Niniejszy przegląd (lub, jeśli wolisz, przewodnik porównawczy) napisałem, gdy poproszono mnie o porównanie kilku urządzeń różnych dostawców. Co więcej, te urządzenia należały do różnych klas. Musiałem zgłębić architekturę i specyfikacje wszystkich tych urządzeń oraz stworzyć 'system współrzędnych' do porównania. Będę szczęśliwy, jeśli mój przegląd pomoże komuś:
- Zrozumienie opisów i specyfikacji urządzeń szyfrujących
- Rozróżnienie 'papierowych' specyfikacji od naprawdę ważnych w realnym życiu
- Wyjście poza standardowy zestaw dostawców i uwzględnienie wszelkich produktów odpowiednich do rozwiązania postawionego zadania
- Zadanie odpowiednich pytań podczas negocjacji
- Sporządzenie wymagań przetargowych (RFP)
- Zrozumienie, jakimi specyfikacjami trzeba będzie się poświęcić, jeśli wybierze się dany model urządzenia
Co można oceniać
Zasada ta ma zastosowanie do wszelkich autonomicznych (standalone) urządzeń, nadających się do szyfrowania ruchu sieciowego między zdalnymi segmentami Ethernet (szyfrowanie międzystronowe). Oznacza to 'skrzynki' w oddzielnej obudowie (dobrze, także mamy na myśli blade'y/moduły do szaf rackowych), które łączą się przez jeden lub kilka portów Ethernet z lokalną (kampusową) siecią Ethernet z nieszyfrowanym ruchem, a przez inny port (porty) – z kanałem/siecią, przez którą szyfrowany ruch jest przesyłany do innych, zdalnych segmentów. Takie rozwiązanie do szyfrowania można wdrożyć w prywatnej lub operatorowej sieci przy użyciu różnych rodzajów 'transportu' ('ciemne' włókna optyczne, sprzęt do podziału częstotliwości, sieć Ethernet z przełączaniem, jak również 'pseudoprowody', prowadzące przez sieć o innej architekturze routingu, najczęściej MPLS), z zastosowaniem technologii VPN lub bez niej.
Szyfrowanie sieciowe w rozproszonej sieci Ethernet
Same urządzenia mogą być albo specjalistyczne (przeznaczone wyłącznie do szyfrowania), albo wielofunkcyjne (hybrydowe, konwergentne), to znaczy wykonujące również inne funkcje (na przykład zapory sieciowe lub routery). Różni dostawcy zaliczają swoje urządzenia do różnych klas/kategorii, ale to nie ma znaczenia – ważne jest tylko to, czy potrafią szyfrować ruch międzystronowy i jakie mają przy tym specyfikacje.
Przypominam, że "szyfrowanie sieciowe", "szyfrowanie ruchu", "szyfrator" – to terminy nieformalne, choć często używane. W rosyjskich przepisach prawnych (w tym tych, które wprowadzają standardy GOST) raczej ich nie spotkasz.
Poziomy szyfrowania i tryby transmisji
Zanim przejdziemy do opisu właściwych cech, które będą używane do oceny, musimy najpierw zrozumieć jedną ważną rzecz, mianowicie "poziom szyfrowania". Zauważyłem, że jest on często wspominany zarówno w oficjalnych dokumentach dostawców (w opisach, instrukcjach itp.), jak i w nieformalnych dyskusjach (na negocjacjach, na szkoleniach). Wydaje się, że wszyscy wiedzą, o co chodzi, ale osobiście byłem świadkiem pewnego zamieszania.
Co zatem oznacza "poziom szyfrowania"? Jasne jest, że chodzi o numer poziomu modelu odniesienia OSI/ISO, na którym odbywa się szyfrowanie. Czytamy w GOST R ISO 7498-2–99 "Technologia informacji. Wzajemne powiązania otwartych systemów. Podstawowy model odniesienia. Część 2. Architektura ochrony informacji". Z tego dokumentu można zrozumieć, że poziom usługi poufności (jednym z mechanizmów zapewnienia której jest właśnie szyfrowanie) – to poziom protokołu, którego blok danych serwisowych ("ładunek użyteczny", dane użytkownika) jest szyfrowany. Jak napisano w standardzie, usługa może być zapewniana zarówno na tym samym poziomie, "własnymi siłami", jak i z pomocą poziomu niższego (tak właśnie jest najczęściej realizowane w MACsec).
