Так как технология VoIP базируется на технологии IP и использует Интернет, она так же наследует все её уязвимости. Последствия этих атак, умноженные на уязвимости, которые следуют из особенностей архитектуры сетей VoIP, заставляют задуматься о способах усиления защиты и тщательном анализе существующей сети IP . Более того, добавление любого нового сервиса, например, голосовой почты в недостаточно защищенную инфраструктуру может спровоцировать появление новых уязвимостей.

Риски и уязвимости, наследованные из IP сетей.

Плохой дизайн сети

Неправильно спроектированная сеть может повлечь за собой большое количество проблем, связанных с использованием и обеспечением необходимой степени информационной безопасности в VoIP сетях. Межсетевые экраны, к примеру, являются уязвимым местом в сети, по причине того, что для правильного функционирования VoIP сети необходимо открывать дополнительные порты, и межсетевые экраны, не поддерживающие технологию VoIP, способны просто оставлять открытыми ранее используемые порты даже после завершения вызовов.

Уязвимые IP АТС и шлюзы

Если злоумышленник получает доступ к шлюзу или АТС, он так же получает доступ к захвату целых сессий (по сути – возможность прослушать вызов), узнать параметры вызова и сети. Таким образом, на безопасность АТС необходимо обратить наибольшее внимание. Убытки от таких вторжений могут достигать значительных сумм.

Атаки с повторением пакетов

Атака с повторением пакета может быть произведена в VoIP сети путем повторной передачи серии корректных пакетов, с целью того, что бы приёмное устройство произвело повторную обработку информации и передачу ответных пакетов, которые можно проанализировать для подмены пакетов (спуфинга) и получения доступа в сеть. К примеру, даже при условии зашифрованных данных, существует возможность повторения пакета с логином и паролем пользователем пользователя, и, таким образом, получения доступа в сеть.

Риски и уязвимости, характерные для VoIP сетей

Подмена и маскировка пакетов
Использование подменных пакетов с неправильным IP-адресом источника могут использоваться для следующих целей:

Перенаправление пакетов в другую сеть или систему

Перехват трафика и атака «man-in-the-middle» (рисунок ниже)

• Маскировка под доверенное устройство - «Перенос ответственности» за атаку на другое устройство
• Фаззинг(Fuzzing) - Нагрузка системы пакетами с не полностью корректной информацией, что вызывает ошибки в работе системы при их обработке, например такие как задержки при работе, утечки информации и полный отказ системы
• Сканирование на предмет возможных уязвимостей - Сканирование портов может дать злоумышленнику начальные данные для проведения полноценной атаки, такие как модели операционных систем, типы используемых сервисов и приложений. При нахождении уязвимого сервиса злоумышленник может получить доступ к управлению всей сетью, и, как следствию, к возможности причинить большой ущерб.
• Низкая надежность по сравнению с традиционными сетям - Для достижения качественной связи, пакетам, содержащим голосовую и видео нагрузку присваивается высокий приоритет в механизмах качества обслуживания QoS (качества обслуживания). Однако, надежность VoIP и сетей передачи данных стремится к 99,9%, что ниже чем степени надежности в традиционных телефонных сетях, у которых данный параметр стремится к 99,999%. Конечно, разница не столь велика, однако за год эта разница выливается в дополнительные 8.7 часа, во время которых система не работает. Но необходимо понимать, что далеко не каждому предприятию это может повредить.
• Атаки DDoS(Distributed Denial of Service) - Атаки DoS и DDoS происходят когда злоумышленник посылает крайне большие объемы случайных сообщений на одно или несколько VoIP устройств из одного или нескольких мест (DoS и DDoS соответственно). Атака из нескольких мест используется с помощью «зомби» - скомпрометированные сервера и рабочие станции, которые автоматически посылают вредоносные запросы в соответствии с потребностями злоумышленника. Успешной такая атака считается в момент, когда количество запросов превышает вычислительную мощность объекта, в следствие чего происходит отказ в обслуживании для конечных пользователей.

VoIP системы особенно уязвимы для таких атак, т.к они имеют высокий приоритет в технологии обеспечения качества обслуживания QoS, и для нарушения их работы требуется меньшее количество трафика нежели для обычных сетей передачи данных. Примером DoS атаки против именно VoIP сети может быть атака при множественной передачи сигналов отмены или установления вызова, которая так же имеет название SIP CANCEL DoS атака.

• CID спуфинг - Один из типов атак с подменой пакетов построен на манипуляциях с идентификатором звонящего (Caller ID или CID), который используется для идентификации звонящего до ответа. Злоумышленник может подменить этот идентификатор текстовой строкой или телефонным номером и может использоваться для осуществления различных действий, вредящих сети или владельцу предприятия. Кроме того, в VoIP сетях нет возможности скрыть этот идентификатор, т.к телефонные номера включены в заголовках пакетов в протоколе SIP. Это позволяет злоумышленнику со сниффером пакетов, например tcpdump узнать телефонные номера даже если они имеют параметр «private» у сервисного провайдера.
• Заключение - Использование IP-телефонии приносит огромное количество пользы для любой организации – решение на базе VoIP более масштабируемы, легко интегрируемы и их стоимость ниже классических решений. Однако, любая организация, внедрив VoIP решение должна быть в курсе возможных угроз и предпринимать всевозможные усилия для увеличения степени информационной безопасности в сети. Были перечислены лишь некоторые методы атак, но необходимо понимать, что часто используются комбинации атак и практически ежедневно разрабатываются новые атаки. Но понятно уже сейчас, что за данной технологией будущее и она вряд ли уступит пальму первенства другой технологии в обозримом будущем.

IP-телефония? Ее тоже атакуют!

Принцип действия

Принцип действия технологии IP-телефонии прост. Центральным ее компонентом является сервер (шлюз), который отвечает за соединение телефонной и IP сетей, т.е. он подключен как к телефонной сети и может дозвониться до любого обычного телефона, так и к сети передачи данных (например, Internet) и может получить доступ к любому компьютеру. В функции данного устройства входят:

Ответ на вывоз вызывающего абонента

Установление соединение с удаленным шлюзом и вызываемым абонентом

Оцифровка (кодирование), сжатие, разбиение на пакеты и восстановление сигнала

Данный шлюз (например, Cisco Catalyst 4000 Access Gateway Module или Cisco VG200) на вход принимает обычный телефонный сигнал, оцифровывает его (если сигнал не цифровой) и проводит сжатие полученных данных, после чего передает в IP-сеть в виде обычных пакетов (но не очень большого размера). На другом конце шлюз восстанавливает сигнал в обратном порядке. Данный компонент может и не использоваться, если вы не планируете интегрировать свои IP-телефоны в телефонную сеть общего пользования (см. рис.1).

Для того чтобы можно было построить распределенную сеть IP-телефонии необходимо наличие диспетчера, который отвечает за распределение вызовов между шлюзами (например, Cisco CallManager). Помимо этой задачи диспетчер проводит аутентификацию и авторизацию абонентов, а также обладает интерфейсом к биллинговой системе.

Для удобства администрирования большого числа удаленных шлюзов и диспетчеров может использоваться специальное программное обеспечение, называемое монитором. Ну и, наконец, последним обязательным элементом сети IP-телефонии является абонентский пункт, который может быть реализован как программным (например, Cisco IP SoftPhone), так и аппаратным способом (например, Cisco IP Phone, подключаемые напрямую к Ethernet-порту коммутатора). Причем в первом случае звонки можно осуществлять даже через домашний компьютер, оснащенный звуковой картой и микрофоном, а во втором случае, в качестве абонентского пункта выступает т.н. IP-телефон. Еще одним компонентом архитектуры IP-телефонии можно назвать специализированные пользовательские приложения, возникшие благодаря интеграции голоса, видео и данных (call-центры, системы унифицированной обработки сообщений).

Зачем атакуют IP-телефонию?

Сети IP-телефонии – хорошая цель для хакеров. Некоторые из них могут подшутить над вами, послав вам голосовое сообщение от имени руководства компании. Кто-то может захотеть получить доступ к голосовому почтовому ящику вашего руководства или даже захочет перехватить голосовые данные о финансовых сделках, которыми обмениваются сотрудники финансового департамента или бухгалтерии. Ваши конкуренты могут захотеть подорвать вашу репутацию путем выведения из строя шлюзов и диспетчеров, тем самым, нарушая доступность телефонных услуг для ваших абонентов, что, в свою очередь, может также привести к нанесению ущерба бизнесу ваших клиентов. Существуют и другие причины, например, звонки за чужой счет (кража сервиса).

Возможные угрозы

Главная проблема с безопасностью IP-телефонии в том, что она слишком открыта и позволяет злоумышленникам относительно легко совершать атаки на ее компоненты. Несмотря на то, что случаи таких нападений практически неизвестны, они могут быть при желании реализованы, т.к. атаки на обычные IP-сети практически без изменений могут быть направлены и на сети передачи оцифрованного голоса. С другой стороны, похожесть обычных IP-сетей и сетей IP-телефонии подсказывает нам и пути их защиты, но об этом чуть дальше.

Атаки на обычную телефонию применимы и для ее IP-родственницы - фонарь.

IP-телефония, являясь прямой родственницей обычной телефонии и IP-технологии, вобрала в себя не только их достоинства, но и их недостатки. Т.е. атаки, присущие обычной телефонии, также могут быть применены и для ее IP-составляющей. Перечислю некоторые из них, часть их которых я рассмотрю более подробно:

Подслушивание телефонных переговоров

Отказ в обслуживании

Подмена номера

Кража сервисов

Неожидаемые вызовы

Несанкционированное изменение конфигурации

Мошенничество со счетом.

Перехват данных

Перехват данных – самая большая проблема, как обычной телефонии, так и ее IP-родственницы.

Однако в последнем случае эта опасность намного выше, т.к. злоумышленнику уже не надо иметь физический доступ к телефонной линии. Ситуацию ухудшает еще и тот факт, что множество протоколов, построенных на базе стека TCP/IP, передают данные в открытом виде. Таким грехом страдают HTTP, SMTP, IMAP, FTP, Telnet, SQL*net и, в том числе, протоколы IP-телефонии. Злоумышленник, который смог перехватить голосовой IP-трафик (а он по умолчанию между шлюзами не шифруется) может без труда восстановить исходные переговоры. Для этого существуют даже автоматизированные средства. Например, утилита vomit (Voice Over Misconfigured Internet Telephones), которая конвертирует данные, полученные в результате перехвата трафика с помощью свободно распространяемого анализатора протоколов tcpdump, в обычный WAV-файл, прослушиваемый с помощью любого компьютерного плейера. Эта утилита позволяет конвертировать голосовые данные, переданные с помощью IP-телефонов Cisco и сжатые с помощью кодека G.711. Мало того, помимо несанкционированного прослушивания злоумышленники могут повторно передать перехваченные голосовые сообщения (или их фрагменты) для достижения своих целей.

Однако сразу хочу отметить, что перехват голосовых данных - не такая простая задача, как кажется на первый взгляд. Злоумышленник должен иметь информацию об адресах шлюзов или абонентских пунктов, используемых VoIP-протоколах (например, H.323) и алгоритмах сжатия (например, G.711). В противном случае, злоумышленнику будет трудно настроить ПО для перехвата трафика или объем перехваченных данных и время для их анализа превысит все допустимые пределы.

Перехват данных может быть осуществлен как изнутри корпоративной сети, так и снаружи. Квалифицированный злоумышленник, имеющий доступ к физической среде передаче данных, может подключить свой IP-телефон к коммутатору и таким образом подслушивать чужие переговоры. Он также может изменить маршруты движения сетевого трафика и стать центральным узлом корпоративной сети через который проходит интересующий его трафик. Причем, если во внутренней сети вы можете с определенной долей вероятности обнаружить несанкционированно подключенное устройство, перехватывающее голосовые данные, то во внешней сети обнаружить ответвления практически невозможно. Поэтому любой незашифрованный трафик, выходящий за пределы корпоративной сети, должен считаться небезопасным.

