möglichkeit, diese mit zusätzlichen Prozessoren und Speichermodulen auszustatten. Es gibt mehrere Ansätze zur Implementierung kryptographischer Funktionen: auf einem allgemeinen Prozessor (CPU), einem spezialisierten maßgeschneiderten integrierten Schaltkreis (ASIC) oder einem programmierbaren logischen integrierten Schaltkreis (FPGA). Jeder Ansatz hat seine Vor- und Nachteile. Zum Beispiel kann sich die CPU zu einem „Flaschenhals“ bei der Verschlüsselung entwickeln, insbesondere wenn der Prozessor keine spezialisierten Instruktionen zur Unterstützung des Verschlüsselungsalgorithmus hat (oder wenn diese nicht verwendet werden). Spezialisierte Chips fehlt es an Flexibilität; es ist nicht immer möglich, sie „neu zu programmieren“, um die Leistung zu erhöhen, neue Funktionen hinzuzufügen oder Schwachstellen zu beheben. Darüber hinaus wird ihre Verwendung nur bei hohen Produktionsmengen rentabel. Daher ist die „goldene Mitte“ – die Anwendung von FPGAs (auf Russisch: ПЛИС) – so beliebt geworden. Die sogenannten Krypto-Beschleuniger – integrierte oder angeschlossene modulare Hardware, die kryptographische Operationen unterstützt – basieren auf FPGAs.
Da es sich um Netzwerks verschlüsselung handelt, ist es logisch, dass die Leistung von Lösungen in denselben Größenordnungen gemessen werden muss wie bei anderen Netzwerkgeräten – Durchsatz, Paketverlustquote und Latenz. Diese Größen sind in RFC 1242 definiert. Übrigens steht in diesem RFC nichts über die häufig erwähnte Variation der Latenz (Jitter). Wie misst man diese Größen? Ich habe keine genehmigte Methodik in irgendeinem Standard (offiziell oder inoffiziell wie RFC) speziell für die Netzwerksverschlüsselung gefunden. Es wäre logisch, die für Netzwerkgeräte festgelegte Methodik im Standard RFC 2544 zu verwenden. Viele Anbieter halten sich daran – viele, aber nicht alle. Zum Beispiel senden sie Testverkehr nur in eine Richtung anstelle in beide, wie es der Standard vorschreibt. Naja, sei's drum. werden empfohlen Standard. Na gut.
Die Messung der Leistungsfähigkeit von Netzwerkverschlüsselungsgeräten hat dennoch ihre eigenen Besonderheiten. Erstens ist es wichtig, alle Messungen für ein Paar von Geräten korrekt durchzuführen: Auch wenn die Verschlüsselungsalgorithmen symmetrisch sind, müssen Verzögerungen und Paketverluste beim Verschlüsseln und Entschlüsseln nicht unbedingt gleich sein. Zweitens ist es sinnvoll, genau die Delta zu messen, den Einfluss der Netzwerkverschlüsselung auf die endgültige Netzwerkleistung, indem zwei Konfigurationen miteinander verglichen werden: ohne Verschlüsselungsgeräte und mit diesen. Oder, wie im Fall von hybriden Geräten, die mehrere Funktionen zusätzlich zur Netzwerkverschlüsselung vereinen, im ausgeschalteten und eingeschalteten Zustand der Verschlüsselung. Dieser Einfluss kann unterschiedlich sein und hängt vom Anschlusschema der Verschlüsselungsgeräte, von den Betriebsmodi und schließlich vom Verkehrstyp ab. Insbesondere hängen viele Leistungsparameter von der Paketlänge ab, weshalb zur Leistungsbewertung verschiedener Lösungen häufig Grafiken verwendet werden, die diese Parameter in Abhängigkeit von der Paketlänge darstellen, oder IMIX – eine Verkehrverteilung über Paketlängen, die die Realität ungefähr widerspiegelt. Wenn wir für den Vergleich dieselbe Basis-Konfiguration ohne Verschlüsselung heranziehen, können wir Lösungen für die Netzwerkverschlüsselung, die unterschiedlich implementiert sind, ohne auf diese Unterschiede einzugehen vergleichen: L2 mit L3, „speichern-und-weitergeben“ (store-and-forward) mit durchlaufend (cut-through), spezialisierte mit konvergierenden, GOST mit AES und so weiter.
