Firewall

Eine Firewall ist ein Paketfilter

Beschreibung

Eine Firewall ist eine Software, die unbefugten Zugriff auf ein Netzwerk verhindern soll

• eine Netzwerksicherheitsvorrichtung
• die eingehenden und ausgehenden Netzwerkverkehr überwacht
• fungiert als Barriere zwischen geschützten & kontrollierten Bereichen und externen Netzwerken, wie dem Internet
• entscheidet auf der Grundlage von Regeln, ob ein bestimmter Datenverkehr blockiert oder zugelassen wird
• kann auf dedizierter Hardware oder als Softwarekomponente implementiert sein
• bietet Schutz für einzelne Rechner, Server oder ganze IT-Umgebungen
• kann eingesetzt werden, um das interne Netz zu strukturieren und verschiedene Sicherheitszonen zu schaffen
• kann den Netzwerksverkehr und die Firewall-Aktivitäten protokollieren (Beweissicherung & Verbesserung der Regelsätze)
• bietet die Möglichkeit, interne Strukturen eines Netzwerks zu verbergen (NAT)

Historie

• Benennung wird Steven M. Bellovin von AT&T zugeschrieben
• Der Begriff Firewall für das Filtern unerwünschten Netzwerkverkehrs wurde erstmals um 1987 verwendet
• Name ist eine Metapher, die Firewalls mit Trennwänden vergleicht, um zu verhindern, daß ein Feuer auf ein anderes Gebäude übergreifen kann
• Bilden seit über 25 Jahren die erste Verteidigungslinie beim Schutz von Netzwerken

Was ist eine Firewall?

• Auf Software basierendes Sicherungssystem
• Ein Paketfilter
• Schützt vor unerwünschten Netzwerkzugriffen
• Beschränkt Netzwerkzugriff
• Überwacht Datenverkehr
• Entscheidet anhand festgelegter Regeln, ob Netzwerkpakete durchgelassen werden

Firewall-Typen

Personal Firewall

Auch Desktop Firewall genannt

• Auf einem Anwender-Computer installierte Firewall-Software
• Unterbindet ungewollte Zugriffe auf Netzwerkdienste des Computers
• Kann Anwendungen davon abzuhalten, ohne das Einverständnis des Anwenders mit der Außenwelt zu kommunizieren.
• prädestiniert für den privaten Gebrauch - kostengünstig und können auch von unerfahrenen Benutzern konfiguriert werden

Externe Firewall

Auch Netzwerk- oder Hardware-Firewall genannt

• Kombination aus Hardware- & Software-Komponenten
• eigenständiges Gerät, das verschiedene Netze miteinander verbindet
• wesentlich komplexer als Personal-Firewalls
• geringere Manipulationsgefahr, da die Software nicht auf dem zu schützenden System läuft
• liegt zwischen dem LAN (dem lokalen Netzwerk) und dem WAN (das Internet)
• beschränkt die Verbindung zwischen zwei Netzen
• unterbindet unerlaubte Zugriffe von außen auf das interne System

Firewall-Technologien

Paketfilter-Firewall

• Filterung von Datenpaketen anhand von Netzwerkadressen
• Filterung des Ports und der IP-Adresse des Quell- und Zielsystems

Die zustandslose Paketfilterung

• arbeitet auf einem Firewall-Router mit statischen Regeln
• betrachtet jedes Netzwerkpaket einzeln
• stellt keine Beziehungen zu den vorherigen Netzwerkpaketen her
• OSI-Schicht 3 (IP-Adresse) und 4 (Port)

Die zustandsgesteuerten Paketfilterung - Stateful Inspection

• erfasst Beziehungen mit der Technik der Stateful Inspection
• stellt die Firewall den Rückkanal (Ziel- zu Quellsystem) in direkter Beziehung zur zuvor etablierten Verbindung
• nur die beteiligten Kommunikationspartner auf die Verbindung zugreifen kann
• OSI-Schicht 3 (IP-Adresse), 4 (Port) und ggf. 7 (Nutzdaten)

Application Layer Firewall(Proxy Firewall)

