VPN - Virtuelle Private Netzwerke - Aufbau und Sicherheit

von: Manfred Lipp

Addison-Wesley Verlag, 2006

ISBN: 9783827322524

Sprache: Deutsch

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VPN - Virtuelle Private Netzwerke - Aufbau und Sicherheit

	Inhaltsverzeichnis	6
	Vorwort	6
	1 Virtuelle Private Netze	6
	2 Anforderungen an VPN	7
	3 Tunneling	7
	4 Sicherheitstechnologie	8
	5 IP Security (IPSec)	9
	6 Das IKE-Protokoll	10
	SSL-PN	11
	8 L2TP/IPSec-Transport	12
	9 Quality of Service in VPN	12
	10 Access-Technologien	13
	11 Design und Realisierung	13
	A Anhang	14
	Stichwortverzeichnis	14
	Vorwort	16
	Aufbau	16
	Danksagung	17
	1 Virtuelle Private Netze	18
	1.1 Was ist ein VPN?	18
	1.2 Netze im Wandel	20
	1.2.1 Übertragungstechnologie	20
	1.2.2 Datennetze	24
	1.2.3 Netzwerkapplikationen	27
	1.3 Warum VPN?	30
	1.3.1 Veränderung der Geschäftsprozesse	30
	1.3.2 Globalisierung und Dezentralisierung	32
	1.3.3 Veränderung der Wettbewerbssituation	32
	1.3.4 Mobilität und Flexibilität	32
	1.3.5 Kostenoptimierung	33
	1.3.6 Sicherheit	34
	1.4 Randbedingungen für den Einsatz	35
	1.5 Der VPN-Markt	36
	1.6 Internet-VPN	38
	1.7 VPN-Typen	41
	1.7.1 Remote Access VPN	42
	1.7.2 Branch Office VPN	44
	1.7.3 Extranet-VPN	46
	1.8 VPN-Dienste	47
	1.8.1 Eigenbetrieb	47
	1.8.2 Access-Equipment-Outsourcing	48
	1.8.3 VPN- und Access-Equipment-Outsourcing	48
	1.8.4 Vollständiges Outsourcing	49
	1.9 Intranet-VPN	49
	2 Anforderungen an VPN	50
	2.1 Sicherheit	50
	2.1.1 Datenvertraulichkeit	50
	2.1.2 Schlüsselmanagement	51
	2.1.3 Paketauthentifizierung	51
	2.1.4 Datenintegrität	52
	2.1.5 Benutzerauthentifizierung	52
	2.1.6 Benutzerautorisierung	53
	2.1.7 Schutz vor Sabotage	53
	2.1.8 Schutz vor unerlaubtem Eindringen	54
	2.2 Verfügbarkeit	55
	2.2.1 Die Verfügbarkeit von Wähl- und Festverbindungen	55
	2.2.2 Die Verfügbarkeit von Internet-VPN	56
	2.3 Quality of Service	57
	2.3.1 QoS in Sprachnetzen	57
	2.3.2 QoS im LAN	58
	2.3.3 QoS im WAN	59
	2.3.4 QoS in IP	64
	2.3.5 QoS im VPN	65
	2.4 Skalierbarkeit und Migrationsfähigkeit	66
	2.5 Integration in existierende Netze	66
	2.5.1 Management	67
	2.5.2 Sicherheit	70
	2.6 Koexistenz zu traditionellen WAN	72
	2.7 Adressmanagement	73
	2.8 Interoperabilität	74
	3 Tunneling	76
	3.1 Tunneling-Modelle	77
	3.1.1 Das Intra-Provider-Modell	77
	3.1.2 Das Provider-Enterprise-Modell	77
	3.1.3 Das Ende-zu-Ende-Modell	78
	3.2 Standardisierte Tunneling-Protokolle	79
	3.2.1 Layer-2-Protokolle	79
	3.2.2 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)	80
	3.2.3 Layer-3-Protokolle	82
	3.2.4 IP Security (IPSec) im Tunnel-Modus	82
	3.2.5 Multi Protocol Label Switching (MPLS)	83
	3.3 Nichtstandardisierte Tunneling-Protokolle	87
	3.3.1 Layer 2 Forwarding (L2F)	88
	3.3.2 Point-to-Point Tunneling Protocol	88
	3.4 Verschachtelte Tunneling-Protokolle	89
	3.5 Welches Protokoll für welchen Zweck?	91
	3.6 Auswahlkriterien	92
	4 Sicherheitstechnologie	94
	4.1 Sicherheit in VPN	94
	4.1.1 Sicherheit in Unternehmensdatennetzen	94
	4.1.2 Sicherheitsverfahren in VPN	97
	4.1.3 Sicherheit in der Netzwerkschicht mit IP-Security	99
