Table Of ContentB.Б. ЩЕРБАКОВ RC
C.А. ЕРМАКОВ
СЕ 1ГЕИ
. 1 1
№
B.Б. Щербаков
C.А. Ермаков
БЕЗОПАСНОСТЬ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ:
СТАНДАРТ IEEE 802.11
Под редакцией
член-корреспондента РАН
В.И.Борисова
Москва
РадиоСофт
2010
УДК
ББК
Рецензент
доктор технических наук Толстых Н.Н.
Щербаков В.Б., Ермаков С.А.
Безопасность беспроводный сетей: стандарт IEEE 802.11. - М:
РадиоСофт, 2010, -255 с., 44 илл., 58 табл., библиогр. 141 назв.
ISBN
Книга посвящена анализу и управлению рисками информационной
безопасности в беспроводных сетях стандарта IEEE 802.11 на основе при
менения аппарата теории нечетких множеств и нечеткой логики, а также
метода анализа иерархий для выбора оптимального по соотношению
стоимость-эффективность набора средств защиты.
Для специалистов осуществляющих проектирование, развертывание
и администрирование беспроводных сетей группы стандартов IEEE 802.11
в условиях необходимости обеспечения конфиденциальности, целостно
сти и доступности обрабатываемой информации, будет полезна студентам
и аспирантам соответствующих специальностей.
УДК
ББК
Научное издание
Щербаков Владимир Борисович
Ермаков Сергей Александрович
Безопасность беспроводных сетей: стандарт IEEE 802.11
© Щербаков В.Б., Ермаков С.А., 2010
ISBN ©Оформление. РадиоСофт, 2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.....................................................................................7
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................8
Глава 1. ОБЗОР БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ СЕМЕЙСТВА
СТАНДАРТОВ IEEE 802.11 .................................................13
1.1. Особенности беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11......13
1.2. Архитектура стандарта IEEE 802.11 ...........................................15
1.2.1. Основные топологии и особенности их организации......17
1.2.2. Подуровень доступа к среде стандарта IEEE 802.11......20
1.2.3. Физический уровень стандарта IEEE 802.11....................28
1.2.3.1. Базовый стандарт IEEE 802.11 ...............................28
1.2.3.2. Стандарт IEEE 802.11b...........................................31
1.2.3.3. Стандарт IEEE 802.11а...........................................35
1.2.3.4. Стандарт IEEE 802.11g...........................................38
1.2.3.5. Стандарт IEEE 802.11n...........................................41
1.3. Работа в условиях городских и региональных сетей................43
1.4. Основные результаты первой главы..........................................47
Глава 2. УГРОЗЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ СТАНДАРТА IEEE 802.11......48
2.1. Классификация угроз информационной безопасности
беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11.............................48
2.2. Классификация беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11
по набору применяемых средств защиты.................................51
2.3. Нарушители как источники угроз информационной безо
пасности беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11 ............55
2.4. Спектр уязвимостей беспроводных сетей стандарта
IEEE 802.11....................................................................................59
2.5. Атаки на беспроводные сети стандарта IEEE 802.11 ...............64
2.5.1. Атаки с использованием уязвимости среды пере
дачи и диапазона рабочих частот.....................................65
2.5.2. Атаки на систему аутентификации...................................68
2.5.3. Атаки на криптографические протоколы.........................73
2.5.4. Атаки на используемое программное обеспечение.......78
2.5.5. Атаки, обусловленные человеческим фактором............78
2.6. Основные результаты второй главы..........................................79
з
Глава 3. ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ УГРОЗ И
УЩЕРБА ОТ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ В БЕСПРОВОД
НЫХ СЕТЯХ СТАНДАРТА IEEE 802.11 ...........................80
3.1. Общая методика оценки вероятности реализации угроз........80
3.2. Оценка ущерба при нарушении безопасности беспровод
ных сетей стандарта IEEE 802.11...............................................85
3.3. Оценка вероятности реализации атак на систему защиты
беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11 ............................87
3.4. Оценка вероятности реализации атак на беспроводные
сети стандарта IEEE 802.11 как объект защиты.....................102
3.5. Методика получения экспертных оценок................................104
3.6. Результаты опроса экспертов..................................................107
3.7. Основные результаты третьей главы.......................................116
Глава 4. АНАЛИЗ РИСКОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗО
ПАСНОСТИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ СТАНДАРТА
IEEE 802.11.........................................................................117
4.1. Общая методика оценки рисков информационной безо
пасности......................................................................................117
4.2. Оценка рисков информационной безопасности беспровод
ных сетей стандарта IEEE 802.11 на основе использова
ния теории нечетких множеств и нечеткой логики.................120
4.2.1. Методика оценки рисков информационной безопас
ности на основе использования теории нечетких мно
жеств и нечеткой логики.................................................120
4.2.2. Построение функций принадлежности нечетких мно
жеств .................................................................................129
4.2.3. Построение функций принадлежности нечетких мно
жеств для анализа риска информационной безопас
ности беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11......132
4.3. Пример оценки риска информационной безопасности бес
проводных сетей стандарта IEEE 802.11 на основе исполь
зования теории нечетких множеств и нечеткой логики........135
4.4. Основные результаты четвертой главы..................................140
Глава 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ЗАЩИТЫ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ СТАНДАРТА