Anschlussdiagramm zur Leistungstestung
Das erste Merkmal, auf das geachtet wird, ist die „Geschwindigkeit“ des Verschlüsselungsgeräts, das heißt die Bandbreite (bandwidth) seiner Netzwerkschnittstellen, die Geschwindigkeit des Bitstroms. Sie wird durch die Netzwerkstandards bestimmt, die von den Schnittstellen unterstützt werden. Für Ethernet liegen die typischen Zahlen bei 1 Gbit/s und 10 Gbit/s. Aber wie wir wissen, ist in jedem Netzwerk die maximale theoretische Durchsatzkapazität (throughput) auf jedem ihrer Ebenen immer geringer als die Bandbreite ist: ein Teil der Bandbreite wird durch Zwischenpausen, Verwaltungsheader und so weiter 'verbrauchт'. Wenn das Gerät in der Lage ist, den Datenverkehr mit voller Geschwindigkeit der Netzwerkschnittstelle zu empfangen, zu verarbeiten (in unserem Fall zu verschlüsseln oder zu entschlüsseln) und zu übertragen, also mit der maximalen theoretischen Bandbreite dieses Schichtenmodells, dann sagt man, dass es arbeitet mit Liniengeschwindigkeit. Dazu muss das Gerät keine Pakete bei beliebiger Größe und Frequenz verlieren oder verwerfen. Wenn das Verschlüsselungsgerät nicht mit Liniengeschwindigkeit arbeiten kann, wird normalerweise seine maximale Bandbreite in denselben Gigabit pro Sekunde angegeben (manchmal mit Angabe der Paketlängen – je kürzer die Pakete, desto niedriger ist in der Regel die Bandbreite). Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass die maximale Bandbreite die maximale verlustrate (auch wenn das Gerät in der Lage sein könnte, den Datenverkehr mit einer höheren Geschwindigkeit durchzulassen, dabei aber einige Pakete verliert). Außerdem sollte man darauf achten, dass einige Anbieter die gesamte Bandbreite zwischen allen Port-Paaren messen, sodass diese Zahlen wenig aussagen, wenn der gesamte verschlüsselte Verkehr über einen einzigen Port läuft.
Wo ist die Arbeit mit Liniengeschwindigkeit (oder ohne Paketverluste) besonders wichtig? In Kanälen mit hoher Bandbreite und großen Latenzen (wie z.B. Satellitenverbindungen), wo es notwendig ist, eine große TCP-Fenstergröße einzustellen, um eine hohe Übertragungsrate aufrechtzuerhalten, und wo Paketverluste die Netzwerkleistung drastisch verringern.