Отказ в обслуживании

Традиционная телефонная связь всегда гарантирует качество связи даже в случае высоких нагрузок, что не является аксиомой для IP-телефонии. Высокая нагрузка на сеть, в которой передаются оцифрованные голосовые данные, приводит к существенному искажению и даже пропаданию части голосовых сообщений. Поэтому одна из атак на IP-телефонию может заключаться в посылке на сервер IP-телефонии большого числа "шумовых" пакетов, которые засоряют канал передачи данных, а в случае превышения некоторого порогового значения могут даже вывести из строя часть сети IP- телефонии (т.е. атака "отказ в обслуживании"). Что характерно, для реализации такой атаки нет необходимости "изобретать велосипед" - достаточно использовать широкие известные DoS-атаки Land, Ping of Death, Smurf, UDP Flood и т.д. Одним из решений этой проблемы является резервирование полосы пропускания, которого можно достичь с помощью современных протоколов, например, RSVP. Более подробно способы защиты будут рассмотрены далее.

Отказ в обслуживании - серьезная проблема для устройств IP-телефонии. - фонарь

Подмена номера

Для связи с абонентом в обычной телефонной сети вы должны знать его номер, а в IP-телефонии – роль телефонного номера выполняет IP-адрес. Следовательно, возможна ситуация, когда злоумышленник, используя подмену адреса, сможет выдать себя за нужного вам абонента. Именно поэтому задача обеспечения аутентификации не обойдена вниманием во всех существующих VoIP- стандартах и будет рассмотрена чуть позже.

Атаки на абонентские пункты

Необходимо понимать, что абонентские пункты, реализованные на базе персонального компьютера являются менее защищенными устройствами, чем специальные IP-телефоны. Этот тезис также применим и к любым другим компонентам IP-телефонии, построенным на программной основе. Это связано с тем, что на такие компоненты можно реализовать не только специфичные для IP- телефонии атаки. Сам компьютер и его составляющие (операционная система, прикладные программы, базы данных и т.д.) подвержены различным атакам, которые могут повлиять и на компоненты IP-телефонии. Например, Internet-черви Red Code, Nimda, различные троянцы и вирусы, DoS-атаки и их распределенные модификации – все это способно, если не вывести из строя голосовую IP-инфраструктуру, то существенно нарушить ее функционирование. При этом, даже если в самом ПО не найдено уязвимостей (до поры до времени), то используемые им другие программные компоненты третьих фирм (особенно широко известные) могут снизить общую защищенность до нуля. Ведь давно известно общее правило - "защищенность всей системы равна защищенности самого слабого ее звена". Для примера можно привести Cisco CallManager, который использует для своего функционирования Windows 2000 Server, MS Internet Information Server и MS SQL Server, каждый из которых обладает своим букетом дыр.

Атаки на диспетчеры

Злоумышленники могут атаковать и узлы (Gatekeeper в терминах H.323 или Redirect server в терминах SIP), которые хранят информацию о разговорах пользователей (имена абонентов, время, продолжительность, причина завершения звонка и т.д.). Это может быть сделано, как с целью получения конфиденциальной информации о самих разговорах, так и с целью модификации и даже удаления указанных данных. В последнем случае биллинговая система (например, у оператора связи) не сможет правильно выставлять счета своим клиентам, что может нарушить функционирование или нанести ущерб всей инфраструктуре IP-телефонии.

Стандарты IP-телефонии и механизмы их безопасности

Отсутствие единых принятых стандартов в данной области (см. рис.2) не позволяет разработать и универсальные рекомендации по защите устройств IP-телефонии. Каждая рабочая группа или производитель по-своему решает задачи обеспечения безопасности шлюзов и диспетчеров, что приводит к необходимости тщательного их изучения перед выбором адекватных мер по защите.

Безопасность H.323

H.323 - протокол, который позволяет построить VoIP-систему от начала и до конца. H.323 включает в себя ряд спецификаций, в т.ч. и H.235, которая реализует некоторые механизмы безопасности (аутентификацию, целостность, конфиденциальность и невозможность отказа от сообщений) для голосовых данных.

Аутентификация в рамках стандарта H.323 может быть реализована как с помощью алгоритмов симметричной криптографии (в этом случае не требуется никакого предварительного обмена между взаимодействующими устройствами и не так интенсивно нагружается центральный процессор), так и с помощью сертификатов или паролей. Кроме того, спецификация H.235 позволяет использовать в качестве механизма аутентификации IPSec, который также рекомендуется к применению и в других стандартах IP-телефонии.

После установки защищенного соединения, которое происходит через 1300 tcp-порт, узлы, участвующие в обмене голосовыми данными, обмениваются информацией о методе шифрования, которое может быть задействовано на транспортном (шифрование пакетов RTP-протокола) или сетевом (с помощью IPSec) уровне.

Безопасность SIP

Данный протокол, похожий на HTTP и используемый абонентскими пунктами для установления соединения (не обязательно телефонного, но и, например, для игр), не обладает серьезной защитой и ориентирован на применение решений третьих фирм (например, PGP). В качестве механизма аутентификации RFC 2543 предлагает несколько вариантов и, в частности, базовую аутентификацию (как в HTTP) и аутентификацию на базе PGP. Пытаясь устранить слабую защищенность данного протокола, Майкл Томас из компании Cisco Systems разработал проект стандарта IETF, названный "SIP security framework", который описывает внешние и внутренние угрозы для протокола SIP и способы защиты от них. В частности, к таким способам можно отнести защиту на транспортном уровне с помощью TLS или IPSec. Кстати, компания Cisco в своей архитектуре безопасности корпоративных сетей SAFE, очень большое внимание уделяет практическим вопросам защиты IP- телефонии.

Безопасность MGCP

Стандарт MGCP, определенный в RFC 2705 и неприменяемый на оконечных устройствах (шлюзы MGCP могут работать как с компонентами, поддерживающими H.323, так и с компонентами, поддерживающими SIP), использует для защиты голосовых данных протокол ESP спецификации IPSec. Может также использоваться и протокол AH (но только не в сетях IPv6), который обеспечивает аутентификацию и целостность данных (connectionless integrity) и защиту от повторений, передаваемых между шлюзами. В то же время, протокол AH не обеспечивает конфиденциальности данных, которая достигается применением ESP (наряду с другими тремя защитными функциями).

Обеспечение безопасности

Выбор правильной топологии

Не рекомендуется использовать для VoIP-инфраструктуры концентраторы, которые облегчают злоумышленникам перехват данных. Кроме того, т.к. оцифрованный голос обычно проходит по той же кабельной системе и через тоже сетевое оборудование, что и обычные данные, стоит правильно разграничить между ними информационные потоки. Это, например, может быть сделано с помощью механизма VLAN (однако не стоит полагаться только на них). Сервера, участвующие в инфраструктуре IP-телефонии желательно размещать в отдельном сетевом сегменте (см. рис.3), защищенном не только с помощью встроенных в коммутаторы и маршрутизаторы механизмов защиты (списки контроля доступа, трансляция адресов и обнаружение атак), но и с помощью дополнительно установленных средств защиты (межсетевые экраны, системы обнаружения атак, системы аутентификации и т.д.).

Вы должны помнить, что передача голосовых данных по вашей корпоративной сети накладывает на ее проектирование особый отпечаток. Большое внимание вы должны уделить вопросам высокой доступности и отказоустойчивости. Если пользователи еще могут привыкнуть к непродолжительному выходу из строя Web-сервера или почтовой системы, то привыкнуть к нарушению телефонной связи они не смогут. Обычная телефонная сеть так редко выходит из строя, что многие пользователи закономерно наделяют свойством безотказности и ее IP-сестру. Поэтому сбой в работе VoIP- инфраструктуры может подорвать к ней доверие со стороны пользователей, что в свою очередь может привести к отказу от ее использования и нанесению материального ущерба ее собственнику.

Физическая безопасность

Желательно запретить неавторизованный доступ пользователей к сетевому оборудованию, в т.ч. и коммутаторам, и по возможности все неабонентское оборудование разместить в специально оборудованных серверных комнатах. Это позволит предотвратить несанкционированное подключение компьютера злоумышленника. Кроме того, следует регулярно проверять наличие несанкционированно подключенных к сети устройств, которые могут быть "врезаны" напрямую в сетевой кабель. Для определения таких устройств можно использовать различные методы, в т.ч. и сканеры (например, Internet Scanner или Nessus), дистанционно определяющие наличие в сети "чужих" устройств.

Контроль доступа

Еще один достаточно простой способ защиты инфраструктуры VoIP – контроль MAC-адресов. Не разрешайте IP-телефонам с неизвестными MAC-адресами получать доступ к шлюзам и иным элементам IP-сети, передающей голосовые данные. Это позволит предотвратить несанкционированное подключение "чужих" IP-телефонов, которые могут прослушивать ваши переговоры или осуществлять телефонную связь за ваш счет. Разумеется, MAC-адрес можно подделать, но все-таки не стоит пренебрегать такой простой защитной мерой, которая без особых проблем реализуется на большинстве современных коммутаторов и, даже, концентраторов. Узлы (в основном, шлюзы, диспетчеры и мониторы) должны быть настроены таким образом, чтобы блокировать все попытки несанкционированного доступа к ним. Для этого можно воспользоваться как встроенными в операционные системы возможностями, так и продуктами третьих фирм. А так как мы работаем в России, то я рекомендую применять средства, сертифицированные в Гостехкомиссии России, тем более что таких средств немало.

VLAN

Технология виртуальных локальных сетей (VLAN) обеспечивает безопасное разделение физической сети на несколько изолированных сегментов, функционирующих независимо друг от друга. В IP телефонии эта технология используется для отделения передачи голоса от передачи обычных данных (файлов, e-mail и т.д.). Диспетчеры, шлюзы и IP-телефоны помещают в выделенную VLAN для передачи голоса. Как я уже отметил выше, VLAN существенно усложняет жизнь злоумышленникам, но не снимает всех проблем с подслушиванием переговоров. Существуют методы, которые позволяют злоумышленникам перехватывать данные даже в коммутированной среде.

Шифрование

Шифрование должно использоваться не только между шлюзами, но и между IP-телефоном и шлюзом. Это позволит защитить весь путь, который проходят голосовые данные из одного конца в другой. Обеспечение конфиденциальности не только является неотъемлемой частью стандарта H.323, но и реализовано в оборудовании некоторых производителей. Однако этот механизм практически никогда не задействуется. Почему? Потому что качество передачи данных является первоочередной задачей, а непрерывное зашифрование/расшифрование потока голосовых данных требует времени и вносит зачастую неприемлемые задержки в процесс передачи и приема трафика (задержка в 200 . 250 мсек может существенно снизить качество переговоров). Кроме того, как уже было сказано выше, отсутствие единого стандарта не позволяет принять всеми производителями единый алгоритм шифрования. Однако справедливости ради надо сказать, что сложности перехвата голосового трафика пока позволяют смотреть на его шифрование сквозь пальцы.

Кстати, если вы все-таки решитесь использовать шифрование, то помните, что, шифруя голосовые данные, вы скрываете их не только от злоумышленника, но и от средств обеспечения контроля качества (QoS), которые не смогут предоставить им соответствующую полосу пропускания и приоритетное обслуживание. Устранив одну проблему (беззащитность), перед вами встает другая (качество обслуживания). И можно быть уверенным, что при таком раскладе вы предпочтете решение второй проблемы, пренебрегая решением первой. Кстати, шифровать можно тоже не все подряд. Сигнальные протоколы, используемые в IP-телефонии, шифровать не рекомендуется, т.к. в этом случае вы зашифруете и всю служебную информацию, необходимую для поддержания работоспособности всей сети.

Но не стоит сразу отказываться от шифрования - все-таки обезопасить свои переговоры также необходимо. Поэтому стоит с умом подходить к шифрованию VoIP-данных. Например, компания Cisco рекомендует вместо туннеля GRE или применения VPN-концентраторов Cisco VPN 3000 использовать команду Crypto в операционной системе IOS своего оборудования, что позволяет защитить данные при сохранении качества обслуживания. Кроме того, можно использовать выборочное шифрование только для определенных полей в VoIP-пакетах.

Межсетевой экран

Для защиты корпоративной сети обычно используется межсетевые экраны, которые с тем же успехом

могут быть использованы и для защиты VoIP-инфраструктуры. Единственное, что необходимо сделать - добавить ряд правил, учитывающих топологию сети, местоположение установленных компонентов IP-телефонии и т.д. Например, доступ к Cisco CallManager из Internet или демилитаризованной зоны обычно блокируется, однако в случае использования Web- ориентированного управления такой доступ должен быть разрешен, но только для 80-го порта и только для ограниченного диапазона внешних адресов. А для защиты SQL-сервера, входящего в состав Cisco CallManager, можно запретить доступ со всех портов кроме 1433-го.

