Главная › Услуги › Защита ip телефонии. Безопасность IP телефонии. По окончанию обучения

Защита ip телефонии. Безопасность IP телефонии. По окончанию обучения

Информационная безопасность ,

Разработка систем связи

Tutorial

Привет, Хабр!
В этот раз хочу рассказать о технологиях шифрования VoIP звонков, о том какую защиту дают разные подходы и как организовать наиболее защищенную от прослушивания голосовую связь с технологическими гарантиями безопасности.
В статье я постараюсь доступно изложить особенности таких технологий как SIP\TLS, SRTP и ZRTP. И продемонстрирую конкретные схемы использования на примере нашего сервиса ppbbxx.com

Немного теории

Любой VoIP вызов состоит из 2-х основных составляющих: обмена сигнальной информацией и передачи между пользователями media потоков с голосом и/или видео.
На первом этапе, в процессе обмена сигнальной информацией, клиенты напрямую либо посредством сервера договариваются между собой о параметрах устанавливаемого вызова. Если связь устанавливается с помощью сервера, на основе сигнальной информации сервер авторизует клиента, устанавливает кто и кому звонит, проводит маршрутизацию и коммутацию. Благодаря данным сигнального протокола клиенты и сервер согласуют метод шифрования, используемые media кодеки, обмениваются ip адресами и номерами портов, где ожидается приём media и тд. Происходит это по таким протоколам как SIP, XMPP и прочим.
Непосредственно «разговор», то есть обмен между клиентами голосовыми данными, как правило происходит по протоколу RTP. Данные внутри передаются в том виде, о котором договорились клиенты и сервер на «сигнальном» этапе. Обмен голосом возможен как напрямую между клиентами, так и через сервер - посредник. Во втором случае сервер может помочь клиентам с прохождением NAT и в выборе кодеков.

Итак, что же собой представляет шифрованный VoIP вызов? Дальше речь пойдёт о SIP протоколе как наиболее популярном.
Как мы уже выяснили, звонок состоит из сигнальной и media частей, каждая из которых может быть зашифрована отдельно с применением специальных методов-протоколов. Для шифрования сигнальной информации применяется SIP\TLS, для шифрования «голоса» ZRTP и SRTP протоколы.

SIP\TLS - грубо говоря, аналог HTTPS для обычного SIP. Протокол позволяет клиенту убедиться, что он общается с нужным сервером при условии, что клиент доверяет предоставленному сервером сертификату. Подробнее можно прочитать на википедии

SRTP и ZRTP - это два разных способа шифровать RTP потоки. Принципиальное отличие между ними в том, что обмен ключами для SRTP происходит в сигнализации (на первой сигнальной стадии установки вызова). А для ZRTP непосредственно в начале обмена RTP пакетами (во второй, «медийной» части) по специальному протоколу , основанному на методе криптографии Диффи - Хеллмана.
Важно то, что для SRTP обязательным условием надёжности шифрования звонка является одновременное использование SIP\TLS + SRTP, иначе злоумышленнику не составит труда получить ключи (которые будут переданы по не шифрованному SIP) и прослушать разговор. В то время как для ZRTP это не важно, RTP поток будет надёжно зашифрован не зависимо от того, шифруется сигнализация или нет. Более того протокол умеет определять наличие «man in the middle» (в том числе серверов услуг!) между непосредственно говорящими клиентами. Это позволяет быть уверенным в том, что разговор невозможно прослушать, по крайней мере с точки зрения прослушивания сети/среды передачи данных.

Схема подключения SIP клиентов с различными настройками шифрования:

Можно выделить следующие схемы установки шифрованного звонка:

Оба пользователя используют SIP\TLS и SRTP. В этом случае обмен ключами для шифрования media происходят по защищенному сигнальному протоколу. Предполагается доверие к серверу, участвующему в установке связи. Посторонние не могут получить доступ ни к сигнальной информации, ни к голосовым данным. Недостаток в том, что пользователь не уведомлен на уровне протокола (клиента) и не убежден, что второй пользователь также использует шифрованное подключение к серверу.
Оба пользователя используют ZRTP, голос при этом проходит через сервер. В этом случае сервер определяется ZRTP протоколом как Trusted MitM (man in the middle). Обмен ключами происходит по алгоритму, основанному на методе Диффи - Хеллмана (что и гарантирует невозможность прослушки) по протоколу RTP. Если при этом используется защищенный SIP\TLS - посторонние так же не могут получить доступ ни к сигнальной информации, ни к «голосу». Как и в первом варианте предполагается доверие к коммутирующему серверу, но в отличии от него для надёжного шифрования голоса не требуется обязательное использование защищенного SIP\TLS. Также, в отличии от первого варианта, каждый пользователь видит, что разговор шифруется до сервера с обоих сторон, а также то, что оба подключены к одному и тому же (доверенному) серверу.
Оба пользователя используют ZRTP, но media устанавливается напрямую между клиентами. Так как обмен ключами проходит напрямую между клиентами, даже сервер, осуществивший коммутацию, не может прослушать разговор. В этом случае оба клиента отображают информацию о том, что установлен безопасный прямой сеанс связи. Убедиться в этом можно сверив SAS (короткие строки авторизации) - они будут одинаковыми. Если требуется скрыть от посторонних сигнальную информацию, следует использовать SIP\TLS. Это самый безопасный вариант, но в этом случае сервер не сможет выполнять многие функции, которые в других ситуациях выполняются на нем, к примеру запись непосредственно разговора, перекодирование голоса для клиентов с разными настройками аудиокодеков и тд.
Один пользователь использует первый метод, описанный выше, а другой - второй. В этом случае так же требуется доверие к серверу. Сигнальная информация шифруется с помощью SIP\TLS. Для пользователя с ZRTP протокол сообщит, что шифрованное соединение установлено до сервера (End at MitM). Используется ли шифрование с другой стороны на уровне протокола узнать не удастся.