	4.1.4 Sicherheit auf der Transportschicht mit Transport Layer Security (TLS) und Secure Socket La...	101
	4.2 Die Grundlagen der Kryptografie	102
	4.2.1 Geschichtliches	102
	4.2.2 Datenvertraulichkeit	104
	4.2.3 Verschleierung und Verschlüsselung	104
	4.2.4 Die Kunst der Kryptoanalyse	106
	4.2.5 Einführung in die Kryprografie	108
	4.2.6 Verschlüsselungsverfahren	114
	4.3 Symmetrische Verschlüsselungsverfahren	117
	4.4 Der Data Encryption Standard (DES)	119
	4.4.1 Ein Überblick über DES	121
	4.4.2 Die DES-Schlüsseltransformation	121
	4.4.3 Die DES-Funktion	122
	4.4.4 Die DES-Entschlüsselung	124
	4.4.5 Die Kryptoanalyse von DES	124
	4.5 Triple-DES	124
	4.5.1 Die Kryptoanalyse von Triple-DES	126
	4.6 Cipher Block Chaining (CBC)	127
	4.6.1 Die Funktionsweise von CBC	128
	4.7 Neu: Advanced Encryption Standard (AES)	128
	4.8 Rijndael	130
	4.8.1 Die Mathematik hinter Rijndael	131
	4.8.2 Der Rijndael-Algorithmus	134
	4.8.3 Entschlüsselung	140
	4.8.4 Die Kryptoanalyse von Rijndael	140
	4.9 RC4	142
	4.9.1 Geschichtliches	143
	4.9.2 Der RC4-Algorithmus	143
	4.9.3 Die Kryptoanalyse von RC4	146
	4.10 Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren	147
	4.10.1 Die kurze Geschichte der Public-Key-Kryptografie	147
	4.10.2 Das Grundprinzip der Public-Key-Kryptografie	149
	4.10.3 Mathematische Grundlagen	150
	4.11 Das Diffie-Hellman-Verfahren	154
	4.11.1 Die Kryptoanalyse des Diffie-Hellman-Verfahrens	155
	4.12 Das RSA-Verfahren	156
	4.12.1 Die Kryptoanalyse von RSA	157
	4.13 Elliptic Curve Cryptography (ECC)	159
	4.13.1 Mathematische Grundlagen	159
	4.13.2 ECDH (Elliptic Curve Diffie-Hellman)	161
	4.13.3 Die Kryptoanalyse von ECC	162
	4.14 Zufallszahlen	162
	4.15 Hash-Funktionen	164
	4.15.1 Hash-Algorithmen	165
	4.15.2 Die Kryptoanalyse von MD5 und SHA1	167
	5 IP Security (IPSec)	170
	5.1 IP Security im Überblick	170
	5.1.1 Paketintegrität	170
	5.1.2 Paketauthentifizierung	171
	5.1.3 Paketvertraulichkeit	171
	5.1.4 Verkehrsflussvertraulichkeit	171
	5.1.5 Schutz vor wiederholtem Senden von Paketen (Replay-Angriff)	171
	5.1.6 Schutz vor weiteren Denial-of-Service-Angriffen	172
	5.2 Kryptografische Verfahren in IPSec	172
	5.2.1 Datenverschlüsselung	172
	5.2.2 Integritätsprüfung und Authentifizierung	174
	5.2.3 Schutz vor Replay-Angriffen	175
	5.3 Die IPSec-Standards	177
	5.3.1 Die IPSec-Architektur	177
	5.3.2 Die aktuelle IPSec-Standardisierung	178
	5.4 Die IPSec Security Association	178
	5.5 Die IPSec Security Policy	181
	5.5.1 Die Security Policy in IPSec	181
	5.5.2 Die IPSec-Selektoren	181
	5.6 Die IPSec-Betriebsmodi	182
	5.6.1 Tunnel-Modus	182
	5.6.2 Transport-Modus	182
	5.7 IPSec-Einsatzszenarien	183
	5.7.1 Gateway-zu-Gateway	183
	5.7.2 Host-zu-Gateway	184
	5.7.3 Host-zu-Host	184
	5.8 Die IPSec-Protokolle	184
	5.8.1 Die Paketverarbeitung in IPSec	184
	5.8.2 Authentication Header (AH)	185
	5.8.3 Encapsulating Security Payload (ESP)	188
	5.9 IPSec-Implementierung	192
	5.9.1 Betriebssystemebene, IPSec-Stack	192
	5.9.2 Bump-in-the-Stack (BITS)	192
	5.10 Betrachtungen zur IPSec Performance	193
	5.11 Zukünftige Entwicklungen	195
	6 Das IKE-Protokoll	196
	6.1 Das Henne-Ei-Problem	196