W praktyce istnieją jednak dwa tryby przesyłania zaszyfrowanych informacji przez sieć (automatycznie przychodzi na myśl IPsec, ale te same tryby występują także w innych protokołach). W trybie transportowym (czasami nazywanym również native) szyfrowany jest tylko serwisowy blok danych, a nagłówki pozostają "otwarte", niezaszyfrowane (czasami dodawane są dodatkowe pola z informacjami serwisowymi algorytmu szyfrowania, a inne pola są modyfikowane, przeliczane). W trybie tunelowym natomiast cały blok protokołu (czyli sam pakiet) jest szyfrowany i inkapsulowany w serwisowy blok danych tego samego lub wyższego poziomu, czyli jest opakowany w nowe nagłówki.
Poziom szyfrowania sam w sobie, w połączeniu z jakimkolwiek trybem przesyłu, nie jest ani dobry, ani zły, więc nie można powiedzieć, że L3 w trybie transportowym jest lepsze niż L2 w trybie tunelowym. Wiele cech, od których ocenia się urządzenia, zależy od tych trybów, takich jak elastyczność i kompatybilność. Aby działać w sieci L1 (przekaźnik strumienia bitów), L2 (przełączanie ramek) i L3 (rutowanie pakietów) w trybie transportowym, potrzebne są rozwiązania szyfrujące na tym samym lub wyższym poziomie (w przeciwnym razie zaszyfrowane zostaną informacje adresowe, a dane nie dotrą do celu), a tryb tunelowy pozwala przezwyciężyć to ograniczenie (choć kosztem innych ważnych cech).
Tryby szyfrowania L2 w trybie transportowym i tunelowym
A teraz przejdziemy do analizy cech.
Wydajność
W przypadku szyfrowania sieciowego wydajność to pojęcie złożone, wielowymiarowe. Bywa, że dany model, przewyższając w jednej cesze wydajności, ustępuje w innej. Dlatego zawsze warto rozważać wszystkie elementy wydajności szyfrowania oraz ich wpływ na wydajność sieci i aplikacji korzystających z niej. Można tu przeprowadzić analogię z samochodem, dla którego ważna jest nie tylko maksymalna prędkość, ale również czas przyspieszenia do »setki«, zużycie paliwa i tak dalej. Wydajnością zajmują się zarówno producenci urządzeń, jak i ich potencjalni klienci. Zazwyczaj to właśnie wydajność jest kryterium szeregowania w portfelach producentów urządzeń do szyfrowania.
Jasne, że wydajność zależy zarówno od złożoności operacji sieciowych i kryptograficznych realizowanych na urządzeniu (w tym od tego, jak dobrze te zadania nadają się do równoległego przetwarzania i potokowego przetwarzania), jak i od wydajności sprzętu oraz jakości oprogramowania. Dlatego w wyższych modelach stosuje się bardziej wydajne podzespoły, czasami istnieje możliwość ich dodatkowego wyposażenia w dodatkowe procesory i moduły pamięci. Istnieje kilka podejść do realizacji funkcji kryptograficznych: na uniwersalnym procesorze centralnym (CPU), specjalizowanej układzie scalonym (ASIC) lub na programowalnym układzie logicznym (FPGA). Każde podejście ma swoje zalety i wady. Na przykład, CPU może stać się „wąskim gardłem” szyfrowania, zwłaszcza jeśli procesor nie ma specjalnych instrukcji wspierających dany algorytm szyfrowania (lub jeśli nie są one wykorzystywane). Specjalizowane układy scalone brakuje elastyczności, „przeprogramowanie” ich w celu zwiększenia wydajności, dodania nowych funkcji lub usunięcia podatności nie zawsze jest możliwe. Ponadto, rentowność ich wykorzystania staje się tylko przy dużych wolumenach produkcji. Dlatego tak popularna stała się „złota średnia” – zastosowanie FPGA. To właśnie na FPGA powstały tzw. akceleratory kryptograficzne – wbudowane lub podłączane specjalizowane moduły sprzętowe wspierające operacje kryptograficzne.