На этом закончим с теорией и перейдём к практике! Настроим собственный SIP сервер, создадим SIP пользователей, установим SIP клиенты и научимся совершать шифрованные звонки c помощью бесплатного

Настройка сервера

Для начала нужно создать собственный сервер. Для этого нужно зайти на сайт услуги ppbbxx.com , пройти простую регистрацию и войти в интерфейс настроек.

Первым делом пройдём в раздел "Internal network -> Domains " и создадим собственный домен, чтобы не быть ограниченным в выборе имён SIP пользователей. Можно припарковать свой домен либо создать личный субдомен в одной из зон сервиса.
Далее необходимо в разделе "Internal network -> Sip Users " создать SIP пользователей и настроить некоторые параметры их клиентов. Имена SIP пользователей могут быть произвольными, но так как на программных и аппаратных телефонах удобнее набирать цифры, мы будем заводить идентификаторы вида [email protected] и подобные. Я завёл 1000, 1001, 1002, 1003. После создания SIP идентификатора нужно не забыть нажать кнопку «Сохранить». Если никаких недозаполненных форм в интерфейсе настроек не осталось, система не будет ругаться и покажет лог изменений со статусом «Done».

Дальше необходимо настроить используемые кодеки и методы шифрования. Для этого нужно нажать значок с шестерёнкой слева от SIP идентификатора. Я планирую использовать SIP клиент (CSipSimple) на смартфоне и хочу использовать метод шифрования ZRTP поэтому в "basic " вкладке настроек выбираю кодеки G729 и SILK, а во вкладке "protection " ZRTP метод.

Вы можете выбрать другие параметры. Важно только заметить, что настройки для SIP аккаунта в интерфейсе услуги должны соответствовать настройкам в SIP клиенте. Это необходимо для обеспечения корректной связи между клиентами с разными настройками кодеков и шифрования. Так же не забываем сохранять созданную конфигурацию.

В целом, для настройки простейшей конфигурации этого достаточно. Можно настраивать SIP клиенты и звонить между ними, набирая их номера 1000, 1001, 1002, 1003. При желании к этому можно добавить общий SIP шлюз для звонков в телефонную сеть и настроить соответствующую маршрутизацию звонков. Но, в таком случае, это уже несколько иная схема использования услуги, которая требует скорее другого рода мер безопасности, нежели шифрование трафика до шлюза.

Перейдём к настройке SIP клиентов

Как я уже сказал, я планирую использовать CSipSimple на андроид смартфонах. Первым делом нужно установить клиент, используя стандартный Play Market, либо скачать на сайте производителя , который кстати открывает исходники своего клиента, что в отдельных случаях может иметь едва ли не сакральное значение. Установить нужно сам клиент и дополнительно кодеки. У меня установлены «CSipSimple», «Codec Pack for CSipSimple» и «G729 codec for CSipSimple». Последний платный и использовать его не обязательно, бесплатные SILK и OPUS обеспечивают достойное качество звонков по 3G сетям.

Запускаем CSipSimple и переходим в интерфейс настройки. Выбираем мастер «Вasic» и настраиваем, используя данные из веб интерфейса. Должно получиться так:

Далее в общих настройках CSipSimple в разделе "Медиа -> Аудиокодеки " нужно выбрать предпочитаемые кодеки. Для звонков через 3G я рекомендую использовать SILK, OPUS, iLBC, G729. Поскольку настройки в интерфейсе сервера и в интерфейсе клиента должны совпадать , а на сервере я выбрал SILK и G729, то в списке аудиокодеков CSipSimple я ставлю галочки только напротив этих кодеков, а остальные снимаю.
В разделе клиента "Сеть -> Безопасный протокол " нужно выбрать желаемые параметры шифрования. Я включаю только ZRTP. Остальное оставляю выключенным. При желании можно использовать SIP\TLS - нужно учитывать что сервер ожидает TLS соединения на 443-м порту. Это сделано специально для слишком умных операторов мобильной связи, блокирующих стандартные для VoIP порты.
Так же нужно учитывать, что SRTP и ZRTP не всегда совместимы и крайне желательно выбирать в клиенте только один из них.