Aber nicht die gesamte Bandbreite wird für die Übertragung nützlicher Daten verwendet. Man muss sich mit den sogenannten Overheadkosten auseinandersetzen (overhead) Bandbreite. Dies ist der Teil der Bandbreite des Verschlüsselungsgeräts (in Prozent oder in Bytes pro Paket), der tatsächlich verloren geht (nicht für die Datenübertragung der Anwendungen genutzt werden kann). Overheads entstehen zunächst durch die Erhöhung der Größe (Zusätze, „Pufferung“) des Datenfeldes in verschlüsselten Netzwerkpaketen (abhängig vom Verschlüsselungsalgorithmus und dem verwendeten Modus). Zweitens aufgrund der längeren Header der Pakete (Tunnelmodus, Protokoll-Overhead der Verschlüsselung, Prüfziffern usw., abhängig vom Protokoll und dem Modus der Verschlüsselung und Übertragung) – normalerweise sind diese Overheads die bedeutendsten und werden zuerst beachtet. Drittens aufgrund der Fragmentierung von Paketen bei Überschreitung der maximalen Datenblockgröße (MTU) (wenn das Netzwerk in der Lage ist, Pakete mit Überschreitung der MTU in zwei zu teilen, indem es deren Header dupliziert). Viertens aufgrund des Auftretens zusätzlicher Verwaltungs- (Überwachungs-) Daten zwischen den Verschlüsselungsgeräten (zum Austausch von Schlüsseln, zur Einrichtung von Tunneln usw.). Geringe Overheads sind wichtig, wo die Bandbreite des Kanals begrenzt ist. Dies zeigt sich insbesondere im Verkehr von kleinen Paketen, wie z.B. Sprachverkehr – dort können die Overheads mehr als die Hälfte der Kanalgeschwindigkeit „auffressen“!
Bandbreite
Schließlich gibt es noch verursachte Latenz – Der Unterschied (in Millisekunden) der Netzwerkverzögerung (die Zeit, die benötigt wird, um Daten von einem Eingang ins Netzwerk bis zum Ausgang zu übertragen) zwischen der Übertragung von Daten ohne Netzverschlüsselung und mit ihr. Allgemein gesagt, je geringer die Verzögerung („Latenz“) des Netzwerks, desto kritischer wird die von den Verschlüsselungsgeräten verursachte Verzögerung. Die Verzögerung wird sowohl durch die Verschlüsselungsoperation selbst (abhängig vom Verschlüsselungsalgorithmus, der Blocklänge und dem Betriebmodus des Chiffrierverfahrens sowie von der Qualität seiner Implementierung in der Software) als auch durch die Verarbeitung des Netzwerkpakets im Gerät verursacht. Die verursachte Verzögerung hängt sowohl vom Modus der Paketverarbeitung (Durchlauf oder „Speichern-und-Weiterleiten“) als auch von der Leistung der Plattform ab (eine „hardwarebasierte“ Implementierung auf FPGA oder ASIC ist in der Regel schneller als eine „softwarebasierte“ auf CPU). L2-Verschlüsselung hat fast immer eine geringere verursachte Verzögerung im Vergleich zur Verschlüsselung auf L3 oder L4: Dies liegt daran, dass Geräte, die auf L3/L4 verschlüsseln, oft konvergente Lösungen sind. Zum Beispiel haben Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Verschlüsseler, die auf FPGA implementiert sind und auf L2 verschlüsseln, eine verschwindend geringe Verzögerung aufgrund der Verschlüsselungsoperation – manchmal verringert sich die insgesamt von ihnen verursachte Verzögerung sogar, wenn die Verschlüsselung auf einem Paar von Geräten aktiviert wird! Eine geringe Verzögerung ist wichtig, wenn sie im Vergleich zu den Gesamtverzögerungen im Kanal, einschließlich der Signalverzögerung, die etwa 5 µs pro Kilometer beträgt, vergleichbar ist. Das bedeutet, dass man sagen kann, dass Mikrosekunden in städtischen Netzwerken (mit Durchmessern von mehreren zehn Kilometern) viel bewirken können. Zum Beispiel für die synchrone Datenbankreplikation, Hochfrequenzhandel und sogar Blockchain.
Verursachte Verzögerung
Skalierbarkeit
Große verteilte Netze können viele Tausend Knoten und Netzwerkgeräte sowie Hunderte von Segmenten lokaler Netze umfassen. Es ist wichtig, dass die Verschlüsselungslösungen keine zusätzlichen Einschränkungen hinsichtlich der Größe und Topologie des verteilten Netzwerks auferlegen. Dies betrifft in erster Linie die maximale Anzahl von Adressen für Knoten und Netze. Solche Einschränkungen können beispielsweise bei der Implementierung einer Mehrpunkt-Topologie eines durch Verschlüsselung geschützten Netzwerks (mit unabhängigen geschützten Verbindungen oder Tunneln) oder selektiver Verschlüsselung (z. B. nach Protokollnummer oder VLAN) auftreten. Wenn dabei Netzwerkadressen (MAC, IP, VLAN-ID) als Schlüssel in einer Tabelle verwendet werden, deren Anzahl an Zeilen begrenzt ist, zeigen sich diese Einschränkungen.