Ponieważ mówimy właśnie o szyfrowaniu , logiczne jest, że wydajność rozwiązań należy mierzyć w tych samych wymiarach, co dla innych urządzeń sieciowych – przepustowości, procencie utraty pakietów (frame loss) i opóźnieniu (latency). Te wartości są określone w RFC 1242. Przy okazji, w tym RFC nie napisano nic o często wspominanej wariacji opóźnienia (jitter). Jak mierzyć te wartości? W żadnych uchwalonych standardach (oficjalnych ani nieoficjalnych typu RFC) nie znalazłem metodyki specjalnie dla szyfrowania sieciowego. Logiczne byłoby zastosować metodykę dla urządzeń sieciowych, ustaloną w standardzie RFC 2544. Wiele firm ją stosuje – wiele, ale nie wszystkie. Na przykład, wysyłają ruch testowy tylko w jednym kierunku zamiast w obu, jak zaleca standard. Cóż, nieważne.
Pomiar wydajności urządzeń szyfrowania sieciowego ma swoje specyficzne cechy. Po pierwsze, wszelkie pomiary powinny być przeprowadzane dla pary urządzeń: choć algorytmy szyfrowania są symetryczne, opóźnienia i straty pakietów podczas szyfrowania i deszyfrowania niekoniecznie będą równe. Po drugie, sensowne jest mierzenie delfiny, wpływu szyfrowania sieciowego na ostateczną wydajność sieci, porównując dwie konfiguracje: bez urządzeń szyfrujących i z nimi. Lub, jak w przypadku urządzeń hybrydowych, łączących w sobie kilka funkcji oprócz szyfrowania sieciowego, przy wyłączonym i włączonym szyfrowaniu. Wpływ ten może być różny i zależy od schematu podłączenia urządzeń szyfrujących, trybów ich pracy, a w końcu od charakteru ruchu. W szczególności wiele parametrów wydajności zależy od długości pakietów, dlatego do porównania wydajności różnych rozwiązań często wykorzystuje się wykresy zależności tych parametrów od długości pakietów, lub korzysta się z IMIX – rozkładu ruchu według długości pakietów, który w przybliżeniu odzwierciedla rzeczywistość. Jeśli bierzemy do porównania tę samą podstawową konfigurację bez szyfrowania, możemy porównywać rozwiązania dla szyfrowania sieciowego, które zostały wdrożone w różny sposób, nie zagłębiając się w te różnice: L2 z L3, „zachowaj-i-przekaż” (store-and-forward) z bezpośrednim (cut-through), specjalistyczne z konwergentnymi, GOST z AES itd.
Schemat połączenia do testowania wydajności
Pierwsza cecha, na którą zwraca się uwagę – to „szybkość” urządzenia szyfrującego, czyli przepustowość (bandwidth) jego interfejsów sieciowych, prędkość przepływu bitów. Określa się ją poprzez standardy sieciowe, które są wspierane przez interfejsy. W przypadku Ethernetu typowe wartości to 1 Gbit/s i 10 Gbit/s. Ale, jak wiemy, w każdej sieci maksymalna teoretyczna przepustowość Przepustowość na każdym z jej poziomów zawsze jest mniejsza niż pasmo: część pasma "zjada" interwały międzyklatkowe, nagłówki serwisowe itd. Jeśli urządzenie jest w stanie przyjąć, przetworzyć (w naszym przypadku zaszyfrować lub odszyfrować) i przekazać ruch z pełną prędkością interfejsu sieciowego, czyli z maksymalną teoretyczną przepustowością tego poziomu modelu sieci, to mówi się, że działa. prędkości linii. Aby to było możliwe, urządzenie musi nie tracić ani nie odrzucać pakietów przy dowolnym ich rozmiarze i przy dowolnej częstotliwości. Jeśli urządzenie szyfrujące nie wspiera pracy przy prędkości linii, zazwyczaj podaje się jego maksymalną przepustowość w tych samych gigabitach na sekundę (czasami z wskazaniem długości pakietów – im krótsze pakiety, tym zazwyczaj niższa przepustowość). Ważne jest zrozumienie, że maksymalna przepustowość to maksymalna. bezstratna (nawet jeśli urządzenie może "przepychać" ruch z większą prędkością, ale przy tym traci część pakietów). Ponadto należy zwrócić uwagę, że niektórzy dostawcy mierzą łączną przepustowość między wszystkimi parami portów, więc te liczby niewiele mówią, jeśli cały szyfrowany ruch przechodzi przez jeden port.
Gdzie szczególnie ważna jest praca przy prędkości linii (inaczej, bez utraty pakietów)? W kanałach o wysokiej przepustowości i dużych opóźnieniach (np. satelitarnych), gdzie aby utrzymać wysoką prędkość transmisji, trzeba ustawić duży rozmiar okna TCP, a gdzie straty pakietów drastycznie obniżają wydajność sieci.