Кстати, существует два типа межсетевых экранов, которые могут быть использованы для защиты компонентов IP-телефонии. Первый из них, корпоративный, ставится на выходе из корпоративной сети и защищает сразу все ее ресурсы. Примером такого МСЭ является CiscoSecure PIX Firewall. Второй тип - персональный, защищающий только один конкретный узел, на котором может стоять абонентский пункт, шлюз или диспетчер. Примерами таких персональных МСЭ являются RealSecure Desktop Protector или BlackICE PC Protector. Кроме того, некоторые операционные системы (например, Linux или Windows 2000) имеют встроенные персональные межсетевые экраны, что позволяет задействовать их возможности для повышения защищенности инфраструктуры VoIP. В зависимости от используемого стандарта IP-телефонии применение межсетевых экранов может повлечь за собой разные проблемы. Например, после того, как с помощью протокола SIP абонентские пункты обменялись информацией о параметрах соединения, все взаимодействие осуществляется через динамически выделенные порты с номерами больше 1023. В этом случае МСЭ заранее "не знает" о том, какой порт будет использован для обмена голосовыми данными и, как следствие, будет такой обмен блокировать. Поэтому межсетевой экран должен уметь анализировать SIP-пакеты с целью определения используемых для взаимодействия портов и динамически создавать или изменять свои правила. Аналогичное требование предъявляется и для других протоколов IP-телефонии.

Еще одна проблема связан с тем, что не все МСЭ умеют грамотно обрабатывать не только заголовок протокола IP-телефонии, но и его тело данных, т.к. зачастую важная информация находится внутри него. Например, информация об адресах абонентов в протоколе SIP находится именно в теле данных. Неумение межсетевого экрана "вникать в суть" может привести к невозможности обмена голосовыми данными через межсетевой экран или "открытии" в нем слишком большой дыры, которой могут воспользоваться злоумышленники.

Аутентификация

Различные IP-телефоны поддерживают механизмы аутентификации, которые позволяют воспользоваться его возможностями только после предъявления и проверки пароля или персонального номера PIN, разрешающего пользователю доступ к IP-телефону. Однако надо заметить, что данное решение не всегда удобно для конечного пользователя, особенно в условиях ежедневного использования IP-телефона. Возникает обычное противоречие "защищенность или удобство".

RFC 1918 и трансляция адресов

Не рекомендуется использовать для VoIP IP-адреса, доступные из Internet, - это существенно снижает общий уровень безопасность инфраструктуры. Поэтому при возможности используйте адреса, указанные в RFC 1918 (10.x.x.x, 192.168.x.x и т.д.) и немаршрутизируемые в Internet. Если это невозможно, то необходимо задействовать на межсетевом экране, защищающем вашу корпоративную сеть, механизм трансляции адресов (network address translation, NAT).

Системы обнаружения атак

Выше уже было рассказано о некоторых атаках, которые могут нарушить работоспособность VoIP- инфраструктуры. Для защиты от них можно использовать хорошо себя зарекомендовавшие и известные в России средства обнаружения атак (intrusion detection system), которые не только своевременно идентифицируют нападения, но и блокируют их, не давая нанести вред ресурсам корпоративной сети. Такие средства могут защищать как целые сетевые сегменты (например, RealSecure Network Sensor или Snort), так и отдельные узлы (например, CiscoSecure IDS Host Sensor или RealSecure Server Sensor).

IP-телефония все чаще и чаще начинает применяться в компаниях. Она повышает эффективность ведения бизнеса и позволяет осуществлять многие до этого невозможные операции (например, интеграцию с CRM и другими бизнес-приложениями, снижение издержек на построение и эксплуатацию телекоммуникационной инфраструктуры, создание эффективных Call-центров, снижение совокупной стоимости владения системой и т.п.). Однако, активное развитие IP-телефонии сдерживается тем, что вокруг этой технологии циркулирует много слухов о ее низкой безопасности. Компания Cisco Systems доказала, что это не так и данная публикация призвана развенчать сложившиеся мифы о незащищенности IP-телефонии.

Сразу надо заметить, что Cisco - единственный производитель, обеспечивающий защиту инфраструктуры IP-телефонии на всех ее уровнях, начиная от транспортной среды и заканчивая голосовыми приложениями. Это достигается внедрением решений в рамках инициативы Cisco Self-Defending Network. Высокий уровень защищенности решений Cisco Systems подтверждается и независимыми тестовыми лабораториями. В частности, журнал NetworkWorld (http://www.nwfusion.com/reviews/2004/0524voipsecurity.html) протестировал несколько решений по IP-телефониии и только решению Cisco присвоил максимально возможный рейтинг "SECURE" («защищенный»).

1. IP-телефония не защищает от подслушивания разговора

Решения IP-телефонии компании Cisco используют несколько технологий и механизмов, обеспечивающих конфиденциальность проводимых . Во-первых, это выделение голосового трафика в выделенный сегмент сети и разграничение доступа к голосовому потоку путем использования правил контроля доступа на маршрутизаторах и межсетевых экранах. Во-вторых, весь голосовой трафик может быть защищен от несанкционированного прослушивания с помощью технологии построения виртуальных частных сетей (VPN). Протокол IPSec позволяет защитить телефонный разговор, осуществляемый даже через сети открытого доступа, например, Интернет. И, наконец, компания Cisco реализовала в своих IP-телефонах специально разработанный для обеспечения конфиденциальности голосового потока протокол SecureRTP (SRTP), не позволяющий посторонним проникнуть в тайну телефонных переговоров.

2. IP-телефония подвержена заражению червями, вирусами и троянцами

Для защиты инфраструктуры IP-телефонии от заражения различными вредоносными программами компания Cisco предлагает целый ряд защитных мер, позволяющих построить эшелонированную оборону, препятствующую не только внедрению, но и распространению червей, вирусов, троянских коней и других типов вредоносной активности. Первой линией обороны является применение межсетевых экранов и систем обнаружения и предотвращения атак, наряду с антивирусами компаний-партнеров компании Cisco, для разграничения доступа к инфраструктуре IP-телефонии.

Вторая линия обороны строится на использовании антивирусов и систем предотвращения атак на оконечных узлах, участвующих в инфраструктуре IP-телефонии - Cisco IP SoftPhone, Cisco CallManager, Cisco Unity, Cisco IP Contact Center (IPCC) Express, Cisco Personal Assistant, Cisco IP Interactive Voice Response и т.д.

Последняя по счету, но не последняя по важности линия обороны - инициатива Network Admission Control, предложенная компанией Cisco Systems. В рамках этой инициативы все несоответствующие политике безопасности (в т.ч. и с неустановленным антивирусным программным обеспечением) рабочие станции и сервера не смогут получить доступ к корпоративной сети и нанести ущерб ее ресурсам.

3. IP-телефония не защищает от подмены телефонов и серверов управления

Для защиты от устройств, пытающихся замаскироваться под авторизованные IP-телефоны или несанкционированно подключенных к сетевой инфраструктуре, компания Cisco предлагает использовать не только уже упомянутые выше правила контроля доступа на маршрутизаторах и межсетевых экранах, но и развитые средства строгой аутентификации всех абонентов инфраструктуры IP-телефонии (включая сервер управления Call Manager), для подтверждения подлинности которых используются различные стандартизированные протоколы, включая RADIUS, сертификаты PKI Х.509 и т.д.

4. Злоумышленник с административными правами может нарушить функционирование инфраструктуры 1Р-телефонии

В CallManager предусмотрены расширенные возможности по наделению различных системных администраторов только теми правами, которые им нужны для выполнения своих обязанностей. К таким правам могут быть отнесены - доступ к конкретным настройкам только на чтение, полное отсутствие доступа к ним, доступ на изменение и т.д.). Кроме того, все производимые администратором действия фиксируются в специальном журнале регистрации и могут быть проанализированы в любой момент в поисках следов несанкционированной активности.

Управление конфигурацией IP-телефонов и взаимодействие их с CallManager осуществляется по защищенному от несанкционированного доступа каналу, предотвращая любые попытки прочтения или модификации управляющих команд. Для защиты канала управления используются различные стандартизованные протоколы и алгоритмы - IPSec, TLS, SHA-1 и т.д.

5. CallManager незащищен, потому что установлен на платформе Windows

Несмотря на то, что сервер управления инфраструкторой IP-телефонии CallManager установлен на платформе Windows, он не имеет присущих этой платформе слабых мест. Это связано с тем, что CallManager работает под управлением защищенной и оптимизированной версии Windows в которой:

• отключены все ненужные сервисы и учетные записи,
• установлены все необходимые и регулярно обновляемые «заплатки»,
• настроена политика безопасности.

Кроме того, CallManager дополнительно защищается специальными скриптами, входящими в дистибутив и автоматизирующими процесс повышения уровня защищенности сервера управления инфраструктурой IP-телефонии. Дополнительный уровень защиты CallManager от вирусов, червей, троянских коней и других вредоносных программ и атак достигается за счет применения антивируса (например, McAfee) и системы предотвращения атак Cisco Secure Agent, которые блокируют все попытки злоумышленников вывести из строя основной компонент сегмента IP-телефонии.

6. IP-телефонию легко вывести из строя

Несмотря на то, что различные компоненты IP-телефонии потенциально подвержены атакам «отказ в обслуживании», решения компании Cisco Systems предлагают целый ряд защитных мер, предотвращающих как сами DoS-атаки, так и их последствия. Для этого можно использовать как встроенные в сетевое оборудование механизмы обеспечения информационной безопасности, так и дополнительные решения, предлагаемые компанией Cisco Systems:

• Разделение корпоративной сети на непересекающиеся сегменты передачи голоса и данных, что предотвращает появление в «голосовом» участке распространенных атак, в т.ч. и DoS.
• Применение специальных правил контроля доступа на маршрутизаторах и межсетевых экранах, защищающих периметр корпоративной сети и отдельные ее сегменты.
• Применение системы предотвращения атак на узлах Cisco Secure Agent.
• Применение специализированной системы защиты от DoS и DDoS-атак Cisco Guard и Cisco Traffic Anomaly Detector.
• Применение специальных настроек на сетевом оборудовании Cisco, предотвращающих подмену адреса, часто используемую при DoS-атаках, и ограничивающих полосу пропускания, не позволяющую вывести из строя атакуемые ресурсы большим потоком бесполезного трафика.

7. К IP-телефонам можно осуществить несанкционированный доступ

Сами IP-телефоны содержат целый ряд специальных настроек, препятствующих несанкционированному доступу к ним. К таким настройкам можно отнести, например, доступ к функциям телефона только после предъявления идентификатора и пароля или запрет локального изменения настроек и т.д.

С целью предотвращения загрузки на IP-телефон несанкционированно модифицированного программного обеспечения и конфигурационных файлов, их целостность контролируется электронной цифровой подписью и сертификатами Х.509.

8. CallMananger можно перегрузить большим числом звонков

Максимальное число звонков в час на один сервер CallManager составляет до 100000 (в зависимости от конфигурации) и это число может быть увеличено до 250000 при использовании кластера CallManager. При этом в CallManager существуют специальные настройки, ограничивающие число входящих звонков необходимым значением. Кроме того, в случае потери связи с одним из CallManager"ов возможна автоматическая перерегистрация IP-телефона на резервном CallManager, а также автоматическая смена маршрута звонка.

9. В IP-телефонии легко совершить мошенничество

Сервер управления инфраструктурой IP-телефонии CallManager содержит ряд возможностей, позволяющих снизить вероятность осуществления телефонного мошенничества в зависимости от его типа (кража услуг, фальсификация звонков, отказ от платежа и т.п.). В частности, для каждого абонента можно:

• заблокировать звонки как на определенные группы номеров, так и с них,
• заблокировать возможность переадресации звонков на различные типы номеров -городские, мобильные, междугородние, международные и т.д.,
• отфильтровывать звонки по различным параметрам,
• и т.д.

