Grundlagen der Netzwerk-Sicherheit

Die globale, wie auch lokale, weltweite Vernetzung hat zu einer großen Bedeutung für die Computer- und Netzwerksicherheit geführt. Wo früher vereinzelt kleine Netze ohne Verbindungen nach außen für sich alleine standen, ist heute jedes noch so kleine Netzwerk mit dem Internet verbunden. So ist es möglich, dass aus allen Teilen der Welt unbekannte Personen, ob mit guter oder böser Absicht, eine Verbindung zu jedem Netzwerk herstellen können.

Das paketorientierte Übertragungsverfahren TCP/IP und die dezentrale Struktur des Internets erlaubt kaum eine Kontrolle über den Weg und an welchen Stationen die Datenpakete auf dieser Reise vorbeikommen. Diese an sich vorteilhafte Eigenschaft, z. B. bei Ausfällen oder Überlastungen von Übertragungsstrecken, macht sich bei sicherheitsrelevanten Daten und Anwendungen negativ bemerkbar.
Grundsätzlich kann man sagen, dass alle persönliche Daten, die über das unsichere Internet übertragen werden, immer mit einem gesicherten Übertragungsprotokoll geschützt sein sollten. Dazu gehören auch Verbindungen zwischen Mensch und Maschine.

Integrität und Vertraulichkeit

Netzwerksicherheit umfasst zwei wesentliche Merkmale. Das eine ist die Integrität. Dahinter verbergen sich Mechanismen, die die Echtheit von Daten prüfen und sicherstellen können. Dazu zählen auch Mechanismen und Verfahren, die Daten vor Manipulation schützen.
Das zweite ist die Vertraulichkeit der Kommunikation. Hier geht es darum dafür zu sorgen, dass niemand Einblick in die Daten und Kommunikation erhält. Hier steht die Authentifizierung der Kommunikationspartner und die Verschlüsselung der Kommunikation im Vordergrund.

Authentifizierung und Autorisierung

Authentifizierung ist der Vorgang um festzustellen wer die Person oder Maschine ist. Autorisierung ist der Vorgang, bei dem ermittelt wird, was die Person oder Maschine machen darf (Berechtigung).
Im echten Leben weisen wir uns durch Unterschriften, Pässe und Karten aus. Im Internet fällt dies durch die räumliche Trennung weg. Auf Sicherheit zu achten bedeutet auch, niemals die Authentifizierung und Autorisierung zu vernachlässigen.

Verschlüsselung

Übertragungen von Informationen in Klartext, womöglich Benutzername und Passwort, sind immer ein Problem. Werden die Datenpakete auf ihrer Reise zum Empfänger von einem Angreifer gesammelt, kann er die Informationen lesen. Ganz so wie der Empfänger es auch tut. Sind die Datenpakete verschlüsselt hat es der Angreifer schwerer Rückschlüsse auf die Original-Informationen zu ziehen.
Neben dem reinen Abhören, also einfaches Duplizieren von Informationen, besteht die Möglichkeit Datenpakete abzufangen, ihre Weiterleitung zu verhindern oder fehlerhafte Datenpakete zu versenden.

Besondere Gefahren

Eine besondere Gefahr geht von virtuellen Gewaltakten aus. Den Brute-Force-Attacken (z. B. DoS), die durch Überfluten der Zielstation mit Anfragen und so am Erledigen der eigentlichen Aufgaben zu hindern. Ein Ausfall von Software und Hardware wird auf diese Weise provoziert. Viele Anwendungen sind für solche Ereignisse nicht ausgelegt und in der Regel nicht geschützt.

Maßnahmen für die Netzwerk-Sicherheit

Ein Netzwerk auf Basis von TCP/IP teilt sich grob gesehen in die Anwendungsschicht, die Netzwerkschicht und Übertragungsschicht. Auf allen Schichten lassen sich Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit einsetzen.
Sicherheitsverfahren auf den niederen Schichten sind flexibler einsetzbar, aber unsicherer. Sicherheitsverfahren auf den höheren Schichten sind an die Anwendung gebunden, aber sicherer und schneller umsetzbar.

Maßnahmen auf der Übertragungsschicht

In der Übertragungsschicht kommen meist Tunneling-Protokolle zum Einsatz, die beliebige Netzwerk-Protokolle übertragen können. Auch für die Anwendung, die eine solche Verbindung nutzt, spielt das Protokoll auf der Übertragungsschicht keine Rolle. Die hohe Flexibilität wird mit einem großen Verarbeitungsaufwand wegen mehrfacher Header erkauft.

Maßnahmen auf der Netzwerkschicht

Auf der Netzwerkschicht werden häufig Paketfilter (Firewall) und Masquerading (NAT) verwendet. Das eine Verfahren um den Datenverkehr einzuschränken oder zu verhindern und das andere um Stationen gezielt zu verstecken. Diese Sicherheitsverfahren sind eng mit der Netzwerkschicht verwoben und funktionieren in diesem Fall nur mit TCP/IP. Auf der Netzwerkschicht arbeitet man auch gerne mit einer Firewall.
Welche Protokolle oder Verfahren hier verwendet werden sind für die Anwendungsschicht und die Übertragungsschicht unerheblich.

Maßnahmen auf der Anwendungsschicht

Sicherheitsmechanismen auf der Anwendungsschicht sind direkt mit dem Dienst, einer Anwendung oder einer Sitzung gekoppelt. Sie können also nicht einfach so anderweitig genutzt werden. Das ist jedoch kein Nachteil, sondern mit einer hohen Sicherheit verbunden. Sofern Anwendungen Sicherheitsprotokolle unterstützen, sind sie bei kurzzeitigen Verbindungen das sicherste Verfahren. Meist ist eine komplizierte Konfiguration der Anwendungen nicht erforderlich. Die Gegenstellen auf beiden Seiten einigen sich vollautomatisch ohne Eingriff des Anwenders.

Übersicht: Netzwerk-Sicherheit

• Firewall
• VPN - Virtual Private Network
• WLAN-Sicherheit
• Verschlüsselung
• AAA - Authentication Authorization Accounting

Übersicht: Gefahren

• DoS - Denial of Service
• IP-Spoofing
• Drive-by

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• DPI - Deep Packet Inspection
• SPI - Stateful Packet Inspection
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