• beachten zusätzlich den Inhalt der Netzwerkpakete: Quelle, Ziel, Dienst und die Nutzdaten
• baut selbst eine eigene Verbindung zum Zielsystem auf
• kann die Pakete zusammenhängend analysieren und Einfluss auf die Verbindung nehmen
• reicht die Netzwerkanfrage des Quellsystems nicht einfach an das Zielsystem weiter
• kommuniziert stellvertretend für den anfragenden Client mit dem Zielsystem
• greift in den Datenverkehr ein und terminiert die Verbindungen auf beiden Seiten (zwei eigenständige Verbindungen), anstatt die Netzwerkpakete durchzureichen
• für jedes höhere Kommunikationsprotokoll (HTTP, FTP, DNS, SMTP, POP3, MS-RPC usw.) gibt es einen eigenen Filter (dedicated Proxys)

Hybrid-Firewall

• Hybrid-Firewalls bestehen aus Paketfilter und Application Level Gateway
• Das Gateway kann die Filterregeln des Paketfilters dynamisch ändern kann.

Vorteil

• Einer Hybrid-Firewall hat gegenüber einem alleinigen Application Level Gateway eine höhere Performance.

Nachteil

• Sicherheitsverlust
• Bei den meisten Protokollen hat der Proxy keinerlei Kontrolle über die Verbindung, nachdem er den Paketfilter geöffnet hat.
• Deshalb muss ein Angreifer den Proxy nur eine Zeit lang in Sicherheit wiegen, um anschliessend durch den (für ihn geöffneten) Paketfilter freies Spiel zu

Paketfilternde Firewalls

• normalerweise Router, die über Funktionen zur Paketfilterung verfügen
• Paketfilter prüfen den Netzwerkverkehr auf OSI-Level 3 (ausschließlich - darüberliegende Schichten bleiben unberücksichtigt)
• Überprüfung von IP-Adressen, Port-Nummern & Protokollnummern
• untersucht die Pakete isoliert (keine Datenströme) - erkennt den Kontext nicht
• Pakete werden vor der Weiterleitung mit definierten Regeln verglichen
• Bei Verstoß gegen eine dieser Regeln erfolgt keine Weiterleitung an den Empfänger
• bietet für private Anwender oder kleine Unternehmen ein grundlegendes Sicherheitsniveau und Schutz vor bekannten Bedrohungen

Vorteile

• kostengünstig
• gute Performance
• ein einzelnes Gerät kann den Datenverkehr für das gesamte Netzwerk filtern

Nachteile

• fehlende Inhaltskontrolle (nur Teile des Headers werden geprüft)
• unwirksam bei gefälschten IP-Adressen
• Pflege umfangreicher Filterlisten

Stateful Inspection Firewalls

Zustandsbehaftete Inspektion

• untersucht den Netzwerkverkehr, um festzustellen, ob ein Paket mit anderen Paketen verknüpft ist (ob dieses Paket Teil einer etablierten TCP- oder anderen Netzwerksitzung ist oder nicht)
• Zuordnung eines jeden Datenpakets zu einer bestimmten Verbindung
• überwachet nach dem Öffnen einer Verbindung alle Aktivitäten, bis die Verbindung wieder geschlossen wird
• Dynamische Erzeugung der Regeln und deren Löschung nach einem Timeout oder nach Eingang der Antwort

Multilayer-Inspection-Firewall

• erweiterte Variante
• berücksichtigt auch höher liegende Schichten des OSI-Modells

Vorteile

• gute Sicherheit
• Überprüfung mehrerer Schichten des OSI-Modells
• hohe Leistung
• bietet ein hohes Maß an Kontrolle darüber, welche Inhalte in das Netzwerk ein- bzw. ausgelassen werden
• bietet umfassende Protokollierungsfunktionen

Nachteile

• Ressourcenintensiv und beeinträchtigt die Geschwindigkeit der Netzwerkkommunikation