Darüber hinaus haben große Netzwerke häufig mehrere strukturelle Ebenen, darunter das Rückgratnetz, auf denen jeweils ein eigenes Adressierungssystem und eine eigene Routing-Politik umgesetzt werden. Bei der Umsetzung eines solchen Ansatzes werden häufig spezielle Rahmenformate (wie Q-in-Q oder MAC-in-MAC) und Routenbestimmungsprotokolle verwendet. Um den Aufbau solcher Netzwerke nicht zu behindern, müssen Verschlüsselungsgeräte mit diesen Rahmen korrekt umgehen (das heißt, in diesem Sinne wird Skalierbarkeit Kompatibilität bedeuten – dazu mehr weiter unten).
Flexibilität
Hier geht es um die Unterstützung verschiedener Konfigurationen, Verbindungsschemata, Topologien und mehr. Zum Beispiel bedeutet dies für geschaltete Netzwerke auf der Basis von Carrier-Ethernet-Technologien die Unterstützung unterschiedlicher Arten von virtuellen Verbindungen (E-Line, E-LAN, E-Tree), verschiedener Diensttypen (sowohl nach Ports als auch nach VLAN) und unterschiedlicher Transporttechnologien (die bereits oben erwähnt wurden). Das Gerät sollte sowohl im linearen („Point-to-Point“) als auch im Mehrpunktmodus arbeiten können, separate Tunnel für verschiedene VLANs einrichten und die ungeordnete Zustellung von Paketen innerhalb des geschützten Kanals zulassen. Die Möglichkeit, verschiedene Betriebsmodi der Verschlüsselung (einschließlich mit oder ohne Inhalt-Authentifizierung) und verschiedene Transmission Modes zu wählen, ermöglicht es, ein Gleichgewicht zwischen Robustheit und Leistung je nach den aktuellen Bedingungen zu gewährleisten.
Auch die Unterstützung privater Netzwerke, deren Ausstattung einer Organisation gehört (oder von ihr gemietet wird), sowie von Betreibern, deren unterschiedliche Segmente unter verschiedenen Unternehmen arbeiten, ist wichtig. Es ist vorteilhaft, wenn die Lösung sowohl die Verwaltung durch eigene Kräfte als auch durch Dritte (nach dem Modell eines Managed Services) zulässt. In Betreiber-Netzwerken ist eine weitere Funktion wichtig – die Unterstützung von Multitenancy (gemeinsame Nutzung durch verschiedene Kunden) in Form der kryptografischen Isolation einzelner Kunden (Abonnenten), deren Datenverkehr durch denselben Satz von Verschlüsselungsgeräten läuft. In der Regel erfordert dies die Verwendung separater Schlüssel- und Zertifikatssätze für jeden Kunden.
Wenn ein Gerät für ein bestimmtes Szenario erworben wird, sind all diese Möglichkeiten möglicherweise nicht sehr wichtig – man muss nur sicherstellen, dass das Gerät das unterstützt, was jetzt benötigt wird. Wenn die Lösung jedoch "für die Zukunft" erworben wird, um auch zukünftige Szenarien zu unterstützen, und als "Unternehmensstandard" ausgewählt wird, wird Flexibilität nicht schaden – insbesondere unter Berücksichtigung der Interoperabilitätsbeschränkungen von Geräten verschiedener Anbieter (darüber später mehr).