Jednak nie cała przepustowość jest wykorzystywana do przesyłania użytecznych danych. Należy również uwzględnić tak zwane koszty ogólne (overhead) przepustowości. To część przepustowości urządzenia szyfrującego (w procentach lub bajtach na pakiet), która faktycznie się traci (nie może być użyta do przesyłania danych aplikacji). Koszty pośrednie pojawiają się przede wszystkim z powodu zwiększonego rozmiaru (dodatków, „wypełnień”) pola danych w zaszyfrowanych pakietach sieciowych (zależy od algorytmu szyfrowania i trybu jego działania). Po drugie, z powodu zwiększonej długości nagłówków pakietów (tryb tunelowy, dodatkowe wstawki protokołu szyfrowania, wstawki imitu, itd., w zależności od protokołu i trybu pracy szyfratora i trybu przesyłania) – zazwyczaj te koszty pośrednie są najbardziej istotne i zwraca się na nie uwagę w pierwszej kolejności. Po trzecie, z powodu fragmentacji pakietów, gdy maksymalny rozmiar jednostki danych (MTU) jest przekraczany (jeśli sieć potrafi dzielić pakiet z przekroczonym MTU na dwa, powtarzając jego nagłówki). Po czwarte, z powodu pojawienia się w sieci dodatkowego ruchu kontrolnego między urządzeniami szyfrującymi (do wymiany kluczy, ustalania tuneli itd.). Niskie koszty pośrednie są ważne tam, gdzie przepustowość łącza jest ograniczona. Szczególnie objawia się to w ruchu z małych pakietów, na przykład głosowym – tam koszty pośrednie mogą „zjeść” więcej niż połowę prędkości łącza!
Przepustowość
Na koniec jest jeszcze opóźnienie wprowadzane – różnica (w sekundy) w opóźnieniu sieciowym (czasie przesyłania danych od wejścia do sieci do wyjścia z niej) między przesyłaniem danych bez szyfrowania sieciowego a z nim. Ogólnie rzecz biorąc, im mniejsze opóźnienie („latencja”) sieci, tym bardziej krytyczne staje się opóźnienie wprowadzane przez urządzenia szyfrujące. Opóźnienie wynika z samej operacji szyfrowania (zależy od algorytmu szyfrowania, długości bloku i trybu pracy szyfru, a także od jakości jego realizacji w oprogramowaniu) oraz przetwarzania pakietu sieciowego w urządzeniu. Wprowadzane opóźnienie zależy zarówno od trybu przetwarzania pakietów (ciągłego lub „zachowaj-i-prześlij”), jak i od wydajności platformy (realizacja „sprzętowa” na FPGA czy ASIC jest zazwyczaj szybsza niż „programowa” na CPU). Szyfrowanie L2 prawie zawsze charakteryzuje się mniejszym wprowadzanym opóźnieniem w porównaniu do szyfrowania na L3 lub L4: wpływa na to fakt, że urządzenia szyfrujące na L3/L4 często są realizowane konwergentnie. Na przykład w przypadku szybkich szyfratorów Ethernet, zrealizowanych na FPGA i szyfrujących na L2, opóźnienie z powodu operacji szyfrowania jest znikome – czasami przy włączeniu szyfrowania na parze urządzeń łączna wprowadzana przez nie opóźnienie nawet się zmniejsza! Niskie opóźnienie jest istotne tam, gdzie jest porównywalne z ogólnymi opóźnieniami w kanale, w tym z opóźnieniem rozprzestrzeniania sygnału, które wynosi około 5 μs na kilometr. Oznacza to, że dla sieci miejskich (dziesiątki kilometrów w średnicy) mikroskundy mogą decydować o wielu rzeczach. Na przykład dla synchronicznej replikacji baz danych, handlu wysokofrekencyjnego, tego samego blockchaina.
Wprowadzane opóźnienie
Skalowalność
Duże rozproszone sieci mogą obejmować wiele tysięcy węzłów i urządzeń sieciowych, setki segmentów lokalnych sieci. Ważne jest, aby rozwiązania szyfrujące nie narzucały dodatkowych ograniczeń na rozmiar i topologię rozproszonej sieci. Dotyczy to przede wszystkim maksymalnej liczby adresów węzłów i sieci. Można się z takimi ograniczeniami spotkać na przykład przy wdrażaniu wielopunktowej topologii zabezpieczonej szyfrowaniem sieci (z niezależnymi zabezpieczonymi połączeniami lub tunelami) lub selektywnego szyfrowania (na przykład na podstawie numeru protokołu lub VLAN). Jeśli w tym kontekście adresy sieciowe (MAC, IP, VLAN ID) są używane jako klucze w tabeli, której liczba wierszy jest ograniczona, to ograniczenia te mogą się ujawniać.