IEEE 802.11 ........................................................................141
5.1. Ранжирование рисков информационной безопасности бес
проводных сетей стандарта IEEE 802.11 ................................141
5.2. Анализ контрмер для снижения рисков информационной
безопасности беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11....144
5.3. Выбор структуры и параметров средств защиты информации ...145
5.3.1. Введение ограничений на процесс управления и по
становка задачи оптимального управления риском....145
4
5.3.2. Модели принятия решений в условиях неопределен
ности ..................................................................................147
5.3.3. Метод анализа иерархий................................................156
5.4. Применение метода анализа иерархий для сравнения
систем контрмер........................................................................161
5.4.1. Сравнение методов криптографической защиты........161
5.4.2. Сравнение средств и методов аутентификации..........167
5.4.3. Решение задачи выбора системы контрмер.................170
5.5. Основные результаты пятой главы..........................................173
Глава 6. ОБЗОР МЕТОДОВ РИСК-АНАЛИЗА И РАЗРАБОТКА
ПОЛИТИКИ БЕЗОПАСНОСТИ.........................................174
6.1. Международные стандарты оценки риска..............................174
6.1.1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17799-2005........................................174
6.1.2. Стандарт NIST 800-30 .....................................................177
6.1.3. Стандарт CobiT.................................................................179
6.1.4. Стандарт SCORE..............................................................180
6.1.5. Метод CRAMM..................................................................181
6.1.6. Стандарт SysTrust............................................................184
6.2. Обзор процесса оценки и нейтрализации рисков...................185
6.2.1. Важность процесса оценки и нейтрализации рисков....185
6.2.2. Интеграция оценки и нейтрализации рисков за цикл
жизни информационной системы...................................186
6.2.3. Основные функции должностных лиц...........................187
6.3. Обзор методик снижения рисков..............................................189
6.3.1. Стратегия снижения рисков............................................190
6.3.2. Подход к выполнению мероприятий защиты................190
6.3.3. Категории мероприятий защиты.....................................192
6.3.4. Технические мероприятия защиты................................193
6.3.4.1. Поддержка функционирования механизмов
защиты..................................................................193
6.3.4.2. Мероприятия по предотвращению нарушений ....194
6.3.4.3. Мероприятия по обнаружению и восстанов
лению....................................................................195
6.3.5. Организационные мероприятия защиты.......................196
6.3.6. Анализ стоимостной эффективности мероприятий
защиты..............................................................................198
6.3.7. Остаточный риск..............................................................199
6.4. Подходы к разработке политики безопасности......................200
6.4.1. Нормативные требования политики безопасности......200
6.4.2. Структура неформальной политики безопасности......202
6.5. Основные методики формирования политики безопасности ....205
6.6. Мероприятия по обеспечению информационной безопас
ности беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11 ................210
5
6.7. Требования политики безопасности к построению беспро
водных сетей VPN.....................................................................211
6.8. Основные этапы разработки информационной безопас
ности беспроводной сети..........................................................212
6.9. Основные результаты шестой главы........................................215
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................216
ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................217
Приложение А....................................................................................218
Приложение Б....................................................................................230
Приложение В....................................................................................232
Приложение Г....................................................................................240
ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................248
6
ПРЕДИСЛОВИЕ
Беспроводные сети, одна из самых актуальных новинок 1Т-тех-
нологий. Заманчивая перспектива уйти от проводных соединений и
транспортировать информацию по радио-телекоммуникациям поро
дила целый бум научно-технических изысканий в области подобных
сетевых решений. Однако, за все надо платить. И вышеупомянутое
удобство параллельно открыло широчайшие возможности для зло
умышленников, их атак на беспроводные сети связи.
Отсюда возникла острая необходимость защиты таких сетей,
обеспечения их информационной безопасности. Причем, в этой си
туации не просматриваются некие стандартные, регулярные реше
ния, и только мониторинг защищенности в сочетании с активным со
перничеством средств деструктивного воздействия и конструктив
ного противодействия им может оказаться залогом обеспечения бе
зопасности.
В этом контексте, разумеется, следует приветствовать выход в
свет настоящей монографии, сущность которой обращена к методо
логии риск-анализа беспроводных сетей. Традиционная радиотехни
ческая вероятностная задача обогащается здесь еще одной компо
нентой - оценкой возможного ущерба. Вероятностная схема вели
чины ущерба и частоты его наступления выступает в данном случае
мерой риска, стохастически характеризующей защищенность сети.
Авторы рассмотрели множественные вариации этой схемы в
приложении к избранному объекту исследования от чисто аналити
ческих до экспериментальных подходов, получили целый ряд ори
гинальных теоретических результатов, имеющих несомненную прак
тическую научную ценность.