	6.2 ISAKMP	197
	6.2.1 Die Sicherheit von ISAKMP	198
	6.2.2 Der ISAKMP-Header	203
	6.2.3 Der ISAKMP-Nutzdaten-Header	205
	6.3 ISAKMP-Nutzdaten	205
	6.3.1 Security Associatiation Payload	205
	6.3.2 Proposal Payload	206
	6.3.3 Transform Payload	207
	6.3.4 Key Exchange Payload	207
	6.3.5 Identification Payload	207
	6.3.6 Certificate Payload	208
	6.3.7 Certificate Request Payload	209
	6.3.8 Hash, Signature und Nonce Payload	209
	6.3.9 Notification Payload	210
	6.3.10 Delete Payload	211
	6.3.11 Vendor ID Payload	212
	6.4 Die ISAKMP-Austauschvorgänge	212
	6.4.1 Phase 1	213
	6.4.2 Phase 2	213
	6.4.3 Die Austauschvorgänge	213
	6.4.4 Das Oakley Key Determination Protocol	214
	6.5 Der Aufbau von IKE	217
	6.5.1 Perfect Forwarding Secrecy	217
	6.5.2 Die Attribute einer IPSec Security Association	218
	6.5.3 Die Attribute einer IKE Security Association	219
	6.5.4 IKE-Sicherheitsverfahren	222
	6.5.5 Die Schlüsselerzeugung in IKE	222
	6.5.6 Authentifizierung in IKE	225
	6.6 Der IKE-Mainmode	226
	6.6.1 Authentifizierung mit Pre-Shared Key	227
	6.6.2 Authentifizierung mit digitaler Signatur	230
	6.6.3 Authentifizierung mit Public-Key-Verschlüsselung (RSA)	231
	6.6.4 Authentifizierung mit revidierter Public-Key- Verschlüsselung (RSA)	233
	6.7 Der IKE Aggressive Mode	234
	6.7.1 Authentifizierung mit Pre-Shared Secret	236
	6.7.2 Authentifizierung mit digitaler Signatur	237
	6.7.3 Authentifizierung mit standardisierter und revidierter Public-Key-Verschlüsselung (RSA)	237
	6.8 Der IKE Quick Mode	238
	6.9 Die Performance von IKE	240
	6.9.1 IKE und Hardware-Beschleuniger	241
	6.10 NAT mit IKE und IPSec	243
	6.10.1 NAT und IPsec	243
	6.10.2 Automatische Erkennung von NAT-Routern	244
	6.10.3 UDP Encapsulation von IPSec-ESP	248
	6.11 IKE Dead Peer Detection (DPD)	251
	6.11.1 DPD nach RFC3706	251
	6.11.2 Andere DPD-Verfahren	252
	6.12 Die Sicherheit von IKE	253
	7 SSL-PN	258
	7.1 Geschichtliches	258
	7.2 Secure Socket Layer (SSL)	259
	7.2.1 Transport Layer Security (TLS)	261
	7.2.2 Kryptografie in SSL	262
	7.2.3 Die Schlüsselerzeugung in SSL	263
	7.2.4 Verschlüsselungsalgorithmen	267
	7.2.5 Integritätssicherung und Recordauthentifizierung	268
	7.2.6 Schutz vor Replay-Angriffen	269
	7.2.7 Fazit	269
	7.3 SSL-Funktionsblöcke	270
	7.3.1 SSL Handshake Protocol	271
	7.3.2 SSL Change Cipher Spec Protocol	277
	7.3.3 SSL Alert Protocol	277
	7.3.4 SSL Record Protocol	278
	7.4 Betrachtungen zur Performance von SSL	283
	7.5 SSL-VPN	284
	7.5.1 Das SSL-VPN-Gateway	289
	7.6 Die Sicherheit von SSL	290
	7.6.1 Angriffe auf SSL-Anwendungen und -Implementierungen	290
	7.6.2 Protokollimmanente Angriffspunkte	291
	7.6.3 Fazit	294
	8 L2TP/IPSec-Transport	296
	8.1 Das Point-to-Point Protocol (PPP)	296
	8.1.1 Remote Access mit PPP	297
	8.1.2 Die Komponenten von PPP	297
	8.1.3 PPP-Steuerprotokolle und -Dienste	299
	8.1.4 Der PPP-Verbindungsaufbau	303
	8.2 L2TP	304
	8.2.1 Virtueller Remote Access mit L2TP	305
	8.2.2 Der LAC (L2TP Access Concentrator)	306
	8.2.3 Der LNS (L2TP Network Server)	306
	8.2.4 Die L2TP-Tunneling Modelle	306
	8.2.5 L2TP-Paketformate	307
	8.2.6 L2TP Attribute Value Pairs (AVP)	309