Совершение звонков с использованием ZRTP

После того, как все настройки выполнены, совершим несколько звонков для того чтоб продемонстрировать работу CSipSimple в звонках между пользователями с различными настройками безопасности.

Сразу после выполнения инструкции звонок SIP пользователя 1001 пользователю 1000 будет выглядит таким образом.
CSipSimple показывает, что в звонке участвует MitM сервер, к которому подключены оба клиента. Параметр EC25 означает, что используется протокол Диффи-Хеллмана на эллиптических кривых с параметром 256 бит. AES-256 - алгоритм симметричного шифрования, который применяется. Статус ZRTP - Verifyed означает, что контрольная строка SAS подтверждена пользователем.

Изменим режим передачи медиа в настройках ppbbxx для обоих клиентов. Установка direct media = yes позволит передавать голос напрямую. В этом случае стороны видят одинаковые строки SAS, используется алгоритм симметричного шифрования Twofish-256. Использование ZRTP в этом режиме требует от клиентов намного большей свместимости и менее надежно с точки зрения установки связи, поскольку сервер не участвует в передаче данных. Обязательно использование одинаковых аудиокодеков на всех клиентах и корректная работа NAT.

Если у SIP пользователя 1001 шифрование не установлено, тогда как 1000 использует ZRTP, то второй клиент покажет, что зашифрованная передача голоса происходит только до сервера (End at MitM).

Резюмируем

Связь полностью защищенную от прослушивания организовать можно. Это сделать не сложно. Наиболее подходящий способ для этого - использование протокола IP-телефонии SIP и метода шифрования медиа данных ZRTP. Сервис IP-телефонии :

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.
Манипулирование данными . Данные, которые передаются по каналам связи, в принципе можно изменить.
Подмена данных о пользователе происходит в случае попытки выдачи одного пользователя сети за другого. При этом возникает вероятность несанкционированного доступа к важным функциям системы.
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:

Безопасно создается, распространяется и сохраняется симметричный секретный ключ.
Отправитель использует симметричный алгоритм шифрования вместе с секретным симметричным ключом для получения зашифрованного текста.
Отправитель передает зашифрованный текст. Симметричный секретный ключ никогда не передается по незащищенным каналам связи.
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

История развития передачи голоса в компьютерных сетях берет свое начало в далеком 1994 году. Так как интернет трафик стоил существенно дешевле, чем аренда линий аналоговых и цифровых каналов связи, при междугородних и международных переговорах, то возник совершенно законный интерес со стороны владельцев малого, среднего и крупного бизнесов. Естественно идея передачи голоса через IP была очень интересна и для производителей, поэтому каждый пытался реализовать ее по-своему.

Но это время прошло, появились конкретные стандарты/протоколы для передачи голоса по IP, такие как SIP , H.323 , MGCP . Вместе с этими открытыми протоколами появились как проприетарные решения, так и вредоносные программы, а так же методы взлома, которые усложняли жизнь, как потребителям, так и разработчикам решений на основе VoIP (Voice over IP – голос через IP).

Технологии VoIP позволяют закрыть актуальные задачи компании, связанные с коммуникациями, повысить лояльность клиентов, повысить эффективность работы сотрудников, сэкономить на телефонных переговорах, за счет:

Организации телефонной сети внутри одного здания/офиса компании;
Объединение телефонной сети между зданиями/офисами компании;
Организации кол-центра для офиса/компании;
Интеграции решений VoIP с бизнес-приложениями компании;
Внедрением таких сервисов как интерактивное голосовое меню, голосовая почта, конференц-связь, запись разговоров, факс-сервер, и т.п.

Но решения VoIP носят в себе так же ряд недостатков, связанных с обеспечением безопасности. VoIP решения живут как в IP-сетях, так и сетях аналоговых и цифровых линий связи, поэтому обеспечивать безопасность необходимо со всех трех сторон. Иначе мы рискуем получить решение, которое только увеличивает затраты на содержание и усложняет рабочий процесс.

Угроза есть всегда!

Системы IP-Телефонии несут в себе угрозы, которые негативно сказываются на работе всей инфраструктуры и организации в целом. Сами угрозы можно разделить на 2 категории –технологическая и кадровая. Рассмотрим каждую по отдельности.

Технологическая категория

Хищение денежных средств – атака, при которой происходит взлом вашей IP-АТС, которая используется как анонимный голосовой прокси-сервер, тем самым происходит хищение денежных средств с вашего счета, а в некоторых случаях и начисление на счет мошенников;
Факс-модемы и факсовые аппараты – атака, при которой происходит атака на факсовый аппарат вашей компании, перегружая его ресурсы, что очень часто выводит его нагревательный элемент из строя;
Отказ в обслуживании – атака, вследствие которой, становится невозможным совершать как исходящие вызовы, так и принимать входящие звонки;
Прослушивание звонков – прослушивание аналоговых линий связи не составляет особого труда, так же как и не требует особых навыков, а информация, которую перехватят, может быть очень ценной. В случае IP-телефонии, информацию перехватить и прослушать так же легко.