При этом все эти действия осуществляются независимо от того, с какого телефонного аппарата абонент осуществляет звонок. Это реализуется путем аутентификации каждого абонента, получающего доступ к IP-телефону. Если пользователь не проходит процесс подтверждения своей подлинности, то он может звонить только по заранее определенному списку телефонных номеров, например, в скорую помощь, милицию или внутренний отдел поддержки.

10.Традиционная телефония более защищена, чем IP-телефония

Это самый распространенный миф, который существует в области телефонии. Традиционная телефония, разработанная десятилетия назад гораздо менее защищена новой и более совершенной технологии IP-телефонии. В традиционной телефонии гораздо легче осуществить подключение к чужому разговору, подмену номера, «наводнение» звонками и множество других угроз, некоторым из которых нет аналогов в IP-телефонии (например, war dialing). Защита традиционной телефонии обеспечивается гораздо более дорогими средствами и механизмами, чем в IP-телефонии, в которой эти средства встроены в сами компоненты этой технологии. Например, для защиты от прослушивания традиционное использует специальные устройства - скремблеры, централизованное управление которыми невозможно; не говоря уже стоимости их приобретения и установки перед каждым телефонным аппаратом.

IP-телефонии :

1. Прослушивание . В момент передачи конфиденциальной информации о пользователях (идентификаторов, паролей) или конфиденциальных данных по незащищенным каналам существует возможность прослушивания и злоупотребления ими в корыстных целях злоумышленником.
2. Манипулирование данными . Данные, которые передаются по каналам связи, в принципе можно изменить.
3. Подмена данных о пользователе происходит в случае попытки выдачи одного пользователя сети за другого. При этом возникает вероятность несанкционированного доступа к важным функциям системы.
4. Отказ в обслуживании (denial of service - DoS) является одной из разновидностей атак нарушителей, в результате которой происходит вывод из строя некоторых узлов или всей сети. Она осуществляется путем переполнения системы ненужным трафиком, на обработку которого уходят все системные ресурсы. Для предотвращения данной угрозы необходимо использовать средство для распознавания подобных атак и ограничения их воздействия на сеть.

Базовыми элементами в области безопасности являются:

• аутентификация;
• целостность;
• активная проверка.

Применение расширенных средств аутентификации помогает сохранить в неприкосновенности вашу идентификационную информацию и данные. Такие средства могут основываться на информации, которую пользователь знает ( пароль ).

Целостность информации - это способность средств вычислительной техники или автоматизированной системы обеспечивать неизменность информации в условиях случайного и (или) преднамеренного искажения (разрушения). Под угрозой нарушения целостности понимается любое умышленное изменение информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой из одной системы в другую. Когда злоумышленники преднамеренно изменяют информацию, говорится, что целостность информации нарушена. Целостность также будет нарушена, если к несанкционированному изменению приводит случайная ошибка программного или аппаратного обеспечения.

И, наконец, активная проверка означает проверку правильности реализации элементов технологии безопасности и помогает обнаруживать несанкционированное проникновение в сеть и атаки типа DоS. Активная проверка данных действует как система раннего оповещения о различных типах неполадок и, следовательно, позволяет принять упреждающие меры, пока не нанесен серьезный ущерб .

8.2. Методы криптографической защиты информации

Основой любой защищенной связи является криптография . Криптография - это набор методов защиты информационных взаимодействий, то есть отклонений от их нормального, штатного протекания, вызванных злоумышленными действиями различных субъектов, методов, базирующихся на секретных алгоритмах преобразования информации. Кроме того, криптография является важной составляющей для механизмов аутентификации, целостности и конфиденциальности. Аутентификация является средством подтверждения личности отправителя или получателя информации. Целостность означает, что данные не были изменены, а конфиденциальность создает ситуацию, при которой данные не может понять никто, кроме их отправителя и получателя. Обычно криптографические механизмы существуют в виде алгоритма (математической функции) и секретной величины (ключа ). Причем чем больше битов в таком ключе, тем менее он уязвим.

До сих пор не разработаны подходящие методики оценки эффективности кpиптогpафических систем.

Наиболее простой критерий такой эффективности - вероятность раскрытия ключа , или мощность множества ключей (М) . По сути это то же самое, что и кpиптостойкость . Для ее численной оценки можно использовать также и сложность раскрытия шифра путем перебора всех ключей.

Однако этот критерий не учитывает других важных требований к криптосистемам :

• невозможность раскрытия или осмысленной модификации информации на основе анализа ее структуры;
• совершенство используемых протоколов защиты;
• минимальный объем используемой ключевой информации;
• минимальная сложность реализации (в количестве машинных операций), ее стоимость;
• высокая оперативность.

Желательно, конечно, использование некоторых интегральных показателей, учитывающих указанные факторы.

Три основных криптографических метода используются в системах обеспечения безопасности:

• симметричное шифрование ;
• асимметричное шифрование ;
• односторонние хэш-функции .

Все существующие технологии аутентификации, целостности и конфиденциальности созданы на основе именно этих трех методов.

Технология шифрования с секретным ключом (симметричный алгоритм ) требует, чтобы оба участника зашифрованной переписки имели доступ к одному и тому же ключу. Это необходимо, так как отправитель использует ключ для зашифровки сообщения, а получатель применяет этот же ключ для расшифровки. Как следствие, возникает проблема безопасной передачи этого ключа. Алгоритмы симметричного шифрования используют ключи не очень большой длины и могут быстро шифровать большие объемы данных. Порядок использования систем с симметричными ключами выглядит следующим образом:

1. Безопасно создается, распространяется и сохраняется симметричный секретный ключ.
2. Отправитель использует симметричный алгоритм шифрования вместе с секретным симметричным ключом для получения зашифрованного текста.
3. Отправитель передает зашифрованный текст. Симметричный секретный ключ никогда не передается по незащищенным каналам связи.
4. Для восстановления исходного текста получатель применяет к зашифрованному тексту тот же самый симметричный алгоритм шифрования вместе с тем же самым симметричным ключом , который уже есть у получателя.

Наиболее широко распространенным шифром симметричного шифрования является DES ( Data Encryption Standard ), разработанный IBM в 1976 г. и рекомендованный Национальным бюро стандартов США к использованию в открытых секторах экономики.

Алгоритм DES работает следующим образом. Данные представляются в цифровом виде и разбиваются на блоки длинной 64 бита, затем поблочно шифруются. Блок разбивается на левую и правую части. На первом этапе шифрования вместо левой части блока записывается правая, а вместо правой - сумма по модулю 2 (операция XOR ) левой и правой частей. На втором этапе по определенной схеме выполняются побитовые замены и перестановки. Ключ DES имеет длину 64 бита, из которых 56 битов - случайные, а 8 - служебные, используемые для контроля ключа.

Рис. 8.1.

DES имеет два режима работы: ECB (Electronic Code Book ) и CBC ( Cipher Block Chaining ). Режим СВС отличается от обычного тем, что перед шифрованием очередного блока к нему применяется операция "исключающее ИЛИ" с предыдущем блоком. В ситуациях, когда надежность алгоритма DES кажется недостаточной, используется его модификация - Triple DES ( тройной DES ). Строго говоря, существует несколько вариантов Triple DES . Наиболее простой - перешифрование: открытый текст шифруется на первом ключе, полученный шифротекст - на втором, и, наконец, данные, полученные после второго шага, - на третьем. Все три ключа выбираются независимо друг от друга.

IDEA ( International Data Encryption Algorithm ) - еще один блочный шифр с длиной ключа 128 бит . Этот европейский стандарт (от ЕТН, Цюрих) предложен в 1990 г. Алгоритм IDEA по скорости и стойкости к анализу не уступает алгоритму DES .

CAST - это блочный шифр , использующий 128-битовый ключ в США и 40-битный - в экспортном варианте. CAST применяется компанией Northern Telecom (Nortel).

Шифр Skipjack, разработанный Агентством национальной безопасности США ( National Security Agency - NSA ), использует 80-битовые ключи. Это часть проекта Capstone , цель которого - разработка общедоступного криптографического стандарта, удовлетворяющего требованиям правительства США. Capstone включает четыре основных компонента: шифр Skipjack; алгоритм цифровой подписи на базе стандарта DSS ( Digital Signature Standard ); хэш-функцию на базе алгоритма SHA ( Secure Hash Algorithm ); микросхему, реализующую все вышеизложенное (например, Fortezza - PCMCIA -плата, основанная на этой микросхеме).

Шифры RC2 и RC4 разработаны Роном Рейвестом - одним из основателей компании RSA Data Security , и запатентованы этой компанией. Они применяют ключи разной длины, а в экспортируемых продуктах заменяют DES . Шифр RC2 - блочный, с длиной блока 64 бита; шифр RC4 - поточный. По замыслу разработчиков, производительность RC2 и RC4 должна быть не меньше, чем у алгоритма DES .

Всем системам открытого шифрования присущи следующие основные недостатки. Во-первых, принципиальной является надежность канала передачи ключа второму участнику секретных переговоров. Иначе говоря, ключ должен передаваться по секретному каналу. Во-вторых, к службе генерации ключей предъявляются повышенные требования, обусловленные тем, что для n абонентов при схеме взаимодействия "каждый с каждым" требуется n x (n-1)/2 ключей, то есть зависимость числа ключей от числа абонентов является квадратичной.

Для решения вышеперечисленных проблем симметричного шифрования предназначены системы с асимметричным шифрованием, или шифрованием с открытым ключом, которые используют свойства функций с секретом, разработанных Диффи и Хеллманом.

Эти системы характеризуются наличием у каждого абонента двух ключей: открытого и закрытого (секретного). При этом открытый ключ передается всем участникам секретных переговоров. Таким образом, решаются две проблемы: нет нужды в секретной доставке ключа (так как при помощи открытого ключа нельзя расшифровать сообщения, для этого же открытого ключа зашифрованные, и, следовательно, перехватывать открытый ключ нет смысла); отсутствует также квадратичная зависимость числа ключей от числа пользователей - для n пользователей требуется 2n ключей.

Первым шифром, разработанным на принципах асимметричного шифрования , является шифр RSA .

Шифр RSA назван так по первым буквам фамилий его изобретателей: Рона Райвеста (Ривеста), Ади Шамира и Леонарда Элдемана (Алдемана) - основателей компании RSA Data Secutity. RSA - не только самый популярный из асимметричных шифров, но, пожалуй, вообще самый известный шифр . Математическое обоснование RSA таково: поиск делителей очень большого натурального числа, являющегося произведением двух простых, - крайне трудоемкая процедура. По открытому ключу очень сложно вычислить парный ему личный ключ . Шифр RSA всесторонне изучен и признан стойким при достаточной длине ключей. Например, 512 битов для обеспечения стойкости не хватает, а 1024 битов считается приемлемым вариантом. Некоторые утверждают, что с ростом мощности процессоров RSA потеряет стойкость к атаке полным перебором. Однако же увеличение мощности процессоров позволит применить более длинные ключи, что повысит стойкость шифра.

Рис. 8.2.

Шифр действует по следующему алгоритму:

• Первый шаг: случайно выбираются два простых очень больших числа р и q .
• Второй шаг: вычисляются два произведения: n = pq , m = (p-1)(q-1) .
• Третий шаг: выбирается случайное целое Е , не имеющее общих сомножителей с m .
• Четвертый шаг: находится D , такое, что DE = 1 по модулю m .
• Пятый шаг: исходный текст разбивается на блоки длиной Х не более n .
• Шестой шаг: для шифрования сообщения необходимо вычислить С = ХE по модулю n .
• Седьмой шаг: для дешифрования вычисляется Х = СD по модулю n .

Для шифрования необходимо знать пару чисел Е, n , для дешифрования - D, n . Первая пара - открытый ключ , вторая - закрытый. Зная открытый ключ , можно вычислить значение закрытого ключа . Необходимым промежуточным действием этого преобразования является нахождение сомножителей p и q , для чего нужно разложить n на сомножители; эта процедура занимает очень много времени. Именно с огромной вычислительной сложностью связана криптостойкость шифра RSA .