Все это в совокупности не оставляет сомнений в том, что на
стоящая монография будет весьма полезна как для ученых, так и
для практиков, специализирующихся в области создания и экс
плуатации защищенных телекоммуникационных систем.
Член-корреспондент РАН
В. И. Борисов
7
ВВЕДЕНИЕ
Беспроводные сети связи на базе стандарта IEEE 802.11 ста
новятся все более важным ресурсом в условиях развития корпора
тивных технологий. Необходимость расширения существующих се
тей за счет пользователей подвижной связи и невысокие затраты
на эксплуатацию привели к принятию стандарта во многих отрас
лях, практической деятельности.
Интенсивное развитие беспроводных сетей на базе стандарта
IEEE 802.11 ведет к увеличению интереса к ним со стороны нару
шителей [34,43,44]. В связи с этим следует ожидать большое коли
чество атак на них с использованием различных средств, поэтому
возникает проблема обеспечения информационной безопасности (ИБ)
данных объектов. Это условие определяет использование адекват
ных средств и методов защиты информации, на основе которых
строится политика обеспечения ИБ.
В настоящее время оценка, управление и анализ рисков в об
ласти информационной безопасности рассматривается как обяза
тельная составляющая процесса защиты беспроводных сетей. С од
ной стороны, это связано с тем, что на различных стадиях жизнен
ного цикла системы имеют место разнообразные угрозы, с другой,
в рамках разрозненных методик анализа и управления отдельными
типами рисков не могут быть учтены корреляции между отдельны
ми риск-факторами, то есть не может быть выявлена позитивная
или негативная зависимость между ними.
Таким образом, при создании и эксплуатации защищенной бес
проводной сети необходимо осуществлять систематический анализ
и управление рисками, целью которого является выявление возмож
ных угроз безопасности информации, оценка возможности их реа
лизации и ожидаемого ущерба от такой реализации в интересах
обеспечения защиты.
При этом внедрение стандарта IEEE 802.11 идет гораздо быст
рее, чем приобретение профессиональных знаний и опыта, необхо
димых для адекватного управления. Это поставило специалистов по
системам защиты и сетевым вопросам перед необходимостью борь
бы с угрозами нового поколения с помощью частичного использо
вания решений и инструментов, первоначально разработанных для
инфраструктуры проводной связи [34].
Беспроводные сети постоянно развиваются и практически не
ограничены физическими барьерами. Каждая станция в сети потен
циально является уязвимой и должна подчиняться установленным
правилам, чтобы избежать возникновения проблем с безопасностью
и эксплуатационными характеристиками. Эти проблемы наряду с
8
параллельной эволюцией множества стандартов 802.11 дополни
тельно усложнили задачу управления сетью.
Кроме того, вопрос физической безопасности в технологиях
беспроводного доступа выходит на новый уровень. Нет кабельной
системы, значит, невозможно четко описать периметр сети. Следо
вательно, сложнее организовать разграничение доступа авторизо
ванных и несанкционированных пользователей и устройств [34,103].
Трудно и локализовать такие устройства.
Таким образом, аспекты безопасности актуальны даже для бес
проводных сетей, не имеющих выхода в Интернет.
Специфика сетей стандарта IEEE 802.11 отражается в исполь
зуемых подходах к анализу рисков. Особенностью ИБ сети, постро
енной на базе стандарта IEEE 802.11, является то, что в результате
атак, выполняемых через ее уязвимости, ущерб наносится как ресур
сам самой беспроводной сети, так и активам организации в целом.
Многие активы не имеют четкого денежного выражения, напри
мер, потеря репутации. Это затрудняет, а в большинстве случаев
делает невозможной более или менее точную количественную
оценку ущерба. Тот факт, что статистические данные о вероятнос
тях реализации угроз и ущербах от них в беспроводных сетях стан
дарта IEEE 802.11 в настоящее время отсутствуют, свидетельству
ет о невозможности получения объективной вероятности этих па
раметров.
В настоящее время, отдельной методики анализа и управле
ния рисками информационной безопасности беспроводных сетей в
Российской Федерации не принято. Для оценки риска до сих пор
применялись приближенные табличные методы, позволяющие по
лучить качественные оценки, которые затруднительно ранжиро
вать и при этом сложно обоснованно выбрать систему средств за
щиты.
Таким образом, становится очевидной необходимость разра
ботки методики количественной оценки величины риска обеспече
ния информационной безопасности и методики выбора оптималь
ной системы защиты беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11.
При этом применение современного математического аппара
та нечетких множеств и нечеткой логики, а также метода анализа
иерархий, открывает перспективу количественно оценить показа
тели риска, ранжировать их по степени опасности и определить
оптимальную систему защиты.
Цель данной книги заключается в анализе возможности прак
тического применения разработанных авторами методик оценки
рисков обеспечения информационной безопасности для беспро
водных сетей стандарта IEEE 802.11, а также рационального выбо
ра средств их защиты.
9