Кадровая категория

Компетенции специалиста. Недостаточное знание основ, а уж тем более специализированных вещей, в процессе пуско-наладки и обслуживания систем IP-телефонии, что часто приводит к необратимым последствиям, таким как «хищение денежных средств». Шанс возврата денежных средств конечно есть, но сколько пройдет времени, пока вы добьетесь правосудия, если мошенники находятся где-нибудь в китае, а атака происходила из доминиканской республики;
Человеческий фактор и халатность специалиста. Недовольный, невнимательный работник или попросту лентяй может сыграть не последнюю роль в успешной атаке на вашу систему IP-телефонии. И абсолютно неважно ваш это человек или из подрядной организации;
Руководством компании. Очень часто желание сэкономить на оборудовании и специалистах, приводит в последствии к еще большим убыткам и дополнительным затратам, которых можно было бы избежать, выбрав более дорогое, но правильное решение.

Как с этим бороться

Методов борьбы с угрозами, описанными выше, так же много, как и самих угроз:

С прослушиванием бороться очень просто. Используйте IP сеть, как транспорт для передачи голоса и используйте стойкие средства шифрования для защиты от прослушивания. Хочу заметить, что в данный момент использование криптографических средств шифрования не сертифицированных ФСБ/ФАПСИ запрещено законом. Но это уже тема для отдельного разговора.

От атак на факс-модемы и факсовые аппараты можно защититься так же просто. Используйте выделенные факс-серверы. Решений по факс серверам на рынке предостаточно, и во многих из них уже встроены средства защиты от подобного рода атак. К тому же использование факс-серверов существенно облегчает рабочий процесс. Ведь с помощью такого решения можно отправлять факсы одним кликом мыши, не отрываясь от рабочего места!

А вот с атаками типа отказ в обслуживании бороться немного сложнее. Тем более если это касается распределенных атак отказа в обслуживании (DDoS). Но методы и средства защиты давно уже существуют и при правильном подходе к делу, можно жить не боясь данного типа атак. Используйте VoIP специализированные межсетевые экраны, внедряйте сервисы качества обслуживания QoS и не забывайте своевременно обновлять программное обеспечение компонентов, ответственных за безопасность и стабильность работы вашей IP-телефонии.

Что касается человеческого фактора, то здесь дела обстоят намного сложнее. Мы не будем рассматривать методы отбора персонала, но хочется отметить, что данный тип проблемы встречается чаще, чем описанные выше типы атак. Поэтому, если вы не крупная компания со своим отделом ИТ, который занимается обслуживанием решений VoIP, то пользуйтесь услугами компаний профессионалов, которые занимаются данными решениями. Но даже в этом случае, будет полезно узнать мнение экспертов.

Не экономьте на VoIP решениях , потому как в дальнейшем это может привести к большим потерям. Финансовые показатели дешевых и недостаточно проверенных решений очень заманчивы, но если у вас стабильный развивающийся бизнес, то лишние полгода пути к его окупаемости не сделают большой погоды, а в будущем сэкономят время и позволят избежать множество проблем. Обязательно пользуйтесь услугами компаний-профессионалов. Такие компании достаточно серьезно относятся к своей репутации и в случае ошибки со своей стороны, сделают все, чтобы исправить их последствия.

Очень интересную статью о безопасности в IP телефонии, опубликовали на сайте linkmeup.ru . Выкладываем ее без изменений, так сказать, от автора.

=======================

Здравствуйте, коллеги и друзья, я, Семенов Вадим, совместно с командой проектаnetwork-class.net представляем вниманию обзорную статью, которая затрагивает основные тенденции и угрозы в IP телефонии, и самое главное, те инструменты защиты, что на данный момент предлагает производитель в качестве защиты (если выражаться языком специалистов по безопасности, то рассмотрим какие инструменты предлагает производитель для уменьшения уязвимостей, которыми смогут воспользоваться нелегитимные лица). Итак, меньше слов– переходим к делу.
Для многих читающих термин IP телефония уже давно сформировался, а также и то, что данная телефония «лучше», дешевле по сравнению с телефонией общего пользования (ТФОП), богата различными дополнительными функциями и т.д. И это действительно так, однако… отчасти. По мере перехода от аналоговой (цифровой) телефонии со своими абонентскими линиями (от абонентского телефона до станции или станционного выноса) и соединительными линиями (меж станционная линия связи) ни много ни мало были только лишь в зоне доступа и управления провайдера телефонии. Иными словами, обычным обывателям туда доступа не было (ну или практически так, если не учитывать кабельную канализацию). Вспоминается один вопрос на старом добром форуме хакеров «Подскажите, как получить доступ к АТС? – ответ: «Ну как, берешь бульдозер – таранишь стену здания АТС и вуаля». И эта шутка имеет свою долю правды) Однако с переносом телефонии в дешевую IP среду мы получили в довесок и те угрозы, которые несет в себе открытая IP среда. Примером приобретенных угроз может служить следующее:

Сниффинг сигнальных портов с целью совершения платных вызовов за чужой счет
Подслушивание за счет перехвата голосовых IP пакетов
Перехват звонка, представление нелегитимным пользователем как легитимный пользователь, атака «человек по середине»
DDOS атаки на сигнальные сервера станции с целью вывода из строя всей телефонии
Спам-атаки, обрушение большого количества фантомных вызовов на станцию с целью занять все её свободные ресурсы