Другим шифром, применяющим асимметричное шифрование , является

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1 Построение сети IP-телефонии

1.1 Транспортные технологии пакетной коммутации

1.2 Уровни архитектуры ІР-телефонии

1.3 Различные подходы к построению сетей IP-телефонии

1.3.1 Сеть на базе протокола Н.323

1.3.2 Сеть на базе протокола SIP

1.3.3 Сеть на базе MGCP

1.4 Сравнение подходов к построению сети ІР-телефонии

1.5 Варианты систем ІР-телефонии (сценарии)

2. Типы угроз в IP-телефонии и методы борьбы с ними

2.1 Типы угроз в IP-телефонии

2.2 Методы криптографической защиты информации

2.3 Защита от прослушивания

2.4 Защищенность сети доступа

2.5 Технологии аутентификации

3. Обеспечение безопасности с точки зрения проверки прав доступа к ресурсам (ААА). Сравнение протоколов TACACS+ и RADIUS

3.1 Непрямая аутентификация

3.2 Технологии ААА на основе протокола TACACS+

3.2.1 Протокол TACACS+

3.2.2 Свойства протокола TACACS+

3.2.3 Процессы ААА в протоколе TACACS+

3.3 Технологии ААА на базе протокола RADIUS

3.3.1 Протокол RADIUS

3.3.2 Свойства и возможности протокола RADIUS

3.3.4 Процесс аудита на базе протокола RADIUS

3.3.5 Сравнение возможностей протоколов TACACS+ и RADIUS

3.3.6 Технические несоответствия с теоретическими характеристиками протоколов TACACS и RADIUS

Заключение

Список использованных источников

Введение

У IP-телефонии есть достаточное количество преимуществ, чтобы вскоре распространиться по всей нашей стране; учитывая экономические аспекты и послание Президента Республики Казахстан Нурсултана Абишевича Назарбаева народу Казахстана «Новое десятилетие, новый экономический подъем, новые возможности Казахстана»: «Лидирующие экономики мира будут функционировать в более сложных, конкурентных условиях и предпримут превентивные меры по подготовке к следующему экономическому циклу, наращивая производительность рабочей силы, инвестирование в инфраструктуру и телекоммуникации, укрепляя финансовые системы, повышая эффективность государственного управления, а также создавая благоприятные условия для развития бизнеса».

VoIP -- система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность.

Осталось в прошлом то время, когда операторы с опасением относились к использованию IP-телефонии, считая уровень защищенности таких сетей низким. Сегодня уже можно говорить о том, что IP-телефония стала неким стандартом в телефонных коммуникациях. Это объясняется удобством, относительной надежностью и относительно невысокой стоимостью IP-телефонии по сравнению с аналоговой связью. Можно утверждать, что IP-телефония повышает эффективность ведения бизнеса и позволяет осуществлять такие ранее недоступные операции, как интеграция с различными бизнес-приложениями.

Если говорить о недостатках и уязвимостях IP-телефонии, прежде всего, следует отметить те же «болезни», какими страдают другие службы, использующие протокол IP. Это подверженность атакам червей и вирусов, DoS-атакам, несанкционированному удаленному доступу и др.

Несмотря на то, что при построении инфраструктуры IP-телефонии данную службу обычно отделяют от сегментов сети, в которых «ходят» не голосовые данные, это еще не является гарантией безопасности. Сегодня большое количество компаний интегрируют IP-телефонию с другими приложениями, например с электронной почтой. С одной стороны, таким образом появляются дополнительные удобства, но с другой -- и новые уязвимости. Кроме того, для функционирования сети IP-телефонии требуется большое число компонентов, таких, как серверы поддержки, коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, IP-телефоны и т. д..

Среди основных угроз, которым подвергается IP-телефонная сеть, можно выделить:

Регистрацию чужого терминала, позволяющую делать звонки за чужой счет;

Подмену абонента;

Завершение сеанса связи;

Отказ в обслуживании;

Удаленный несанкционированный доступ к компонентам инфраструктуры IP-телефонии;

Несанкционированное обновление ПО на IP-телефоне (например, с целью внедрения троянской или шпионской программы);

Взлом биллинговой системы (для операторской телефонии).

Это далеко не весь перечень возможных проблем, связанных с использованием IP-телефонии. Альянс по безопасности VoIP (VOIPSA) разработал документ, описывающий широкий спектр угроз IP-телефонии, который помимо технических угроз включает вымогательство через IP-телефонию, спам и т. д.

И все же основное уязвимое место IP-телефонии -- это набивший оскомину человеческий фактор. Проблема защищенности при развертывании IP-телефонной сети часто отодвигается на задний план, и выбор решения проходит без участия специалистов по безопасности. К тому же специалисты не всегда должным образом настраивают решение, даже если в нем присутствуют надлежащие защитные механизмы, либо приобретаются средства защиты, не предназначенные для эффективной обработки голосового трафика (например, межсетевые экраны могут не понимать фирменный протокол сигнализации, использующийся в решении IP-телефонии). В конце концов, организация вынуждена тратить дополнительные финансовые и людские ресурсы для защиты развернутого решения либо мириться с его незащищенностью .

1 . Построение сети IP -телефонии

1.1 Транспортные технологии пакетной коммутации

Большинство производителей, располагающих широким ассортиментом продукции для пакетной телефонии, занимают «технологически нейтральное» положение и предоставляют покупателю возможность самому выбирать ту технологию, которая лучше всего соответствует его интеграционной стратегии. Основные технологии пакетной передачи речи - Frame Relay, ATM и маршрутизация пакетов IP - различаются эффективностью использования каналов связи, степенью охвата разных участков сети, надежностью, управляемостью, защитой информации и доступа, а также стоимостью .

Рисунок 1.1. Речь по АТМ

Рисунок 1.2. Речь по Frame Relay

Рисунок 1.3. Речь по IP

Транспортная технология ATM уже несколько лет успешно используется в магистральных сетях общего пользования и в корпоративных сетях, а сейчас ее начинают активно использовать и для высокоскоростного доступа по каналам xDSL (для небольших офисов) и SDH/Sonet (для крупных предприятий).

Главные преимущества этой технологии - ее зрелость, надежность и наличие развитых средств эксплуатационного управления сетью. В ней имеются непревзойденные по своей эффективности механизмы управления качеством обслуживания и контроля использования сетевых ресурсов. Однако ограниченная распространенность и высокая стоимость оборудования не позволяют считать ATM лучшим выбором для организации сквозных телефонных соединений от одного конечного узла до другого. Технологии Frame Relay суждено было сыграть в пакетной телефонии ту же роль, что и квазиэлектронным АТС в телефонии с коммутацией каналов: они показали пример эффективной программно управляемой техники, но имели ограниченные возможности дальнейшего развития.

Пользователями недорогих услуг Frame Relay, обеспечивающих вполне предсказуемую производительность, стали многие корпоративные сети, и большинство из них вполне довольны своим выбором. В краткосрочной перспективе технология передачи речи по Frame Relay будет вполне эффективна для организации мультисервисного доступа и каналов дальней связи. Но сети Frame Relay распространены незначительно: как правило, на практике используются некоммутируемые соединения в режиме точка-точка .

Технология передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией пакетов IP привлекает, в первую очередь, своей универсальностью - речь может быть преобразована в поток IP-пакетов в любой точке сетевой инфраструктуры: на магистрали сети оператора, на границе территориально распределенной сети, в корпоративной сети и даже непосредственно в терминале конечного пользователя. В конце концов, она станет наиболее широко распространенной технологией пакетной телефонии, поскольку способна охватить все сегменты рынка, будучи при этом хорошо адаптируемой к новым условиям применения. Несмотря на универсальность протокола IP, внедрение систем IP-телефонии сдерживается тем, что многие операторы считают их недостаточно надежными, плохо управляемыми и не очень эффективными. Но грамотно спроектированная сетевая инфраструктура с эффективными механизмами обеспечения качества обслуживания делает эти недостатки малосущественными. В расчете на порт стоимость систем IP-телефонии находится на уровне (или немного ниже) стоимости систем Frame Relay, и заведомо ниже стоимости оборудования ATM. При этом уже сейчас видно, что цены на продукты IP-телефонии снижаются быстрее, чем на другие изделия, и что происходит значительное обострение конкуренции на этом рынке.

1.2 Уровни архитектуры IP-телефонии

Архитектура технологии Voice over IP может быть упрощенно представлена в виде двух плоскостей. Нижняя плоскость - это базовая сеть с маршрутизацией пакетов IP, верхняя плоскость - это открытая архитектура управления обслуживанием вызовов (запросов связи).

Нижняя плоскость, говоря упрощенно, представляет собой комбинацию известных протоколов Интернет: это - RTP (Real Time Transport Protocol), который функционирует поверх протокола UDP (User Datagram Protocol), расположенного, в свою очередь, в стеке протоколов TCP/IP над протоколом IP.

Таким образом, иерархия RTP/UDP/IP представляет собой своего рода транспортный механизм для речевого трафика. Здесь же отметим, что в сетях с маршрутизацией пакетов IP для передачи данных всегда предусматриваются механизмы повторной передачи пакетов в случае их потери.

При передаче информации в реальном времени использование таких механизмов только ухудшит ситуацию, поэтому для передачи информации, чувствительной к задержкам, но менее чувствительной к потерям, такой как речь и видеоинформация, используется механизм негарантированной доставки информации RTP/UDPD/IP. Рекомендации ITU-Т допускают задержки в одном направлении не превышающие 150 мс. Если приемная станция запросит повторную передачу пакета IP, то задержки при этом будут слишком велики .

Теперь перейдем к верхней плоскости управления обслуживанием запросов связи. Вообще говоря, управление обслуживанием вызова предусматривает принятие решений о том, куда вызов должен быть направлен, и каким образом должно быть установлено соединение между абонентами.

Инструмент такого управления - телефонные системы сигнализации, начиная с систем, поддерживаемых декадно-шаговыми АТС и предусматривающих объединение функций маршрутизации и функций создания коммутируемого разговорного канала в одних и тех же декадно-шаговых искателях. Далее принципы сигнализации эволюционировали к системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам, к многочастотной сигнализации, к протоколам общеканальной сигнализации №7 и к передаче функций маршрутизации в соответствующие узлы обработки услуг Интеллектуальной сети.

В сетях с коммутацией пакетов ситуация более сложна. Сеть с маршрутизацией пакетов IP принципиально поддерживает одновременно целый ряд разнообразных протоколов маршрутизации .

Такими протоколами на сегодня являются: RIP - Routing Information Protocol, IGRP - Interior Gateway Routing Protocol, EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, IS-IS - Intermediate System-to- intermediate System, OSPF - Open Shortest Path First, BGP - Border Gateway Protocol и др. Точно так же и для IP-телефонии разработан целый ряд протоколов.

Наиболее распространенным является протокол, специфицированный в рекомендации Н.323 ITU-T, в частности, потому, что он стал применяться раньше других протоколов, которых, к тому же, до внедрения Н.323 вообще не существовало.

Другой протокол плоскости управления обслуживанием вызова - SIP - ориентирован на то, чтобы сделать оконечные устройства и шлюзы более интеллектуальными и поддерживать дополнительные услуги для пользователей.

Еще один протокол - SGCP - разрабатывался, начиная с 1998 года, для того, чтобы уменьшить стоимость шлюзов за счет реализации функций интеллектуальной обработки вызова в централизованном оборудовании. Протокол IPDC очень похож на SGCP, но имеет много больше, чем SGCP, механизмов эксплуатационного управления (ОАМ&Р). В конце 1998 года рабочая группа MEGACO комитета IETF разработала протокол MGCP, базирующийся, в основном, на протоколе SGCP, но с некоторыми добавлениями в части ОАМ&Р.

Рабочая группа MEGACO не остановилась на достигнутом, продолжала совершенствовать протокол управления шлюзами и разработала более функциональный, чем MGCP, протокол MEGACO .

1.3 Различные подходы к построению сетей IP-телефонии

Чтобы стало понятно, чем конкретно отличаются друг от друга протоколы, кратко рассмотрю архитектуру сетей, построенных на базе этих протоколов, и процедуры установления и завершения соединения с их использованием .

1.3 .1 Сеть на базе протокола Н.323

Первый в истории подход к построению сетей IP-телефонии на стандартизованной основе предложен Международным союзом электросвязи (ITU) в рекомендации Н.323. Сети на базе протоколов Н.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на сети передачи данных.

В частности, процедура установления соединения в таких сетях IP-телефонии базируется на рекомендации Q.931 и аналогична процедуре, используемой в сетях ISDN.