Ponadto duże sieci często mają kilka poziomów strukturalnych, w tym sieć rdzeniową, na każdym z których wdrażane są własne schematy adresacji i polityki routingu. Aby zrealizować takie podejście, często wykorzystuje się specjalne formaty ramek (takie jak Q-in-Q lub MAC-in-MAC) oraz protokoły determinacji tras. Aby nie przeszkadzać w budowie takich sieci, urządzenia szyfrujące muszą poprawnie obsługiwać takie ramki (to znaczy w tym sensie skalowalność oznacza kompatybilność – o tym poniżej).
Elastyczność
Mowa tutaj o wsparciu różnych konfiguracji, schematów połączeń, topologii i innych. Na przykład w przypadku sieci przełączanych opartych na technologiach Carrier Ethernet oznacza to wsparcie różnych typów wirtualnych połączeń (E-Line, E-LAN, E-Tree), różnych typów usług (zarówno po portach, jak i po VLAN) oraz różnych technologii transportowych (które zostały już wymienione powyżej). Oznacza to, że urządzenie musi umieć pracować zarówno w trybie liniowym („punkt-punkt”), jak i wielopunktowym, ustanawiać oddzielne tunel dla różnych VLAN, zezwalać na nieuporządkowane dostarczanie pakietów wewnątrz zabezpieczonego kanału. Możliwość wyboru różnych trybów pracy szyfru (w tym z uwierzytelnieniem treści lub bez) oraz różnych trybów przesyłania pakietów pozwala na zapewnienie równowagi między odpornością a wydajnością w zależności od bieżących warunków.
Wsparcie dla prywatnych sieci, których sprzęt należy do jednej organizacji (lub jest przez nią wynajmowany), oraz dla operatorów, gdzie różne segmenty znajdują się pod kontrolą różnych firm, jest również ważne. Dobrze, jeśli rozwiązanie pozwala na zarządzanie zarówno przez własne siły, jak i przez zewnętrzną organizację (w modelu usługi zarządzanej). W sieciach operatorów istotną funkcją jest także wsparcie dla wielomandatowości (wspólnego użytkowania przez różnych klientów) w postaci kryptograficznej izolacji poszczególnych klientów (abonentów), których ruch przechodzi przez ten sam zestaw urządzeń szyfrujących. Zazwyczaj wymaga to użycia oddzielnych zestawów kluczy i certyfikatów dla każdego klienta.
Jeśli urządzenie jest kupowane na konkretny scenariusz, to wszystkie te możliwości mogą nie być szczególnie istotne – należy tylko upewnić się, że urządzenie obsługuje to, co jest teraz potrzebne. Jednak jeśli rozwiązanie jest kupowane „na przyszłość”, aby wspierać również przyszłe scenariusze i wybierane jako „standard korporacyjny”, to elastyczność będzie dodatkowym atutem – szczególnie biorąc pod uwagę ograniczenia w interoperacyjności urządzeń różnych producentów (o tym nieco poniżej).
Prostota i wygoda
Wygoda obsługi to również pojęcie wieloaspektowe. Można przyjąć, że to całkowity czas pracy specjalistów o odpowiednich kwalifikacjach potrzebny do wsparcia rozwiązania na różnych etapach jego cyklu życia. Jeśli kosztów nie ma, a instalacja, konfiguracja i eksploatacja są w pełni automatyczne, to koszty są zerowe, a wygoda absolutna. Oczywiście, w prawdziwym świecie coś takiego się nie zdarza. Rozsądnym przybliżeniem jest model „węzeł na przewodzie” (bump-in-the-wire), czyli przezroczyste połączenie, w którym dodawanie i odłączanie urządzeń szyfrujących nie wymaga wprowadzania żadnych ręcznych ani automatycznych zmian w konfiguracji sieci. Ułatwia to utrzymanie rozwiązania: można swobodnie włączać i wyłączać funkcję szyfrowania, a w razie potrzeby po prostu „obić” urządzenie kablem sieciowym (to znaczy bezpośrednio połączyć te porty sprzętu sieciowego, do których było podłączone). Prawda, jest też jeden minus – to samo może zrobić również osoba trzecia. Aby zrealizować zasadę „węzeł na kablu”, należy wziąć pod uwagę ruch nie tylko warstwy danych, ale także warstw kontroli i zarządzania – urządzenia muszą być dla nich przezroczyste. Dlatego taki ruch można szyfrować tylko wtedy, gdy w sieci między urządzeniami szyfrującymi nie ma odbiorców ruchu tych rodzajów, ponieważ jeśli będzie odrzucany lub szyfrowany, to podczas włączania i wyłączania szyfrowania może zmienić się konfiguracja sieci. Urządzenie szyfrujące może być też przezroczyste dla sygnalizacji na poziomie fizycznym. W szczególności w przypadku utraty sygnału musi przekazywać tę utratę (to znaczy wyłączać swoje nadajniki) w tył i w przód („za siebie”) w kierunku sygnału.