Несмотря на очевидность в необходимости устранять все возможные уязвимости дабы уменьшить вероятность реализации той или иной атаки - по факту внедрение тех или иных мер защиты необходимо начинать с составления графика, учитывающего стоимость внедрения защитных мер от конкретной угрозы и убытков предприятия от реализации злоумышленниками этой угрозы. Ведь глупо тратить денег на безопасность актива больше, чем стоит сам актив, который мы защищаем.
Определив бюджет на безопасность, начнем устранение именно тех угроз, которые наиболее вероятны для компании, например для малой организации больнее всего будет получить большой счет за несовершенные междугородние и международные звонки, в то время как для государственных компаний важнее всего сохранить конфиденциальность разговоров. Начнем же постепенное рассмотрение в текущей статье с базовых вещей – это обеспечение безопасного способа доставки служебных данных от станции к телефону. Далее рассмотрим аутентификацию телефонов перед подключением их к станции, аутентификацию станции со стороны телефонов ну и шифрование сигнального трафика (для скрытия информации кто и куда звонит) и шифрование разговорного трафика.
У многих производителей голосового оборудования (в том числе и у Cisco Systems) есть уже интегрированные инструменты безопасности от обычного ограничения диапазона ip адресов, с которых можно совершать вызовы, до аутентификации оконечных устройств по сертификату. Например, у производителя Cisco Systems с его голосовой линейкой продуктов CUCM (Cisco Unified CallManager) с версии продукта 8.0 (дата выхода в свет май 2010г.; на данный момент доступна версия 10.5 от мая 2014г.) стала интегрироваться функция «Безопасность по умолчанию». Что она в себя включает:

Аутентификация всех скачиваемых по/с TFTP файлов (конфигурационные файлы, файлы прошивки для телефонов т.д.)
Шифрование конфигурационных файлов
Проверка сертификата с инициализации телефоном HTTPS соединения

Давайте рассмотрим пример атаки «человека по середине», когда нелегитимное лицо перехватывает конфигурационный файлы для телефонов, из которого телефон узнает на какую станцию ему регистрироваться, на каком протоколе работать, какую прошивку скачивать и т.д. Перехватив файл, злоумышленник сможет вносить в него свои изменения либо полностью затереть файл конфигурации, тем самым не дав телефонам всего офиса (см. рисунок) зарегистрироваться на станции, а, следовательно, лишив офиса возможности совершать звонки.

Рис.1 Атака «человек посередине»

Для защиты от этого нам понадобятся знания по несимметричному шифрованию, инфраструктуре открытых ключей и представления о составляющих «Безопасности по умолчанию», с которыми мы сейчас познакомимся: Identity Trust List (ITL) и Trust Verification Service (TVS). TVS – сервис, предназначенный для обработки запросов с IP телефонов, у которых нет ITL или CTL файла во внутренней памяти. IP телефон обращается к TVS в случае необходимости удостовериться может ли он доверять тому или иному сервису перед тем, как начать обращаться к нему. Станция к тому же выступает в роли репозитория, хранящем сертификаты доверенных серверов. В свою очередь ITL представляет собой список из открытых ключей составляющих кластер станции элементов, но для нас важно, что там хранится открытый ключ TFTP сервера и открытый ключ TVS сервиса. При первоначальной загрузке телефона, когда телефон получил свой IP адрес и адрес TFTP сервера, он запрашивает наличие ITL файла (рис.2). Если он есть на TFTP сервере, то, слепо доверяя, загружает его в свою внутреннюю память и хранит до следующей перезагрузки. После скачивания ITL файла телефон запрашивает подписанный конфигурационный файл.

Теперь рассмотрим как мы сможем использовать инструменты криптографии – подписывание файла с помощью хеш-функций MD5 или SHA и шифрование с помощью закрытого ключа TFTP сервера (рис.3). Особенность хеш-функций заключается в том, что это однонаправленные функции. По полученному хешу с какого-либо файла, нельзя проделать обратную операцию и получить в точности оригинальный файл. При изменении файла - изменяется и сам хеш, полученный с этого файла. Стоит отметить, что хеш не записывается в сам файл, а просто добавляется к нему и передается совместно с ним.

Рис.3 Подписывание файла конфигурации телефона

При формировании подписи берется сам конфигурационный файл, извлекается с него хеш и шифруется закрытым ключом TFTP сервера (который обладает только TFTP-сервер).
При получении данного файла с настройками, телефон первоначально проверяет его на целостность. Мы помним, что хеш - это однонаправленная функция, поэтому телефону не остается ничего делать, кроме как отделить зашифрованный TFTP сервером хеш от конфигурационного файла, расшифровать его с помощью открытого ключа TFTP (а откуда его знает IP телефон? – а как раз из ITL файла), из чистого конфигурационного файла вычислить хеш и сравнить его с тем, что мы получили при расшифровании. Если хеш совпадает - значит при передаче в файл не вносились никакие изменения и его можно смело применять на телефоне (рис.4).