Рекомендация Н.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который предназначен не просто для передачи речевой информации по IP-сетям с коммутацией пакетов. Его цель - обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. Речевой трафик - это только одно из приложений Н.323, наряду с видеоинформацией и данными.

Вариант построения сетей IP-телефонии, предложенный Международным союзом электросвязи в рекомендации Н.323, хорошо подходит тем операторам местных телефонных сетей, которые заинтересованы в использовании сети с коммутацией пакетов (IP-сети) для предоставления услуг междугородной и международной связи. Протокол RAS, входящий в семейство протоколов Н.323, обеспечивает контроль использования сетевых ресурсов, поддерживает аутентификацию пользователей и может обеспечивать начисление платы за услуги.

На рисунке 1.4 представлена архитектура сети на базе рекомендации Н.323. Основными устройствами сети являются: терминал (Terminal), шлюз (Gateway), привратник (Gatekeeper) и устройство управления конференциями (Multipoint Control Unit- MCU).

Рисунок 1.4. Архитектура сети Н.323

Терминал Н.323 - оконечное устройство пользователя сети IP-телефонии, которое обеспечивает двухстороннюю речевую (мультимедийную) связь с другим терминалом Н.323, шлюзом или устройством управления конференциями .

Шлюз IP-телефонии реализует передачу речевого трафика по сетям с маршрутизацией пакетов IP по протоколу Н.323. Основное назначение шлюза - преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТФОП, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP. Кроме того, шлюз преобразует сигнальные сообщения систем сигнализации DSS1 и ОКС7 в сигнальные сообщения Н.323 и производит обратное преобразование в соответствии с рекомендацией ITU H.246.

В привратнике сосредоточен весь интеллект сети IP-телефонии.

Сеть, построенная в соответствии с рекомендацией Н.323, имеет зонную архитектуру (рисунок 1.5). Привратник выполняет функции управления одной зоной сети IP-телефонии, в которую входят: терминалы, шлюзы, устройства управления конференциями, зарегистрированные у данного привратника. Отдельные фрагменты зоны сети Н.323 могут быть территориально разнесены и соединяться друг с другом через маршрутизаторы.

Рисунок 1.5. Зона сети Н.323

Наиболее важными функциями привратника являются:

Регистрация оконечных и других устройств;

Контроль доступа пользователей системы к услугам IP-телефонии при помощи сигнализации RAS;

Преобразование вызываемого пользователя (объявленного имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP (IP адрес + номер порта TCP);

Контроль, управление и резервирование пропускной способности сети;

Ретрансляция сигнальных сообщений Н.323 между терминалами.

В одной сети IP-телефонии, отвечающей требованиям рекомендации ITU Н.323, может находиться несколько привратников, взаимодействующих друг с другом по протоколу RAS.

Кроме основных функций, определенных рекомендацией Н.323, привратник может отвечать за аутентификацию пользователей и начисление платы (биллинг) за телефонные соединения. Устройство управления конференциями обеспечивает возможность организации связи между тремя или более участниками .

Рекомендация Н.323 предусматривает три вида конференции (рисунок 1.6): централизованная (т.е. управляемая MCU, с которым каждый участник конференции соединяется в режиме точка-точка), децентрализованная (когда каждый участник конференции соединяется с остальными ее участниками в режиме точка-группа точек) и смешанная.

Преимуществом централизованной конференции является сравнительно простое терминальное оборудование, недостатком - большая стоимость устройства управления конференциями.

Для децентрализованной конференции требуется более сложное терминальное оборудование и желательно, чтобы в сети IP поддерживалась передача пакетов IP в режиме многоадресной рассылки (IP multicasting). Если этот режим в сети не поддерживается, терминал должен передавать речевую информацию каждому из остальных участников конференции в режиме точка-точка.

Устройство управления конференциями состоит из одного обязательного элемента - контроллера конференций (Multipoint Controller - МС), и, кроме того, может включать в себя один или более процессоров для обработки пользовательской информации (Multipoint Processor - МР). Контроллер может быть физически совмещен с привратником, шлюзом или устройством управления конференциями, а последнее, в свою очередь, может быть совмещено со шлюзом или привратником.

Рисунок. 1.6. Виды конференции в сетях Н.323

Контроллер конференций используется для организации конференции любого вида. Он организует обмен между участниками конференции данными о режимах, поддерживаемых их терминалами, и указывает, в каком режиме участники конференции могут передавать информацию, причем в ходе конференции этот режим может изменяться, например, при подключении к ней нового участника.

Так как контроллеров в сети может быть несколько, для каждой вновь создаваемой конференции должна быть проведена специальная процедура выявления того контроллера, который будет управлять данной конференцией.

При организации централизованной конференции, кроме контроллера МС, должен использоваться процессор МР, обрабатывающий пользовательскую информацию. Процессор МР отвечает за переключение или смешивание речевых потоков, видеоинформации и данных. Для децентрализованной конференции процессор не нужен .

Существует еще один элемент сети Н.323 - прокси-сервер Н.323, т.е. сервер-посредник. Этот сервер функционирует на прикладном уровне и может проверять пакеты с информацией, которой обмениваются два приложения.

Прокси-сервер может определять, с каким приложением (Н.323 или другим) ассоциирован вызов, и осуществлять нужное соединение. Прокси-сервер выполняет следующие ключевые функции:

Подключение через средства коммутируемого доступа или локальные сети терминалов, не поддерживающих протокол резервирования ресурсов (RSVP). Два таких прокси-сервера могут образовать в IP-сети туннельное соединение с заданным качеством обслуживания;

Маршрутизацию трафика Н.323 отдельно от обычного трафика данных;

Обеспечение совместимости с преобразователем сетевых адресов, поскольку допускается размещение оборудования Н.323 в сетях с пространством адресов частных сетей;

Защиту доступа - доступность только для трафика Н.323.

Протокол RAS (Registration Admission Status) обеспечивает взаимодействие оконечных и других устройств с привратником.

Основными функциями протокола являются: регистрация устройства в системе, контроль его доступа к сетевым ресурсам, изменение полосы пропускания в процессе связи, опрос и индикация текущего состояния устройства. В качестве транспортного протокола используется протокол с негарантированной доставкой информации UDP.

Протокол Н.225.0 (Q.931) поддерживает процедуры установления, поддержания и разрушения соединения. В качестве транспортного протокола используется протокол с установлением соединения и гарантированной доставкой информации TCP.

По протоколу Н.245 происходит обмен между участниками соединения информацией, которая необходима для создания логических каналов. По этим каналам передается речевая информация, упакованная в пакеты RTP/UDP/IP.

Выполнение процедур, предусмотренных протоколом RAS, является начальной фазой установления соединения с использованием сигнализации Н.323. Далее следуют фаза сигнализации Н.225.0 (Q.931) и обмен управляющими сообщениями Н.245. Разрушение соединения происходит в обратной последовательности: в первую очередь закрывается управляющий канал Н.245 и сигнальный канал Н.225.0, после чего привратник по каналу RAS оповещается об освобождении ранее занимавшейся полосы пропускания .

Сложность протокола Н.323 демонстрирует рисунок 1.7, на котором представлен упрощенный сценарий установления соединения между двумя пользователями. В данном сценарии предполагается, что конечные пользователи уже знают IP-адреса друг друга. В обычном случае этапов бывает больше, поскольку в установлении соединения участвуют привратники и шлюзы.

Рассмотрим шаг за шагом этот упрощенный сценарий.

1) Оконечное устройство пользователя А посылает запрос соединения - сообщение SETUP - к оконечному устройству пользователя В на ТСР-порт1720;

2) Оконечное устройство вызываемого пользователя В отвечает на сообщение SETUP сообщением ALERTING, означающим, что устройство свободно, а вызываемому пользователю подается сигнал о входящем вызове;

3) После того, как пользователь В принимает вызов, к вызывающей стороне А передается сообщение CONNECT с номером ТСР-порта управляющего канала Н.245;

4) Оконечные устройства обмениваются по каналу Н.245 информацией о типах используемых речевых кодеков (G.729, G.723.1 и т.д.), а также о других функциональных возможностях оборудования, и оповещают друг друга о номерах портов RTP, на которые следует передавать информацию;

5) Открываются логические каналы для передачи речевой информации;

6) Речевая информация передаётся в обе стороны в сообщениях протокола RTP; кроме того, ведется контроль передачи информации при помощи протокола RTCP.

Рисунок 1.7. Упрощённый сценарий установления соединения в сети Н.323

Приведенная процедура обслуживания вызова базируется на протоколе Н.323 версии 1. Версия 2 протокола Н.323 позволяет передавать информацию, необходимую для создания логических каналов, непосредственно в сообщении SETUP протокола Н.225.0 без использования протокола Н.245.

Такая процедура называется «быстрый старт» (Fast Start) и позволяет сократить количество циклов обмена информацией при установлении соединения. Кроме организации базового соединения, в сетях Н.323 предусмотрено предоставление дополнительных услуг в соответствии с рекомендациями ITU H.450.X .

Следует отметить еще одну важную проблему - качество обслуживания в сетях Н.323. Оконечное устройство, запрашивающее у привратника разрешение на доступ, может, используя поле transportQoS в сообщении ARQ протокола RAS, сообщить о своей способности резервировать сетевые ресурсы.

Рекомендация Н.323 определяет протокол резервирования ресурсов (RSVP) как средство обеспечения гарантированного качества обслуживания, что предъявляет к терминалам требование поддержки протокола RSVP. К сожалению, протокол RSVP используется отнюдь не повсеместно, что оставляет сети Н.323 без основного механизма обеспечения гарантированного качества обслуживания. Это - общая проблема сетей IP-телефонии, характерная не только для сетей Н.323.

1.3.2 Сеть на базе протокола SIP

Второй подход к построению сетей IP-телефонии, предложенный рабочей группой MMUSIC комитета IETF в документе RFC 2543, основан на использовании протокола SIP - Session Initiation Protocol .

SIP представляет собой текстоориентированный протокол, который является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом Internet Engineering Task Force (IETF).

Эта архитектура также включает в себя протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP, RFC 2205), транспортный протокол реального времени (Real-Time Transport Protocol, RTP, RFC 1889), протокол передачи потоков в реальном времени (Real-Time Streaming Protocol, RTSP, RFC 2326), протокол описания параметров связи (Session Description Protocol, SDP, RFC 2327), протокол уведомления о связи (Session Announcement Protocol, SAP). Однако функции протокола SIP не зависят от любого из этих протоколов.

Сразу следует отметить, что хотя на сегодня наиболее широкое распространение получил протокол Н.323, всё большее количество производителей старается предусмотреть в своих новых продуктах поддержку протокола SIP.

Пока это - единичные явления и серьезной конкуренции протоколу Н.323 они составить не могут. Однако, учитывая темпы роста популярности протокола SIP, весьма вероятно, что в ближайшем будущем решения на его базе займут значительную нишу рынка IP-телефонии.

Подход SIP к построению сетей IP-телефонии намного проще в реализации, чем Н.323, но меньше подходит для организации взаимодействия с телефонными сетями. В основном это связано с тем, что протокол сигнализации SIP, базирующийся на протоколе HTTP, плохо согласуется с системами сигнализации, используемыми в ТфОП. Поэтому протокол SIP более подходит поставщикам услуг Интернет для предоставления услуги IP-телефонии, причем эта услуга будет являться всего лишь частью пакета услуг.

Тем не менее, протокол SIP поддерживает услуги интеллектуальной сети (IN), такие как преобразование (мэппинг) имён, переадресация и маршрутизация, что существенно для использования SIP в качестве протокола сигнализации в сети общего пользования, где приоритетной задачей оператора является предоставление широкого спектра телефонных услуг.

Другой важной особенностью протокола SIP является поддержка мобильности пользователя, т.е. его способности получать доступ к заказанным услугам в любом месте и с любого терминала, а также способности сети идентифицировать и аутентифицировать пользователя при его перемещении из одного места в другое.

Это свойство SIP не уникально, и, например, протокол Н.323 тоже в значительной степени поддерживает такую возможность. Сейчас настал момент, когда эта возможность станет главной привлекательной чертой сетей IP-телефонии нового поколения. Данный режим работы потребует дистанционной регистрации пользователей на сервере идентификации и аутентификации .