Również ważne jest wsparcie w rozdzielaniu uprawnień między działami IT i bezpieczeństwa, w szczególności działem sieciowym. Rozwiązanie do szyfrowania powinno wspierać przyjęty w organizacji model zarządzania dostępem i audytem. Należy zminimalizować potrzebę współpracy między różnymi działami w celu wykonywania rutynowych operacji. Dlatego przewagę pod względem wygody mają wyspecjalizowane urządzenia, które wspierają wyłącznie funkcje szyfrowania i są maksymalnie przezroczyste dla operacji sieciowych. Innymi słowy, pracownicy służby bezpieczeństwa nie powinni mieć powodu, aby kontaktować się z „sieciowcami” w celu zmiany ustawień sieci. A ci, swoją drogą, nie powinni mieć potrzeby zmiany ustawień szyfrowania podczas konserwacji sieci.
Kolejnym czynnikiem są możliwości i łatwość użycia narzędzi zarządzających. Powinny być one przejrzyste, logiczne, umożliwiać import i eksport ustawień, automatyzację i tak dalej. Należy zwrócić uwagę na dostępne opcje zarządzania (zwykle jest to własne środowisko zarządzania, interfejs webowy i wiersz polecenia) oraz na zestaw funkcji w każdym z nich (mogą występować ograniczenia). Ważną funkcją jest wsparcie zarządzania pozapasmowego (out-of-band), czyli za pomocą dedykowanej sieci zarządzającej, oraz zarządzania pasmowego (in-band), czyli za pomocą wspólnej sieci, przez którą przesyłany jest ruch użytkowy. Narzędzia zarządzające powinny sygnalizować wszystkie nieprawidłowości, w tym incydenty związane z bezpieczeństwem informacji. Rutynowe, powtarzalne operacje powinny być wykonywane automatycznie. Przede wszystkim dotyczy to zarządzania kluczami. Powinny być one generowane/rozdawane automatycznie. Wsparcie PKI to duży plus.
Kompatybilność
To znaczy kompatybilność urządzenia ze standardami sieciowymi. Chodzi tu nie tylko o standardy przemysłowe przyjęte przez autorytatywne organizacje takie jak IEEE, ale też o autorskie protokoły liderów branży, takich jak Cisco. Istnieją dwa zasadnicze sposoby zapewnienia kompatybilności: poprzez przejrzystość, lub poprzez jawne wsparcie protokółów (gdy urządzenie szyfrujące staje się jednym z węzłów sieci dla danego protokołu i przetwarza ruch kontrolny tego protokołu). Od poprawności i pełności realizacji protokołów kontrolnych zależy kompatybilność z sieciami. Ważne jest wsparcie różnych wariantów poziomu PHY (prędkości, medium przesyłania, schematy kodowania), ramki Ethernet różnych formatów z dowolnym MTU, różnych protokołów L3 (przede wszystkim z rodziny TCP/IP).
Przejrzystość zapewnia się za pomocą mechanizmów mutacji (tymczasowej zmiany zawartości otwartych nagłówków w ruchu między szyfratorami), omijania (gdy pojedyncze pakiety pozostają nieszyfrowane) oraz odstępu początku szyfrowania (gdy zazwyczaj szyfrowane pola pakietów nie są szyfrowane).
Jak zapewnia się przejrzystość
Dlatego zawsze pytaj, w jaki sposób zapewniane jest wsparcie dla danego protokołu. Często wsparcie w trybie przejrzystym jest wygodniejsze i bardziej niezawodne.