	8.2.7 Auf- und Abbau von Tunneln und Calls in L2TP	311
	8.2.8 Die Sicherheit von L2TP	312
	8.3 L2TP-over-IPSec	313
	8.3.1 Die Performance von L2TP/IPSec	315
	8.3.2 Die Erzeugung von L2TP/IPSec-Paketen	315
	9 Quality of Service in VPN	318
	9.1 Quality of Service (QoS)	318
	9.2 Qualitätskriterien	321
	9.2.1 Verfügbarkeit	321
	9.2.2 Verzögerung	323
	9.2.3 Verzögerungsvarianz (Jitter)	325
	9.2.4 Fehlerrate, Bitfehlerrate	326
	9.2.5 Bandbreite	326
	9.3 QoS-Technologien	327
	9.3.1 TCP-Flusssteuerung	327
	9.3.2 Weighted Fair Queueing (WFQ)	329
	9.3.3 Random Early Discard (RED), Weighted Random Early Discard (WRED)	333
	9.3.4 Strict Priority Queueing	334
	9.3.5 Fazit	334
	9.4 Flussbasierende Dienstgüte	334
	9.5 Klassenbasierende Dienstgüte, DiffServ	336
	9.5.1 Die DiffServ-Architektur	336
	9.5.2 Die DiffServ-Service-Klassen	338
	9.5.3 Der DiffServ-Edge-Router	338
	9.5.4 Der DiffServ-PHB-Router	339
	9.5.5 Die Implementierung von DiffServ	340
	9.6 QoS in VPN	343
	9.7 QoS in IPSec VPN	347
	9.7.1 DiffServ	347
	9.7.2 Einflüsse von IPSec auf die Dienstgüte	348
	9.8 QoS in SSL VPN	349
	9.8.1 DiffServ	349
	9.8.2 Einflüsse von SSL auf die Dienstgüte	350
	9.9 Qos in L2TP und L2TP/IPSec VPN	351
	9.9.1 DiffServ	351
	9.9.2 Einfluss von L2TP/IPSec auf die Dienstgüte	352
	10 Access-Technologien	354
	10.1 Mobile Technologien	354
	10.1.1 GPRS	354
	10.1.2 UMTS	357
	10.1.3 WLAN	361
	10.1.4 Satellitenverbindungen	361
	10.2 Ortsgebundene Technologien	363
	10.2.1 ADSL	363
	10.2.2 SDSL	366
	10.2.3 Breitbandkabel	367
	10.2.4 Digitale Standardfestverbindungen	368
	10.2.5 HSSI	371
	10.3 Wählverbindungen	371
	10.3.1 Analoge Verbindungen	371
	10.3.2 ISDN	372
	11 Design und Realisierung	374
	11.1 Ein VPN ist auch nur Netzwerk	374
	11.2 Die Ist-Aufnahme	375
	11.2.1 Technische Aspekte	376
	11.2.2 Betriebswirtschaftliche Aspekte	378
	11.2.3 Sicherheit	379
	11.3 Der Sollzustand	379
	11.3.1 Randbedingungen	380
	11.3.2 Technische Aspekte	381
	11.3.3 Betriebswirtschaftliche Aspekte	382
	11.4 Die Übergangsphase	383
	11.5 Die Umsetzung der Security Policy	384
	11.6 Remote Access VPN	386
	11.6.1 VPN-Router für Remote Access	386
	11.6.2 VPN-Clients	392
	11.6.3 VPN-Router spezifische Clients	392
	11.6.4 Universelle VPN-Clients	396
	11.7 VPN zur Standortanbindung	397
	11.7.1 VPN-Router für kleine und Heimbüros	397
	11.7.2 VPN-Router zur Standortverbindung	398
	11.8 Beispiele	405
	11.8.1 Remote Access in kleineren Netzen	405
	11.8.2 Remote Access in großen Netzen	412
	11.8.3 Anbindung von kleinen Büros	417
	11.8.4 Standortverbindungen	419
	A Anhang	430
	A.1 Literatur	430
	A.1.1 Access- und Netzwerktechnologie	430
	A.1.2 VPN-Technologie	430
	A.1.3 Sicherheitstechnologie	430
	A.1.4 Netzwerkdesign und Quality of Service	431
	A.2 Links	432
	Stichwortverzeichnis	434
	A	434
	B	434
	C	434
	D	434
	E	435
	F	435
	G	436
	H	436
	I	436
	K	437
	L	438
	M	438
	N	438
	O	439
	P	439
	Q	439
	R	440
	S	440
	T	441
	U	441
	V	441
	W	442
	X	442
	Z	442
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VPN - Virtuelle Private Netzwerke - Aufbau und Sicherheit

von: Manfred Lipp

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