Перейдем непосредственно к архитектуре сетей, базирующихся на протоколе SIP (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8. Пример сети на базе протокола SIP

Сеть SIP содержит основные элементы трех видов: агенты пользователя, прокси-серверы и серверы переадресации.

Агенты пользователя (User Agent или SIP client) являются приложениями терминального оборудования и включают в себя две составляющие: агент пользователя - клиент (User Agent Client - UAC) и агент пользователя - сервер (User Agent Server - UAS), иначе известные как клиент и сервер соответственно.

Клиент UAC инициирует SIP-запросы, т.е. выступает в качестве вызывающей стороны. Сервер UAS принимает запросы и возвращает ответы, т.е. выступает в качестве вызываемой стороны.

Кроме того, существует два типа сетевых серверов SIP: прокси-серверы (серверы-посредники) и серверы переадресации.

Серверы SIP могут работать как в режиме с сохранением состояний текущих соединений (statefull), так и в режиме без сохранения состояний текущих соединений (stateless).

Сервер SIP, функционирующий в режиме stateless, может обслужить сколь угодно большое количество пользователей, в отличие от привратника Н.323, который может одновременно работать с ограниченным количеством пользователей.

Прокси-сервер (Proxy-server) действует «от имени других клиентов» и содержит функции клиента (UAC) и сервера (UAS). Этот сервер интерпретирует и может перезаписывать заголовки запросов перед отправкой их к другим серверам (рисунок 1.9). Ответные сообщения следуют по тому же пути обратно к прокси-серверу, а не к клиенту.

Рисунок 1.9. Сеть SIP с прокси-сервером

На рисунке 1.9 представлен алгоритм установления соединения с помощью протокола SIP при участии прокси-сервера:

1) Прокси-сервер принимает запрос соединения INVITE от оборудования вызывающего пользователя;

2) Прокси-сервер устанавливает местонахождение клиента с помощью сервера определения местоположения (location server);

3) Прокси-сервер передает запрос INVITE вызываемому пользователю;

4) Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает прокси-серверу сообщение о том, что запрос INVITE обрабатывается (код 100). Прокси-сервер, в свою очередь, направляет эту информацию оборудованию вызывающего пользователя;

5) Когда вызываемый абонент принимает вызов, его оборудование извещает об этом прокси-сервер (код 200), который переправляет информацию о том, что вызов принят, к оборудованию вызывающего пользователя;

6) Вызывающая сторона подтверждает установление соединения передачей запроса АСК, которое прокси-сервер переправляет вызываемой стороне. Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией .

Сервер переадресации (Redirect server) определяет текущее местоположение вызываемого абонента и сообщает его вызывающему пользователю (рисунок 1.10). Для определения текущего местоположения вызываемого абонента сервер переадресации обращается к серверу определения местоположения, принципы работы которого в документе RFC 2543 не специфицированы.

Алгоритм установления соединения с использованием протокола SIP при участии сервера переадресации выглядит следующим образом:

1) Сервер переадресации принимает от вызывающей стороны запрос соединения INVITE и связывается с сервером определения местонахождения, который выдает текущий адрес вызываемого клиента;

2) Сервер переадресации передает этот адрес вызывающей стороне. В отличие от прокси-сервера, запрос INVITE к оборудованию вызываемого пользователя сервер переадресации не передает;

3) Оборудование вызывающего пользователя подтверждает завершение транзакции с сервером переадресации запросом АСК;

5) Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает вызывающему оборудованию сообщение о том, что запрос INVITE обрабатывается (код 100);

6) Когда вызываемый абонент принимает вызов, об этом извещается оборудование вызывающего пользователя (код 200).Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией.

Рисунок 1.10. Сеть SIP с сервером переадресации

Существует также и безсерверный вариант соединения, когда один терминал может передать запрос другому терминалу непосредственно .

Сигнализация SIP дает возможность пользовательским агентам и сетевым серверам определять местоположение, выдавать запросы и управлять соединениями.

INVITE - запрос привлекает пользователя или услугу к участию в сеансе связи и содержит описание параметров этой связи. С помощью этого запроса пользователь может определить функциональные возможности терминала своего партнера по связи и начать сеанс связи, используя ограниченное число сообщений и подтверждений их приема.

АСК - запрос подтверждает прием от вызываемой стороны ответа на команду INVITE и завершает транзакцию.

OPTIONS - запрос позволяет получить информацию о функциональных возможностях пользовательских агентов и сетевых серверов. Однако этот запрос не используется для организации сеансов связи.

BYE - запрос используется вызывающей и вызываемой сторонами для разрушения соединения. Перед тем как разрушить соединение, пользовательские агенты отправляют этот запрос к серверу, сообщая о намерении прекратить сеанс связи.

CANCEL - запрос позволяет пользовательским агентам и сетевым серверам отменить любой ранее переданный запрос, если ответ на нее еще не был получен .

1. 3.3 Сеть на базе MGCP

Третий подход к построению сетей IP-телефонии, основанный на использовании протокола MGCP, также предложен комитетом IETF, рабочей группой MEGACO.

При разработке этого протокола рабочая группа MEGACO опиралась на сетевую архитектуру, содержащую основные функциональные блоки трех видов (рисунок 1.11):

Шлюз - Media Gateway (MG), который выполняет функции преобразования речевой информации, поступающей со стороны ТфОП с постоянной скоростью передачи, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP (кодирование и упаковку речевой информации в пакеты RTP/UDP/IP, а также обратное преобразование);

Контроллер шлюзов - Call Agent, которой выполняет функции управления шлюзами;

Шлюз сигнализации - Signaling Gateway (SG), который обеспечивает доставку сигнальной информации, поступающей со стороны ТфОП, к контроллеру шлюзов и перенос сигнальной информации в обратном направлении.

Таким образом, весь интеллект функционально распределенного шлюза сосредоточен в контроллере, функции которого могут быть распределены между несколькими компьютерными платформами .

Рисунок 1.11. Архитектура сети на базе протокола MGCP

Шлюз сигнализации выполняет функции STP - транзитного пункта сети сигнализации ОКС7. Сами шлюзы выполняют только функции преобразования речевой информации. Один контроллер управляет одновременно несколькими шлюзами.

В сети могут присутствовать несколько контроллеров. Предполагается, что они синхронизованы между собой и согласованно управляют шлюзами, участвующими в соединении. Вместе с тем, MEGACO не определяет протокола для синхронизации работы контроллеров.

В ряде работ, посвященных исследованию возможностей протокола MGCP, для этой цели предлагается использовать протоколы Н.323, SIP или ISUP/IP. Сообщения протокола MGCP переносятся протоколом без гарантированной доставки сообщений UDP. Рабочая группа SIGTRAN комитета IETF в настоящее время разрабатывает механизм взаимодействия контроллера шлюзов и шлюза сигнализации.

Шлюз сигнализации должен принимать поступающие из ТфОП пакеты трех нижних уровней системы сигнализации ОКС7 (уровней подсистемы переноса сообщений МТР) и передавать сигнальные сообщения верхнего, пользовательского, уровня к контроллеру шлюзов. Шлюз сигнализации также должен уметь передавать по IP-сети приходящие из ТфОП сигнальные сообщения Q.931.

Основное внимание рабочей группы SIGTRAN уделяется вопросам разработки наиболее эффективного механизма передачи сигнальной информации по IP-сетям.

Следует отметить, что существует несколько причин, по которым пришлось отказаться от использования для этой цели протокола TCP. Рабочая группа SIGTRAN предлагает использовать для передачи сигнальной информации протокол Stream Control Transport Protocol (SCTP), имеющий ряд преимуществ перед протоколом ТСР, основным из которых является значительное снижение времени доставки сигнальной информации и, следовательно, времени установления соединения - одного из важнейших параметров качества обслуживания.

Если в ТфОП используется сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК), то сигналы сначала поступают вместе с пользовательской информацией в транспортный шлюз, а затем передаются в контроллер шлюзов без посредничества шлюза сигнализации .

Отметим, что протокол MGCP является внутренним протоколом для обмена информацией между функциональными блоками распределенного шлюза, который извне представляется одним шлюзом. Протокол MGCP является master/slave протоколом. Это означает, что контроллер шлюзов является ведущим, а сам шлюз - ведомым устройством, которое должно выполнять все команды, поступающие от контроллера Call Agent.

Вышеописанное решение обеспечивает масштабируемость сети и простоту управления сетью через контроллер шлюзов. Шлюзы не должны быть интеллектуальными устройствами, требуют меньшей производительности процессоров и, следовательно, становятся менее дорогими. Кроме того, очень быстро вводятся новые протоколы сигнализации или дополнительные услуги, так как эти изменения затрагивают только контроллер шлюзов, а не сами шлюзы.

Третий подход, предлагаемый организацией IETF (рабочая группа MEGACO), хорошо подходит для развертывания глобальных сетей IP-телефонии, приходящих на смену традиционным телефонным сетям.

Рассмотрим алгоритмы установления и разрушения соединения с использованием протокола MGCP. Первый пример охватывает взаимодействие протокола MGCP с протоколом ОКС7 (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12. Установление и разрушение соединения с использованием протокола MGCP (Пример 1)

1) От телефонной станции АТС-А к шлюзу сигнализации SG1 по общему каналу сигнализации поступает запрос соединения в виде сообщения IAM протокола ISUP. На рисунке 1.12 шлюз сигнализации SG1 и SG2 совмещены с транспортными шлюзами TGW1 и TGW2 соответственно. Шлюз SG1 передает сообщение IAM к контроллеру шлюзов, который обрабатывает запрос и определяет, что вызов должен быть направлен к АТС-Б посредством шлюза TGW2.

2) Контроллер резервирует порт шлюза TGW1 (разговорный канал). С этой целью он передает к шлюзу команду CreateConnection. Отметим, что порт шлюза TGW1 может только принимать информацию (режим «recvonly»), так как он еще не осведомлен о том, по какому адресу и каким образом ему следует передавать информацию.

3) В ответе на эту команду шлюз TGW1 возвращает описание параметров сеанса связи.

4) Приняв ответ шлюза TGW1, контроллер передает команду CRCX второму шлюзу TGW2 с целью зарезервировать порт в этом шлюзе.

5) Шлюз TGW2 выбирает порт, который будет участвовать в соединении, и подтверждает прием команды CRCX. При помощи двух команд CRCX создается однонаправленный разговорный канал для передачи вызывающему абоненту акустических сигналов или речевых подсказок и извещений. В то же время, порт шлюза TGW2 уже может не только принимать, но и передавать информацию, так как он получил описание параметров связи от встречного шлюза.

7) На сообщение IAM станция АТС-Б отвечает подтверждением АСМ, которое немедленно пересылается к станции АТС-А.

8) После того как вызываемый абонент примет вызов, АТС-Б передает к контроллеру шлюзов сообщение ANM.

10) Шлюз TGW1 выполняет и подтверждает изменение режима.

11) Контроллер передает сообщение ANM к АТС-А, после чего начинается разговорная фаза соединения.

12) Завершение разговорной фазы происходит следующим образом. В нашем случае вызвавший абонент Б дает отбой первым. АТС-Б передает через шлюз сигнализации сообщение REL к контроллеру шлюзов.

13) Приняв сообщение REL, контроллер шлюзов завершает соединение с вызванным абонентом.

14) Шлюз подтверждает завершение соединения и передает к контроллеру собранные за время соединения статистические данные.

15) Контроллер шлюзов передает сообщение RLC к АТС-Б с целью подтвердить разъединение.

16) Параллельно контроллер завершает соединение с вызвавшей стороной

17) ШлюзТGW1 подтверждает завершение соединения и передает к контроллеру собранные за время соединения статистические данные.

18) АТС-А подтверждает завершение соединения передачей сообщения RLC, после чего соединение считается разрушенным .

Рисунок 1.13. Установление и разрушение соединения с использованием протокола MGCP (Пример 2)

Второй пример иллюстрирует взаимодействие протокола MGCP с протоколами ОКС7 и Н.323 (рисунок 1.13).

1) С телефонной станции АТС-А к шлюзу сигнализации SG1 по общему каналу сигнализации поступает запрос соединения (сообщение IAM). На рисунке 1.13 шлюз сигнализации SG1 также совмещен с транспортным шлюзом TGW1. Шлюз SG1 передает сообщение IAM контроллеру шлюзов, который обрабатывает запрос и определяет, что вызов должен быть направлен к оконечному устройству вызываемого пользователя - терминалу Н.323.