Einfachheit und Komfort
Betriebsfreundlichkeit ist ein ebenfalls mehrdimensionales Konzept. Man kann sagen, dass es die Gesamtkosten der Zeit von Fachkräften bestimmter Qualifikationen umfasst, die erforderlich sind, um die Lösung in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus zu unterstützen. Wenn es keine Kosten gibt und die Installation, Konfiguration und der Betrieb vollständig automatisiert sind, sind die Kosten null, und der Komfort ist absolut. Natürlich gibt es in der realen Welt so etwas nicht. Eine vernünftige Annäherung ist das Modell „Knoten am Draht“ (Bump-in-the-wire), oder eine transparente Verbindung, bei der das Hinzufügen und Trennen von Verschlüsselungsgeräten keine manuellen oder automatischen Änderungen an der Netzwerkkonfiguration erfordert. Dadurch wird die Wartung der Lösung vereinfacht: Man kann einfach die Verschlüsselungsfunktion ein- und ausschalten, und bei Bedarf das Gerät einfach „umgehen“ (das heißt, die Ports des Netzwerkgeräts direkt miteinander verbinden, an die es angeschlossen war). Allerdings gibt es einen Nachteil – das Gleiche könnte auch ein Angreifer tun. Für die Umsetzung des Prinzips „Knoten am Draht“ muss der Datenverkehr nicht nur berücksichtigt werden, Datenebene, sondern auch Kontroll- und Verwaltungsebenen – die Geräte müssen für diese transparent sein. Daher kann dieser Verkehr nur verschlüsselt werden, wenn im Netzwerk zwischen den Verschlüsselungsgeräten keine Empfänger für diese Arten von Verkehr vorhanden sind, denn wenn dieser verworfen oder verschlüsselt wird, kann sich die Netzwerkkonfiguration beim Ein- oder Ausschalten der Verschlüsselung ändern. Das Verschlüsselungsgerät kann auch für Signalisierung auf physikalischer Ebene transparent sein. Insbesondere muss es bei Signalverlust diesen Verlust zurück und vorwärts („für sich selbst“) in Richtung des Signals übermitteln, indem es seine Sender deaktiviert.
Auch die Unterstützung bei der Trennung der Befugnisse zwischen den Abteilungen für Informationssicherheit und IT, insbesondere der Netzwerkabteilung, ist wichtig. Die Lösung zur Verschlüsselung sollte das in der Organisation akzeptierte Modell für Zugriffssteuerung und Auditing unterstützen. Die Notwendigkeit der Interaktion zwischen verschiedenen Abteilungen zur Durchführung routinemäßiger Operationen sollte auf ein Minimum reduziert werden. Daher haben spezialisierte Geräte, die ausschließlich Verschlüsselungsfunktionen unterstützen und maximal transparent für Netzoperationen sind, einen Vorteil in Bezug auf den Komfort. Einfach gesagt, die Mitarbeiter der Informationssicherheitsabteilung sollten keinen Grund haben, sich an die „Netzwerkexperten“ zu wenden, um Netzwerkeinstellungen zu ändern. Und die Netzwerkmitarbeiter ihrerseits sollten keine Notwendigkeit haben, die Verschlüsselungseinstellungen während der Wartung des Netzwerks zu ändern.
Ein weiterer Faktor sind die Möglichkeiten und die Benutzerfreundlichkeit der Verwaltungswerkzeuge. Diese sollten übersichtlich, logisch, den Import und Export von Einstellungen sowie die Automatisierung ermöglichen usw. Man sollte sofort darauf achten, welche Verwaltungsoptionen verfügbar sind (normalerweise handelt es sich um eine eigene Managementumgebung, ein Web-Interface und die Kommandozeile) und welche Funktionen in jedem von ihnen vorhanden sind (es gibt Einschränkungen). Eine wichtige Funktion ist die Unterstützung von außerhalb des Bandes (out-of-band) Verwaltung, das heißt über ein dediziertes Verwaltungsnetzwerk, sowie von innerhalb des Bandes (in-band) Verwaltung, das heißt über das gemeinsame Netz, über das der Nutzverkehr abgewickelt wird. Die Verwaltungswerkzeuge sollten über alle abnormalen Situationen, einschließlich von IT-Sicherheitsvorfällen, informieren. Routine, sich wiederholende Operationen sollten automatisch ausgeführt werden. Dies betrifft in erster Linie das Schlüsselmanagement. Diese sollten automatisch erzeugt/verteilt werden. Die Unterstützung von PKI ist ein großer Vorteil.