Interoperacyjność
To jest również kompatybilność, ale w innym sensie, a mianowicie możliwość współpracy z innymi modelami urządzeń szyfrujących, w tym innych producentów. Wiele zależy od stanu standardyzacji protokołów szyfrowania. Na poziomie L1 nie ma uznawanych standardów szyfrowania.
Dla szyfrowania L2 w sieciach Ethernet istnieje standard 802.1ae (MACsec), ale on nie wykorzystuje szyfrowania (end-to-end), ale szyfrowania międzyportowego, szyfrowania «hop-by-hop», a w swojej pierwotnej wersji nie nadaje się do użycia w sieciach rozproszonych, dlatego powstały jego dedykowane rozszerzenia, które pokonują to ograniczenie (oczywiście kosztem interoperacyjności z urządzeniami innych producentów). Warto zauważyć, że w 2018 roku do standardu 802.1ae dodano wsparcie dla sieci rozproszonych, ale brak w nim wciąż wsparcia dla algorytmów szyfrowania GOST. Dlatego dedykowane, niestandardowe protokoły szyfrowania L2 zazwyczaj charakteryzują się większą efektywnością (w szczególności mniejszymi kosztami przepustowości) i elastycznością (możliwością zmiany algorytmów i trybów szyfrowania).
Na wyższych poziomach (L3 i L4) istnieją uznawane standardy, przede wszystkim IPsec i TLS, także tutaj nie jest wszystko proste. Chodzi o to, że każdy z tych standardów – to zestaw protokołów, każdy z różnymi wersjami oraz obowiązkowymi lub nieobowiązkowymi rozszerzeniami. Ponadto, niektórzy producenci wolą stosować swoje dedykowane protokoły szyfrowania również na L3/L4. Dlatego w większości przypadków nie można liczyć na pełną interoperacyjność, ale ważne jest, aby zapewniona była przynajmniej współpraca między różnymi modelami i różnymi generacjami od jednego producenta.
Niezawodność
Do porównania różnych rozwiązań można używać średniego czasu pracy na awarię lub wskaźnika gotowości. Jeśli te liczby są niedostępne (lub nie budzą zaufania), można przeprowadzić porównanie jakościowe. Zaleta będą miały urządzenia z wygodnym zarządzaniem (mniejsze ryzyko błędów w konfiguracji), wyspecjalizowane szyfratory (z tego samego powodu), a także rozwiązania z minimalnym czasem wykrywania i usuwania awarii, w tym z wykorzystaniem środków „gorącego” rezerwowania węzłów i urządzeń w całości.
Koszt
Jeśli chodzi o koszty, jak w przypadku większości rozwiązań IT, sensownie jest porównywać całkowity koszt posiadania. Można obliczyć go, nie wymyślając koła na nowo, wykorzystując dowolną odpowiednią metodologię (na przykład od Gartnera) oraz dowolny kalkulator (na przykład ten, który już jest używany w organizacji do obliczania TCO). Jest jasne, że całkowity koszt posiadania rozwiązania do szyfrowania sieci składa się z bezpośrednich kosztów zakupu lub wynajmu samego rozwiązania, infrastruktury do umiejscowienia sprzętu oraz wydatków na wdrażanie, administrację i utrzymanie (bez względu na to, czy robi się to samodzielnie, czy w formie usług firmy zewnętrznej), a także z pośrednich kosztów wynikających z przestoju rozwiązania (spowodowanych utratą wydajności końcowych użytkowników). Z pewnością istnieje tylko jeden szczegół. Wpływ wydajności rozwiązania można uwzględnić na różne sposoby: albo jako pośrednie koszty wynikające z spadku wydajności, albo jako „wirtualne” bezpośrednie koszty zakupu/modernizacji i utrzymania środków sieciowych, które rekompensują spadek wydajności sieci spowodowany zastosowaniem szyfrowania. W każdym przypadku koszty, których trudno obliczyć z wystarczającą dokładnością, lepiej
wyłączyć z obliczeń: zwiększy to zaufanie do całkowanej wartości. I jak zwykle, w każdym przypadku porównanie różnych urządzeń według TCO ma sens robić dla konkretnego scenariusza ich użycia – rzeczywistego lub typowego.