2) Контроллер шлюзов резервирует порт шлюза TGW1 (разговорный канал). С этой целью он передает к шлюзу команду CreateConnec-tion. И в этом примере порт шлюза TGW1 может только принимать информацию (режим «recvonly»).

3) В ответе на принятую команду шлюз TGW1 возвращает описание параметров связи.

4) Приняв ответ от шлюза TGW1, контроллер передает к привратнику сети Н.323 сообщение ARQ с alias адресом вызываемого абонента.

5) В ответ на сообщение ARQ привратник передает сообщение ACF с указанием транспортного адреса своего сигнального канала.

6) Контроллер передает запрос соединения SETUP на транспортный адрес сигнального канала привратника, при этом используется процедура Fast Start. Привратник пересылает сообщение SETUP к вызываемому терминалу.

7) Вызываемый терминал передает запрос допуска к ресурсам сети ARQ.

8) В ответ на запрос ARQ привратник передает подтверждение запроса ACF.

9) Вызываемый терминал передает сообщение ALERTING, которое привратник маршрутизирует к контроллеру шлюзов. При этом вызываемому пользователю подается визуальный или акустический сигнал о входящем вызове, а вызывающему пользователю подается индикация того, что вызываемый пользователь не занят и получает сигнал о вызове.

10) Контроллер преобразует сообщение ALERTING в сообщение АСМ, которое немедленно пересылается к АТС-А.

11) После того как вызываемый пользователь примет входящий вызов, контроллер получит сообщение CONNECT.

12) Контроллер шлюзов меняет в шлюзе TGW1 режим «recvonly» на полнодуплексный режим.

13) Шлюз TGW1 выполняет и подтверждает изменение режима соединения.

14) Контроллер передает сообщение ANM к АТС-А, после чего начинается разговорная фаза соединения, в ходе которой оборудование вызвавшего пользователя передает речевую информацию, упакованную в пакеты RTP/UDP/IP, на транспортный адрес RTP-канала терминала вызванного абонента, а тот передает пакетированную речевую информацию на транспортный адрес RTP-канала терминала вызвавшего абонента. При помощи канала RTCP ведется контроль передачи информации по RTP каналу.

15) После окончания разговорной фазы начинается фаза разрушения соединения. Оборудование пользователя, инициирующего разрушение соединения, должно прекратить передачу речевой информации, закрыть логические каналы и передать сообщение RELEASE COMPLETE, после чего сигнальный канал закрывается.

16) Контроллер шлюзов передает сообщение RELEASE к АТС-А с целью завершения соединения.

17) Кроме того, контроллер передает к шлюзу команду DLCX.

18) Шлюз подтверждает завершение соединения и передает к контролеру собранные за время соединения статистические данные.

19) После вышеописанных действий контроллер и оконечное оборудование извещают привратник об освобождении занимавшейся полосы пропускания. С этой целью каждый из участников соединения посылает привратнику по каналу RAS запрос выхода из соединения DRQ, на который привратник должен передать подтверждение DCF.

20) От АТС-А приходит подтверждение разъединения RLC, после чего соединение считается разрушенным .

Следует заметить, что алгоритм взаимодействия протоколов SIP и MGCP не сильно отличается от вышеописанного алгоритма.

Рабочая группа MEGACO комитета IETF продолжает работу по усовершенствованию протокола управления шлюзами, в рамках которой разработан более функциональный, чем MGCP, протокол MEGACO.

Международный союз электросвязи в проекте версии 4 рекомендации Н.323 ввел принцип декомпозиции шлюзов. Управление функциональными блоками распределенного шлюза будет осуществляться контроллером шлюза - Media Gateway Controller - при помощи адаптированного к Н.323 протокола MEGACO, который в рекомендации Н.248 назван Gateway Control Protocol.

Сообщения протокола MEGACO отличаются от сообщений протокола MGCP, но процедуры установления и разрушения соединений с использованием обоих протоколов идентичны, поэтому описание процедуры установления соединения на базе протокола MEGACO здесь не приводится.

1.4 Сравнение подходов к построению сети IP-телефонии

ip телефония криптографический аутентификация tacacs+

В настоящее время для построения хорошо функционирующих и совместимых с ТфОП сетей IP-телефонии подходят протоколы Н.323 и MGCP. Как уже отмечалось, протокол SIP несколько хуже взаимодействует с системами сигнализации, используемыми в ТфОП .

Подход, основанный на использовании протокола MGCP, обладает весьма важным преимуществом перед подходом, предложенным ITU в рекомендации Н.323: поддержка контроллером шлюзов сигнализации ОКС7 и других видов сигнализации, а также прозрачная трансляция сигнальной информации по сети IP-телефонии.

Основным недостатком третьего из приведенных в данном параграфе подходов является незаконченность стандартов.

Функциональные составляющие распределенных шлюзов, разработанные разными фирмами-производителями телекоммуникационного оборудования, практически несовместимы.

Функции контроллера шлюзов точно не определены. Не стандартизированы механизмы переноса сигнальной информации от шлюза сигнализации к контроллеру и в обратном направлении.

К недостаткам можно отнести также отсутствие стандартизированного протокола взаимодействия между контроллерами. Кроме того, протокол MGCP является протоколом управления шлюзами, но не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования пользователей (IP-телефонов).

Это означает, что в сети, построенной на базе протокола MGCP, для управления терминальным оборудованием должен присутствовать привратник или сервер SIP.

Стоит также отметить, что в существующих приложениях IP-телефонии, таких как предоставление услуг международной и междугородной связи, использовать протокол MGCP (также, как и протокол SIP) нецелесообразно в связи с тем, что подавляющее количество сетей IP-телефонии сегодня построено на базе протокола Н.323. Оператору придется строить отдельную сеть IP-телефонии на базе протокола MGCP (или SIP), что связано со значительными капиталовложениями. В то же время, оператор связи, имеющий оборудование стандарта Н.323, может присоединиться к существующим сетям IP-телефонии .

В последнем из упомянутых подходов (в проекте версии 4 рекомендации Н.323) ITU-Т ввел принцип декомпозиции шлюзов, использованный в третьем подходе.

Управление функциональными блоками распределенного шлюза будет осуществляться контроллером шлюза - MGC (Media Gateway Controller) при помощи протокола MEGACO/H.248. В проекте версии 4 рекомендации Н.323 предусмотрена также возможность прозрачной передачи сигнализации ОКС7 и других видов сигнализации по сетям IP-телефонии и обработка сигнализации всех видов привратником без преобразования в сигнальные сообщения Н.225.0.

Приведенных в этой главе сведений отнюдь не достаточно для окончательных выводов относительно перспектив использования того или другого протокола IP-телефонии, хотя первое впечатление уже может сложиться. В следующих главах авторы постараются представить более глубокие сведения по данной тематике, однако обязуются не навязывать читателю какую-либо одну точку зрения, а дать ему все необходимое для того, чтобы он мог сам сделать надлежащие выводы.

1.5 Варианты систем IP-телефонии (сценарии)

Существуют три наиболее часто используемых сценария IP-телефонии:

- «компьютер-компьютер»;

- «компьютер-телефон»;

- «телефон-телефон».

Сценарий «компьютер-компьютер» реализуется на базе стандартных компьютеров, оснащенных средствами мультимедиа и подключенных к сети Интернет .

Компоненты модели IP-телефонии по сценарию «компьютер-компьютер» показаны на рисунке 1.14. В этом сценарии аналоговые речевые сигналы от микрофона абонента А преобразуются в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), обычно при 8000 отсчетов/с, 8 битов/отсчет, в итоге - 64 Кбит/с.

Отсчеты речевых данных в цифровой форме затем сжимаются кодирующим устройством для сокращения нужной для их передачи полосы в отношении 4:1, 8:1 или 10:1. Алгоритмы сжатия речи подробно рассматриваются в следующей главе. Выходные данные после сжатия формируются в пакеты, к которым добавляются заголовки протоколов, после чего пакеты передаются через IP-сеть в систему IP-телефонии, обслуживающую абонента Б.

Когда пакеты принимаются системой абонента Б, заголовки протокола удаляются, а сжатые речевые данные поступают в устройство, развертывающее их в первоначальную форму, после чего речевые данные снова преобразуются в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и попадают в телефон абонента Б.

Для обычного соединения между двумя абонентами системы IP-телефонии на каждом конце одновременно реализуют как функции передачи, так и функции приема.

Под IP-сетью, изображенной на рисунке 1.14, подразумевается либо глобальная сеть Интернет, либо корпоративная сеть предприятия Intranet. Описанию протоколов, используемых в IP-сетях, в том числе протоколов передачи речевой информации по IP-сети.

Рисунок 1.14 Сценарий IP-телефонии "компьютер-компьютер"

Для поддержки сценария «компьютер - компьютер» поставщику услуг Интернет желательно иметь отдельный сервер (привратник), преобразующий имена пользователей в динамические адреса IP. Сам сценарий ориентирован на пользователя, которому сеть нужна, в основном, для передачи данных, а программное обеспечение IP-телефонии требуется лишь иногда для разговоров с коллегами.

Эффективное использование телефонной связи по сценарию «компьютер-компьютер» обычно связано с повышением продуктивности работы крупных компаний, например, при организации виртуальной презентации в корпоративной сети с возможностью не только видеть документы на Web-сервере, но и обсуждать их содержание с помощью IP-телефона.

Подобные документы

Рассмотрение особенностей разработки комплекса по автоматизации анализа попыток внешних проникновений и контроля локальных соединений для сервера телефонии. Общая характеристика протокола SSH, основные версии. Анализ обычной парольной аутентификации.

курсовая работа , добавлен 22.02.2013


Перспективы развития IP-телефонии (Интернет-телефонии). Сеть Интернет и протокол IP. История развития IP-телефонии. Преимущества использования IP-телефонии. Показатель качества IP-телефонии. Система расчетов за услуги IP-телефонии биллинга и менеджмента.

курсовая работа , добавлен 16.05.2008


Структура протокола TCP/IP. Взаимодействие систем коммутации каналов и пакетов. Характеристика сети с коммутацией пакетов. Услуги, предоставляемые ОАО "МГТС" с использованием сети с пакетной коммутацией. Расчет эффективности внедрения проектируемой сети.

дипломная работа , добавлен 22.05.2012


Основные понятия IP телефонии, строение сетей IP телефонии. Структура сети АГУ. Решения Cisco Systems для IP-телефонии. Маршрутизаторы Cisco Systems. Коммутатор серии Catalyst 2950. IP телефон. Настройка VPN сети. Способы и средства защиты информации.

дипломная работа , добавлен 10.09.2008


Зарождение концепции многоуровневой иерархической структуры сети телефонной связи. Электронная технология, позволившая перевести все средства телефонии на элементную базу. Развитие IР-телефонии, обеспечивающей передачу речи по сетям пакетной коммутации.

реферат , добавлен 06.12.2010


Использование IP-адреса в протоколе TCP/IP, его роль в организации подключения к сети Интернет. Понятие маски подсети. Данные, необходимые для настройки протокола TCP/IP. Механизм тестирования его конфигурации и соединения с сетями с помощью утилит.

презентация , добавлен 02.11.2014


Согласование различных сценариев IP-телефонии. Осуществление передачи голоса и видеоизображения с помощью IP-телефонии. Способы осуществления просмотра изображения, которое передается собеседнику. Размер звуковых буферов и задержка вызова абонента.

контрольная работа , добавлен 20.02.2011


Основы IP-телефонии: способы осуществления связи, преимущества и стандарты. Разработка схемы основного канала связи для организации IP-телефонии. Функции подвижного пункта управления. Разработка схемы резервного канала связи для организации IP-телефонии.

курсовая работа , добавлен 11.10.2013


Технология IP-телефонии и Wi-Fi. Необходимость внедрения мобильной офисной сети IP-телефонии, план ее проектирования. Настройка сервера Yeastar MyPBX 400 для подключения к оператору Зебра телеком. Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

дипломная работа , добавлен 19.02.2013


История деятельности Московской городской телефонной сети. Структура протокола TCP/IP. Взаимодействие систем коммутации каналов и пакетов. Характеристика сети с коммутацией пакетов. Услуги перспективной сети, экономическая эффективность ее внедрения.