Kompatibilität
Das bedeutet die Kompatibilität des Gerätes mit Netzwerkstandards. Dabei sind nicht nur industrielle Standards gemeint, die von anerkannten Organisationen wie IEEE festgelegt wurden, sondern auch proprietäre Protokolle von Branchenführern, wie beispielsweise Cisco. Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, die Kompatibilität sicherzustellen: entweder durch Transparenzoder durch explizite Unterstützung von Protokollen (wenn das Verschlüsselungsgerät für ein bestimmtes Protokoll ein Knoten im Netzwerk wird und die Kontrollinformationen dieses Protokolls verarbeitet). Die Vollständigkeit und Korrektheit der Implementierung von Kontrollprotokollen wirkt sich auf die Kompatibilität mit Netzwerken aus. Es ist wichtig, dass verschiedene Varianten der PHY-Ebene (Geschwindigkeiten, Übertragungsmedien, Kodierungsschemata), Ethernet-Frames unterschiedlicher Formate mit beliebigem MTU, sowie verschiedene L3-Dienstprotokolle (vor allem der TCP/IP-Familie) unterstützt werden.
Die Transparenz wird durch Mechanismen wie Mutation (vorübergehende Veränderung des Inhalts offener Header im Verkehr zwischen Verschlüsselungsgeräten), Passieren (wenn einzelne Pakete unverschlüsselt bleiben) und Versatz des Beginns der Verschlüsselung (wenn normalerweise zu verschlüsselnde Felder in Paketen nicht verschlüsselt werden) gewährleistet.
Wie die Transparenz gewährleistet ist
Deshalb sollten Sie immer klären, wie genau die Unterstützung des jeweiligen Protokolls gewährleistet ist. Oft ist die Unterstützung im transparenten Modus einfacher und zuverlässiger.
Interoperabilität
Dies ist auch Kompatibilität, jedoch in einem anderen Sinne, nämlich die Möglichkeit der Zusammenarbeit mit anderen Modellen von Verschlüsselungsgeräten, einschließlich solcher anderer Hersteller. Hier hängt viel vom Zustand der Standardisierung der Verschlüsselungsprotokolle ab. Auf L1 gibt es einfach keine anerkannten Standards für die Verschlüsselung.
Für die L2-Verschlüsselung in Ethernet-Netzwerken gibt es den Standard 802.1ae (MACsec), aber er verwendet kein end-to-end , sondern inter-portund„hop-by-hop“ Verschlüsselung, und in seiner ursprünglichen Fassung ist er nicht für den Einsatz in verteilten Netzwerken geeignet, weshalb eigene Erweiterungen entstanden sind, die dieses Einschränkung überwinden (natürlich auf Kosten der Interoperabilität mit Geräte anderer Hersteller). 2018 wurde jedoch die Unterstützung für verteilte Netzwerke in den Standard 802.1ae aufgenommen, aber Unterstützung für GOST-Verschlüsselungsalgorithmen gibt es nach wie vor nicht. Daher unterscheiden sich benutzerdefinierte, nicht standardmäßige L2-Verschlüsselungsprotokolle in der Regel durch größere Effizienz (insbesondere geringeren Overhead bei der Bandbreite) und Flexibilität (Möglichkeit zum Wechsel der Algorithmen und Verschlüsselungsmodi).