Рис.4 Проверка файла конфигурации IP телефоном

Подписанный конфигурационный файл для телефона представлен ниже:

Рис. 5 Подписанный файл IP телефона в Wireshark

Подписав конфигурационный файл, мы смогли обеспечить целостность передаваемого файла с настройками, однако мы не защитили его от просмотра. Из пойманного файла конфигурации можно получить достаточно много полезной информации, например ip адрес телефонной станции (в нашем примере это 192.168.1.66) и открытые порты на станции (2427) и т.д. Не правда ли достаточно важная информация, которую не хотелось бы просто так «светить» в сети? Для скрытия данной информации производители предусматривают использование симметричного шифрования (для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ). Ключ в одном случае может быть введен на телефон вручную, в другом случае шифрование файла конфигурации телефона на станции происходит с использованием открытого ключа телефона. Перед отправлением файла телефону – tftp сервер, на котором хранится этот файл, шифрует его с помощью открытого ключа телефона и подписывает с помощью своего закрытого ключа (тем самым мы обеспечиваем не только скрытость, но и целостность передаваемых файлов). Здесь главное не запутаться, кто какой ключ использует, но давайте разберем по порядку: tftp сервер, зашифровав файл открытым ключом IP телефона, обеспечил тем самым, что этот файл сможет открыть только владелец парного открытого ключа. Подписав файл своим закрытым ключом, tftp сервер подтверждает, что именно он создал его. Зашифрованный файл представлен на рисунке 6:

Рис.6 Зашифрованный файл IP телефона

Итак, на данный момент мы рассмотрели возможность защищать наши конфигурационные файлы для телефонов от просмотра и обеспечивать их целостность. На этом функции «Безопасности по умолчанию» заканчиваются. Для обеспечения шифрования голосового трафика, скрытия сигнальной информации (о том кто звонит и куда звонит), необходимы дополнительные инструменты, основанные на списке доверенных сертификатов – CTL, который мы рассмотрим далее.

Аутентификация телефонной станции

Когда телефону необходимо взаимодействие с телефонной станцией (например, согласовать TLS соединение для обмена сигнализации), IP телефону необходимо аутентифицировать станцию. Как можно догадаться, для решения данной задачи также широко используются сертификаты. На данный момент современные IP станции состоят из большого количества элементов: несколько сигнальных серверов для обработки вызовов, выделенный сервер администрирования (через него добавляются новые телефоны, пользователи, шлюзы, правила маршрутизации и т.д.), выделенный TFTP сервер для хранения файлов конфигурации и программного обеспечения для телефонов, сервер для вещания музыки на удержании и проч, кроме этого в голосовой инфраструктуре может быть голосовая почта, сервер определения текущего состояния абонента (online, offline, «на обеде») – список набирается внушительный и, что самое главное, каждый сервер имеет свой самоподписанный сертификат и каждый работает как корневой удостоверяющий центр (рис.7). По этой причине любой сервер в голосовой инфраструктуре не будет доверять сертификату другого сервера, например голосовой сервер не доверяет TFTP серверу, голосовая почта – сигнальному серверу и к тому же телефоны должны хранить у себя сертификаты всех участвующих в обмене сигнального трафика элементов. Сертификаты телефонной станции изображены на рисунке 7.

Рис.7 Самоподписанные сертификаты Cisco IP станции

Для задач установления доверительных отношений между вышеописанными элементами в голосовой инфраструктур, а также шифрования голосового и сигнального трафика в игру входит так называемый список доверенных сертификатов Certificate Trust List (CTL). CTL содержит все самоподписанные сертификаты всех серверов в кластере голосовой станции, а также участвующих в обмене сигнальными сообщениями телефонии (например, файервол) и этот файл подписывается закрытым ключом доверенного центра сертификации (рис.8). CTL файл эквивалентен проинсталлированным сертификатам, которые используются в работе веб браузеров при работе с https протоколом.

Рис.8 Список доверенных сертификатов

Для того чтобы создать CTL файл на оборудовании Cisco, потребуется ПК с USB разъемом, установленная на нем программа CTL client и сам токен Site Administrator Security Token (SAST) (рис.9), содержащий закрытый ключ и X.509v3 сертификат, подписанный центром аутентификации производителя (Cisco).