Application Layer Gateways / Proxy

• Die Application Layer Gateways oder Proxy-Firewalls sind Firewalls der zweiten Generation
• kann mit Caching-Proxy kombiniert werden (ist aber nicht sinnvoll)
• Überprüfung der gesamten Kommunikation auf Applikationsebene (OSI-07) - anwendungsbasierte Filterung von spezifischen Protokollen
• Zugriff auf den Proxy wird innerhalb der Client-Software realisiert
• Bietet detaillierte Sicherheitskontrollen, die beispielsweise den Zugriff auf eine Website ermöglichen, aber einschränken, welche Seiten auf dieser Website der Benutzer öffnen kann
• erlaubt keine direkte Verbindung zwischen internem Netzwerk und dem Internet - nimmt Anforderungen an & führt sie im Namen des Benutzers aus
• können verwendet werden, um Unternehmen vor Bedrohungen durch Web-Anwendungen zu schützen (Blockieren des Zugriffs auf schädliche Web-Seiten)
• Nutzung zweier Netzwerkverbindungen – vom Client zur Firewall & von der Firewall zum Server

Vorteile

• sehr gute Sicherheit
• Prüfung der Daten möglich (Prüfung auf der obersten Ebene)

Nachteile

• eingeschränkte Leistung (kann die Netzwerkleistung beeinträchtigen)
• funktioniert nicht mit allen Netzwerkprotokollen
• es werden zwei Verbindungen benötigt

Hybrid-Firewalls

• stellen ein Regelwerk bereit, das die Eigenschaften von Paketfiltern, Stateful Packet Inspection & Application Layer Gateway kombiniert
• sinnvolle Kombination mehrerer Firewall-Techniken
• dynamische Änderung der Filterregeln des Paketfilters durch das Gateway

Vorteil

• eine Hybrid-Firewall hat gegenüber einem alleinigen Application Layer Gateway eine höhere Performance

Nachteil

• Sicherheitsverlust - bei den meisten Protokollen hat der Proxy keinerlei Kontrolle über die Verbindung, nachdem er den Paketfilter geöffnet hat

Next-Generation Firewalls

• verendet einen mehrschichtigen Ansatz und gehen mittlerweile weit über schlichte Paketfilter und Stateful-Inspections hinaus
• sind in der Lage, auch deutlich komplexere Bedrohungen abzuwehren (fortschrittliche Malware und Angriffe auf Anwendungsebene)
• enthalten standardmäßige Firewall-Funktionen wie Stateful-Inspection
• Integrierte Intrusion Prevention und Intrusion Detection
• können Aktivitäten der im Netz vorhandenen User erkennen & entscheiden anhand von Richtlinien, was diese dürfen und was nicht
• bieten eine Anwendungskontrolle, die bestimmte Aktionen bestimmter Applikationen zulassen oder blockieren kann
• enthalten überlicherweise auch Antivirus- & Antispam-Funktionen
• Integration diverser anderer Funktionalitäten, wie VPN, Schutz von VoIP-Telefonie
• entsprechende Produkte verfügen über umfangreiche Report- und Analysefunktionen

Topologie

Demilitarized Zone (DMZ)

• Als demilitarisierte Zone wird ein Netzwerk bezeichnet, das als Pufferzone zwischen zwei Netzwerken fungiert und diese voneinander abgrenzt
• das Konzept läßt sich sowohl mit einer, als auch mit zwei Firewalls umsetzen

DMZ mit zwei Firewalls

• wird in der Regel bevorzugt
• Abschirmung vom öffentlichen Netz durch eine äußere Firewall
• innere Firewall zwischen DMZ und internem Netzwerk
• Nutzer des internen Netzwerks dürfen sowohl auf die Server der DMZ, als auch auf das Internet zugreifen
• Nutzer aus dem Internet erhalten nur Zugriff auf die DMZ
• Datenverkehr aus der DMZ heraus wird von beiden Firewalls geblockt
• empfehlensert ist die Verwendung zweier unterschiedlicher Geräte

DMZ mit einer Firewall

• Einsatz einer einzigen Firewall mit drei separaten Netzwerkanschlüssen (LAN, Internet, DMZ)
• leistungsstarke Hardware erforderlich, um den Traffic zu bewältigen
• sämtliche Anschlüsse werden von der selben Firewall überwacht (Single Point of Failure)

Testfragen

Testfrage 1

Antwort1

Testfrage 2

Antwort2

Testfrage 3

Antwort3

Testfrage 4

Antwort4

Testfrage 5

Antwort5