Ostatnia cecha to odporność rozwiązania. W większości przypadków odporność można ocenić jedynie jakościowo, porównując różne rozwiązania. Musimy pamiętać, że urządzenia szyfrujące są nie tylko narzędziem, ale także obiektem ochrony. Mogą być narażone na różne zagrożenia. Na pierwszym miejscu są zagrożenia naruszenia poufności, reprodukcji i modyfikacji wiadomości. Te zagrożenia mogą być realizowane poprzez luki w szyfrze lub poszczególnych jego trybach, poprzez luki w protokołach szyfrowania (w tym na etapach ustanawiania połączenia oraz generowania/rozprowadzania kluczy). Zaletą będą rozwiązania, które umożliwiają zmianę algorytmu szyfrowania lub przełączanie trybu szyfru (przynajmniej przez aktualizację oprogramowania), oraz rozwiązania, które zapewniają maksymalne szyfrowanie, ukrywające przed przestępcami nie tylko dane użytkowników, ale także informacje adresowe i inne dane robocze, a także te rozwiązania, które nie tylko szyfrują, ale również chronią wiadomości przed reprodukcją i modyfikacją. Dla wszystkich nowoczesnych algorytmów szyfrowania, podpisów elektronicznych, generowania kluczy i innych, które są określone w standardach, możemy przyjąć, że odporność jest taka sama (w przeciwnym razie po prostu zgubimy się w gąszczu kryptografii). Czy muszą to być koniecznie algorytmy GOST? To proste: jeśli scenariusz zastosowania wymaga certyfikacji FSB dla SKZI (a w Rosji jest to najczęściej tak), w większości scenariuszy sieciowego szyfrowania to tak), więc wybieramy tylko spośród certyfikowanych. Jeśli nie – nie ma sensu wykluczać urządzeń bez certyfikatów z rozważania.
Inne zagrożenie to ryzyko włamania, nieautoryzowanego dostępu do urządzeń (w tym poprzez fizyczny dostęp z zewnątrz i wewnątrz obudowy). Zagrożenie może się zrealizować poprzez
Luki w implementacji znajdują się zarówno w sprzęcie, jak i w kodzie. Dlatego przewagę będą miały rozwiązania z minimalną 'powierzchnią ataku' przez sieć, z obudowami zabezpieczonymi przed dostępem fizycznym (z czujnikami otwarcia, ochroną przed sondowaniem i automatycznym resetem kluczowych informacji po otwarciu obudowy), jak również te, które umożliwiają aktualizację oprogramowania wbudowanego, gdy tylko ujawniona zostanie luka w kodzie. Jest jeszcze jedna droga: jeśli wszystkie porównywane urządzenia mają certyfikaty FSB, to wskaźnikiem odporności na włamania można uznać klasę SKZI, na podstawie której wydano certyfikat.
Wreszcie, innym rodzajem zagrożeń są błędy w konfiguracji i eksploatacji, czynniki ludzkie w czystej postaci. Tutaj ujawnia się jeszcze jedna przewaga specjalistycznych szyfratorów nad rozwiązaniami konwergentnymi, które często są skierowane do doświadczonych 'sieciowców' i mogą stwarzać trudności dla 'zwykłych' specjalistów ds. bezpieczeństwa.
Podsumowując
W zasadzie można byłoby zaproponować jakiś integracyjny wskaźnik do porównania różnych urządzeń, coś w stylu
$$display$$K_j=∑p_i r_{ij}$$display$$
gdzie p – waga wskaźnika, a r – ranga urządzenia według tego wskaźnika, przy czym dowolną z wymienionych powyżej charakterystyk można rozbić na 'atomowe' wskaźniki. Taka formuła mogłaby być przydatna na przykład przy porównywaniu ofert przetargowych według wcześniej ustalonych zasad. Ale można się obejść i prostą tabelą typu
Charakterystyka
Urządzenie 1
Urządzenie 2
…
Urządzenie N
Przepustowość
+
+
+++
Koszty pośrednie
+
++
+++
Opóźnienie
+
+
++
Skalowalność
+++
+
+++
Elastyczność
+++
++
+
Interoperacyjność
++
+
+
Kompatybilność
++
++
+++
Prostota i wygoda
+
+
++
Odporność na awarie
+++
+++
++
Koszt
++
+++
+
wyłączyć z obliczeń: zwiększy to zaufanie do całkowanej wartości. I jak zwykle, w każdym przypadku porównanie różnych urządzeń według TCO ma sens robić dla konkretnego scenariusza ich użycia – rzeczywistego lub typowego.
++
++
+++
Chętnie odpowiem na pytania oraz konstruktywne krytyczne uwagi.
Źródło: habr.com