Рис.9 eToken Cisco

CTL client - программа, которая устанавливается на Windows ПК и с которой можно перевести ВСЮ телефонную станцию в так называемый mixed mode, то есть смешанный режим поддержки регистрации оконечных устройств в безопасном и небезопасном режимах. Запускаем клиент, указываем IP адрес телефонной станции, вводим логин/пароль администратора и CTL client устанавливает TCP соединение по порту 2444 со станцией (рис.10). После этого будет предложено всего лишь два действия:

Рис.10 Cisco CTL Client

После создания CTL файла, остается перезагрузить TFTP сервера для того, чтобы они подкачали к себе новый созданный CTL файл, и далее перезагрузить голосовые сервера, чтобы IP телефоны также перезагрузились и загрузили новый CTL файл (32 килобайта). Загруженный CTL файл можно просмотреть из настроек IP телефона (рис.11)

Рис.11 CTL файл на IP телефоне

Аутентификация оконечных устройств

Для обеспечения подключения и регистрации только доверенных оконечных устройств необходимо внедрение аутентификации устройств. На этот случай многие производители используют уже проверенный способ – аутентификация устройств по сертификатам (рис.12). Например, в голосовой архитектуре Cisco это реализовано следующим образом: имеются два вида сертификатов для аутентификации с соответствующими открытыми и закрытыми ключами, которые хранятся на телефоне:
Manufacturer Installed Certificate – (MIC). Сертификат, установленный производителем, содержит 2048 битный ключ, который подписан центром сертификации компании производителя (Cisco). Данный сертификат установлен не на все модели телефонов, и если он установлен, то в наличии другого сертификата (LSC) нет необходимости.
Locally Significant Certificate – (LSC) Локально значащий сертификат, содержит открытый ключ IP телефона, который подписан закрытым ключом локального центра аутентификации, который работает на самой телефонной станции Сertificate Authority Proxy Function (CAPF).
Итак, если у нас есть телефоны с предустановленным MIC сертификатом, то каждый раз, когда телефон будет регистрироваться на станцию, станция будет запрашивать для аутентификации предустановленный производителем сертификат. Однако, в случае компрометации MIC-а для его замены необходимо обращение в центр сертификации производителя, что может потребовать большого количества времени. Дабы не зависеть от времени реакции центра сертификации производителя на перевыпуск скомпрометированного сертификата телефона, предпочтительней использование локального сертификата.

Рис.12 Сертификаты для аутентификации оконечных устройств

По умолчанию на IP телефон не установлен LSC сертификат и его установка возможна, используя MIB сертификат (при его наличии), или через TLS соединение (Transport Layer Security) по разделяемому общему ключу, сгенерированному администратором вручную на станции и введенном на телефоне.
Процесс установки на телефон локально значащего сертификата (LSC), содержащий открытый ключ телефона, подписанного локальным центром сертификации изображен на рисунке 13:

Рис.13 Процесс установки локально значащего сертификата LSC

1. После загрузки IP телефон запрашивает доверенный список сертификатов (CTL-файл) и файл с конфигурацией
2. Станция отправляет запрашиваемые файлы
3. Из полученной конфигурации телефон определяет – нужно ли ему загружать локально значащий сертификат (LSC) со станции
4. Если мы на станции выставили для телефона, чтобы он установил LSC сертификат (см.ниже), который станция будет использовать для аутентификации данного IP телефона, то мы должны позаботиться о том, чтобы на запрос об выдаче LSC сертификата – станция выдала его тому, кому он предназначается. Для этих целей мы можем использовать MIC-сертификат (если он есть), сгенерировать одноразовый пароль на каждый телефон и ввести его на телефоне вручную либо не использовать авторизацию вообще.
На примере продемонстрирован процесс установки LSC с использованием сгенерированно

В системе IP-телефонии должны обеспечиваться два уровня безопасности: системный и вызывной.

Для обеспечения системной безопасности используются следующие функции:

Предотвращение неавторизованного доступа к сети путем применения разделяемого кодового слова. Кодовое слово одновременно вычисляется по стандартным алгоритмам на инициирующей и оконечной системах, и полученные результаты сравниваются. При установлении соединения каждая из двух систем IP-телефонии первоначально идентифицирует другую систему; в случае по крайней мере одного отрицательного результата связь прерывается.

Списки доступа, в которые вносятся все известные шлюзы IP-телефонии.
Запись отказов в доступе.
Функции безопасности интерфейса доступа, включая проверку идентификатора и пароля пользователя с ограничением доступа по чтению/записи, проверку прав доступа к специальному WEB-серверу для администрирования.
Функции обеспечения безопасности вызова, включая проверку идентификатора и пароля пользователя (необязательно), статус пользователя, профиль абонента.

При установлении связи шлюза с другим шлюзом своей зоны производится необязательная проверка идентификатора и пароля пользователя. Пользователь в любое время может быть лишен права доступа.

Действительно, при разработке протокола IP не уделялось должного внимания вопросам информационной безопасности, однако со временем ситуация менялась, и современные приложения, базирующиеся на IP, содержат достаточно защитных механизмов. А решения в области IP-телефонии не могут существовать без реализации стандартных технологий аутентификации и авторизации, контроля целостности и шифрования и т. д. Для наглядности рассмотрим эти механизмы по мере того, как они задействуются на различных стадиях организации телефонного разговора, начиная с поднятия телефонной трубки и заканчивая сигналом отбоя.

1. Телефонный аппарат.

В IP-телефонии, прежде чем телефон пошлет сигнал на установление соединения, абонент должен ввести свой идентификатор и пароль на доступ к аппарату и его функциям. Такая аутентификация позволяет блокировать любые действия посторонних и не беспокоиться, что чужие пользователи будут звонить в другой город или страну за ваш счет.

2. Установление соединения.