Auf höheren Ebenen (L3 und L4) gibt es anerkannt Standards, vor allem IPsec und TLS, und auch hier ist nicht alles so einfach. Tatsache ist, dass jeder dieser Standards ein Protokollsatz ist, von denen jeder unterschiedliche Versionen und obligatorische oder fakultative Erweiterungen hat. Darüber hinaus ziehen es einige Hersteller vor, auch auf L3/L4 ihre eigenen proprietären Verschlüsselungsprotokolle anzuwenden. Daher ist es in den meisten Fällen nicht ratsam, auf volle Interoperabilität zu hoffen, aber wichtig ist, dass zumindest die Interaktion zwischen verschiedenen Modellen und verschiedenen Generationen eines Herstellers gewährleistet ist.
Zuverlässigkeit
Zum Vergleich verschiedener Lösungen kann entweder die mittlere Zeit bis zum Ausfall oder der Verfügbarkeitsgrad verwendet werden. Wenn diese Zahlen nicht vorhanden sind (oder ihnen nicht vertraut wird), kann ein qualitativer Vergleich durchgeführt werden. Vorteile haben Geräte mit benutzerfreundlicher Verwaltung (geringeres Risiko von Konfigurationsfehlern), spezialisierte Verschlüsselungsgeräte (aus demselben Grund) sowie Lösungen mit minimaler Ausfallzeit und Fehlerbehebung, einschließlich Mitteln zur „heißen“ Sicherung von Knoten und Geräten insgesamt.
Kosten
Was die Kosten betrifft, so ist es wie bei den meisten IT-Lösungen sinnvoll, die Gesamtkosten des Eigentums zu vergleichen. Für die Berechnung muss man kein Rad neu erfinden, sondern kann jede geeignete Methode (zum Beispiel von Gartner) und jeden Kalkulator verwenden (zum Beispiel den, der bereits in der Organisation zur Berechnung der TCO eingesetzt wird). Es ist klar, dass sich die Gesamtkosten des Eigentums für die Netzverschlüsselung aus direkten Kosten für den Kauf oder die Miete der Lösung selbst, der Infrastruktur zur Unterbringung der Hardware sowie den Ausgaben für die Bereitstellung, Verwaltung und Wartung (egal, ob in Eigenregie oder als Dienstleistung eines Dritten) zusammensetzen, sowie aus indirekten Kosten durch Ausfälle der Lösung (verursacht durch Produktivitätsverluste der Endbenutzer). Es gibt wahrscheinlich nur eine kleine Nuance. Die Auswirkungen der Leistung der Lösung können unterschiedlich berücksichtigt werden: entweder als indirekte Kosten, die durch den Produktivitätsverlust entstehen, oder als „virtuelle“ direkte Kosten für den Kauf/Modernisierung und die Wartung der Netzwerkressourcen, die den Leistungsabfall des Netzwerks durch die Verwendung von Verschlüsselung ausgleichen. In jedem Fall sollten die Kosten, die sich schwer mit ausreichender Genauigkeit berechnen lassen, besser „aus der Berechnung herausgenommen“ werden: So wird das Vertrauen in den endgültigen Betrag höher sein. Und wie immer sollte der Vergleich verschiedener Geräte hinsichtlich TCO für ein bestimmtes Nutzungsszenario – real oder typisiert – sinnvoll sein.