После набора номера сигнал на установление соединения поступает на соответствующий сервер управления звонками, где осуществляется целый ряд проверок с точки зрения безопасности. В первую очередь удостоверяется подлинность самого телефона - как путем использования протокола 802.1x, так и с помощью сертификатов на базе открытых ключей, интегрированных в инфраструктуру IP-телефонии. Такая проверка позволяет изолировать несанкционированно установленные в сети IP-телефоны, особенно в сети с динамической адресацией. Явления, подобные пресловутым вьетнамским переговорным пунктам, в IP-телефонии просто невозможны (разумеется, при условии следования правилам построения защищенной сети телефонной связи).

Однако аутентификацией телефона дело не ограничивается - необходимо выяснить, предоставлено ли абоненту право звонить по набранному им номеру. Это не столько механизм защиты, сколько мера предотвращения мошенничества. Если инженеру компании нельзя пользоваться междугородной связью, то соответствующее правило сразу записывается в систему управления звонками, и с какого бы телефона ни осуществлялась такая попытка, она будет немедленно пресечена. Кроме того, можно указывать маски или диапазоны телефонных номеров, на которые имеет право звонить тот или иной пользователь.

В случае же с IP-телефонией проблемы со связью, подобные перегрузкам линий в аналоговой телефонии, невозможны: при грамотном проектировании сети с резервными соединениями или дублированием сервера управления звонками отказ элементов инфраструктуры IP-телефонии или их перегрузка не оказывает негативного влияния на функционирование сети.

3. Телефонный разговор.

В IP-телефонии решение проблемы защиты от прослушивания предусматривалось с самого начала. Высокий уровень конфиденциальности телефонной связи обеспечивают проверенные алгоритмы и протоколы (DES, 3DES, AES, IPSec и т. п.) при практически полном отсутствии затрат на организацию такой защиты - все необходимые механизмы (шифрования, контроля целостности, хэширования, обмена ключами и др.) уже реализованы в инфраструктурных элементах, начиная от IP-телефона и заканчивая системой управления звонками. При этом защита может с одинаковым успехом применяться как для внутренних переговоров, так и для внешних (в последнем случае все абоненты должны пользоваться IP-телефонами).

Однако с шифрованием связан ряд моментов, о которых необходимо помнить, внедряя инфраструктуру VoIP. Во-первых, появляется дополнительная задержка вследствие шифрования/дешифрования, а во-вторых, растут накладные расходы в результате увеличения длины передаваемых пакетов.

4. Невидимый функционал.

До сих пор мы рассматривали только те опасности, которым подвержена традиционная телефония и которые могут быть устранены внедрением IP-телефонии. Но переход на протокол IP несет с собой ряд новых угроз, которые нельзя не учитывать. К счастью, для защиты от этих угроз уже существуют хорошо зарекомендовавшие себя решения, технологии и подходы. Большинство из них не требует никаких финансовых инвестиций, будучи уже реализованными в сетевом оборудовании, которое и лежит в основе любой инфраструктуры IP-телефонии.

Самое простое, что можно сделать для повышения защищенности телефонных переговоров, когда они передаются по той же кабельной системе, что и обычные данные, - это сегментировать сеть с помощью технологии VLAN для устранения возможности прослушивания переговоров обычными пользователями. Хорошие результаты дает использование для сегментов IP-телефонии отдельного адресного пространства. И, конечно же, не стоит сбрасывать со счетов правила контроля доступа на маршрутизаторах (Access Control List, ACL) или межсетевых экранах (firewall), применение которых усложняет злоумышленникам задачу подключения к голосовым сегментам.

5. Общение с внешним миром.

Какие бы преимущества IP-телефония ни предоставляла в рамках внутренней корпоративной сети, они будут неполными без возможности осуществления и приема звонков на городские номера. При этом, как правило, возникает задача конвертации IP-трафика в сигнал, передаваемый по телефонной сети общего пользования (ТфОП). Она решается за счет применения специальных голосовых шлюзов (voice gateway), реализующих и некоторые защитные функции, а самая главная из них - блокирование всех протоколов IP-телефонии (H.323, SIP и др.), если их сообщения поступают из неголосового сегмента.

Для защиты элементов голосовой инфраструктуры от возможных несанкционированных воздействий могут применяться специализированные решения - межсетевые экраны (МСЭ), шлюзы прикладного уровня (Application Layer Gateway, ALG) и пограничные контроллеры сеансов (Session Border Controller). В частности, протокол RTP использует динамические порты UDP, открытие которых на межсетевом экране приводит к появлению зияющей дыры в защите. Следовательно, межсетевой экран должен динамически определять используемые для связи порты, открывать их в момент соединения и закрывать по его завершении. Другая особенность заключается в том, что ряд протоколов, например, SIP, информацию о параметрах соединения размещает не в заголовке пакета, а в теле данных. Поэтому устройство защиты должно быть способно анализировать не только заголовок, но и тело данных пакета, вычленяя из него все необходимые для организации голосового соединения сведения. Еще одним ограничением является сложность совместного применения динамических портов и NAT.