Widerstandsfähigkeit
Und die letzte Eigenschaft ist die Robustheit der Lösung. In den meisten Fällen kann die Robustheit 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 Verletzung der Vertraulichkeit, der Reproduktion und der Modifikation von Nachrichten. Diese Bedrohungen können durch Schwachstellen des Algorithmus oder einzelner Modi, durch Schwachstellen in den Verschlüsselungsprotokollen (einschließlich in den Phasen des Verbindungsaufbaus und der Generierung/Verteilung von Schlüsseln) realisiert werden. Vorteile haben Lösungen, die einen Algorithmuswechsel oder einen Moduswechsel der Verschlüsselung ermöglichen (zumindest durch ein Firmware-Update), Lösungen, die eine möglichst vollständige Verschlüsselung bieten und nicht nur Benutzerdaten, sondern auch Adress- und andere Dienstinformationen vor Angreifern verbergen, sowie solche Lösungen, die nicht nur verschlüsseln, sondern auch Nachrichten vor Reproduktion und Modifikation schützen. Für alle modernen Algorithmen der Verschlüsselung, der elektronischen Signatur, der Schlüsselerzeugung und mehr, die in den Standards verankert sind, kann die Robustheit als gleich angenommen werden (ansonsten könnte man sich einfach in den Tiefen der Kryptographie verlieren). Müssen es unbedingt GOST-Algorithmen sein? Hier ist die Antwort einfach: Wenn das Anwendungsszenario die Zertifizierung des FSB für SKZI erfordert (und das ist in Russland häufig der Fall), dann wählt man nur zwischen zertifizierten aus. Wenn nicht, dann gibt es keinen Grund, Geräte ohne Zertifikate von der Betrachtung auszuschließen.
Eine andere Bedrohung ist das Hacking, der unbefugte Zugriff auf Geräte (auch durch physischen Zugang von außen und innerhalb des Gehäuses). Die Bedrohung kann sich durch
Schwachstellen in der Implementierung – in der Hardware und im Code. Daher haben Lösungen mit einer minimalen "Angriffsfläche" über das Netzwerk, mit gegen physischen Zugriff geschützten Gehäusen (mit Aufbruchsensoren, Schutz vor Abhorchen und automatischem Zurücksetzen von Schlüsselinformationen bei Öffnung des Gehäuses) einen Vorteil, ebenso wie solche, die ein Update der Firmware zulassen, wenn eine Schwachstelle im Code bekannt wird. Es gibt noch einen weiteren Weg: Wenn alle verglichenen Geräte über FSB-Zertifikate verfügen, kann die Widerstandsfähigkeit gegen Angriffe als die Klasse der SKZI angesehen werden, nach der das Zertifikat ausgestellt wurde.
Schließlich gibt es noch einen weiteren Bedrohungstyp – das sind Fehler bei der Konfiguration und dem Betrieb, der menschliche Faktor in Reinform. Hier zeigt sich ein weiteres Vorteil spezialisierter Verschlüsselungsgeräte gegenüber konvergierenden Lösungen, die oft auf erfahrene „Netzwerker“ ausgerichtet sind und bei „gewöhnlichen“ breit aufgestellten Spezialisten für Informationssicherheit Schwierigkeiten verursachen können.
Zusammenfassung
Prinzipiell könnte man hier eine Art integralen Indikator für den Vergleich verschiedener Geräte vorschlagen, etwas wie
$$display$$K_j=∑p_i r_{ij}$$display$$
wobei p das Gewicht des Indikators und r der Rang des Gerätes nach diesem Indikator ist, und jede der oben genannten Eigenschaften in „atomare“ Indikatoren zerlegt werden kann. Eine solche Formel könnte nützlich sein, beispielsweise beim Vergleich von Ausschreibungsangeboten nach zuvor vereinbarten Regeln. Aber man könnte auch mit einer einfachen Tabelle auskommen, wie
Eigenschaften
Gerät 1
Gerät 2
…
Gerät N
Bandbreite
+
+
+++
Betriebskosten
+
++
+++
Latenz
+
+
++
Skalierbarkeit
+++
+
+++
Flexibilität
+++
++
+
Interoperabilität
++
+
+
Kompatibilität
++
++
+++
Einfachheit und Komfort
+
+
++
Fehlertoleranz
+++
+++
++
Kosten
++
+++
+
Widerstandsfähigkeit
++
++
+++
Ich freue mich darauf, Fragen und konstruktive Kritik zu beantworten.
Quelle: habr.com
