Internet-Infrastruktur unter dem Gesichtspunkt der IT-Sicherheit

Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Institut für Internet-Sicherheit Fachhochschule Gelsenkirchen http://www.internet-sicherheit.de

Internet-Infrastruktur

unter dem Gesichtspunkt der

IT-Sicherheit

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Inhalt

Internet-Infrastruktur

Unabhängig abhängig

Geordnetes Chaos

Die globale Sicht auf das Internet

Zusammenfassung

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Inhalt

Internet-Infrastruktur

Unabhängig abhängig

Geordnetes Chaos

Die globale Sicht auf das Internet

Zusammenfassung

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Internet-Infrastruktur

 Eine globale Herausforderung

Geschäftliches Handeln erfordert Sicherheit, Vertrauen und Verfügbarkeit

in allen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Bereichen! Das Internet geht über alle geographischen Grenzen,

politischen/administrativen Grenzen und Kulturen hinaus und stellt somit eine neue und ungewohnte Herausforderung für die internationale

Gesellschaft dar.

Mit dem Internet haben wir einen erhöhten Aktionsradius und eine starke Abstraktion zwischen Handlung und Wirkung.

Dies führt zu einem mangelnden Unrechtsbewusstsein und verlangt einen

bewussten Umgang mit der elektronischen Welt.

Die Geschwindigkeit, in der neue Anforderungen (ID-Management, Spam, Viren, Würmer, Trojaner und Passwort Fishing) auftauchen wird immer

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Internet-Infrastruktur

 Verteilung der Anwendungen

Aufschlüsselung nach Kommunikationsprotokollen

(Bandbreite im Backbone international agierender IP-Carrier)

45% Web-Traffic (HTTP)

24% P2P-Tauschbörsen (Musik, Filme, …) 12% E-Mail (SMTP, POP3, IMAP)

7% Streaming-Protokolle 7% IP-Telefonie 5% Sonstiges Quelle: http://www.heise.de/ct/05/07/088 45% 24% 12% 7% 7% 5% http p2p E-Mail Audio/Video VoIP sonstige

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Inhalt

Internet-Infrastruktur

Unabhängig abhängig

Geordnetes Chaos

Die globale Sicht auf das Internet

Zusammenfassung

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Unabhängig abhängig

Internet – ein „Netz aus Netzen“

Das Internet besteht aus mehr als 21.000 unabhängigen Netzen, so genannte

Autonome Systeme (AS)

Autonome Systeme unterscheiden sich in Größe und räumlicher Ausdehnung sowie im Kerngeschäft und der Intention des Betreibers.

Gemeinsamer Nenner ist eine möglichst redundante Anbindung an andere Autonome Systeme.

Dazu benötigen die Autonome Systeme eine Strategie, wie sie sich

miteinander verbinden, z.B. über Transit, Privat-Peering oder Public-Peering. Zurzeit gibt es mehr als 45.000 logische Verbindungen zwischen den ASs

Unterschiedliche Typen von Autonomen Systemen

Große Firmen, z.B. Lufthansa, Deutsche Bank (41 %) Internet Service Providers, z.B. IP-Carrier (35 %)

Universitäten (11 %)

Internet Exchange Points (2 %) …

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Unabhängig abhängig

 „Internet Deutschland “

Die wichtigsten

Autonomen Systeme

in Deutschland

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Unabhängig abhängig

 Navigieren

Die physikalischen Leitungen im Internet sind in der Regel so ausgelegt, dass die reale Bandbreite nicht mehr als 50 Prozent der theoretischen Bandbreite ausmacht.

Routing

Komplexe Anforderungen an die Wegewahl zwischen Autonomen Systemen IP-Pakete verlassen auch die Unternehmensgrenzen!

Wirtschaftliche und firmenpolitische Aspekte spielen bei der Wegewahl eine Rolle.

Existenz von bevorzugten Pfaden

Festlegung von Routing-Policies anhand der Beziehungen zwischen den Autonomen Systemen

Das Routing spielt eine wesentliche Rolle für die Stabilität des Internet!

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Unabhängig abhängig

 Grenzposten

Border Gateway Protocol (BGP)

Zwischen Borderroutern der Autonomen Systeme existieren permanente Sessions

Initiales Austauschen aller Routing-Informationen ca. 185.000 Routen Nachrichten zur Aktualisierung und zum Aufrechterhalten (Dieser

Mechanismus ist immens wichtig für die Stabilität des Internets).

Nachbarn überwachen sich gegenseitig!

Entscheidungskriterien für die Wegewahl

Nutzungspreise der Verbindungen

Länge des Pfades von einem Autonomen System zum anderen Lange Wege durch Vermeidung von teuren Transit-Strecken Hot Potato vs. Cold Potato

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Unabhängig abhängig

Geordnetes Chaos

Die globale Sicht auf das Internet

Zusammenfassung

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Geordnetes Chaos im Internet

 Wer mit wem und warum?

Durch die Beziehungen und Größe der Autonomen Systeme ergibt sich eine formelle Hierarchie unter den Betreibern.

Connectivity des Internets

<= 2 = 16.496 - 74 % (Tier 3) <=10 = 20.802 - 96 % >10 = 867 - 4 % >50 = 152 - 0,7 % >100 = 73 - 0,3 % >300 = 26 - 0,1 % Nur wenige Provider (~13) sind “Global Networks” (Tier1) Die Telekom hat 350

Verbindungen zu anderen AS. Die meisten Verbindungen hat immer noch MCI mit 2.401

Wirtschaftliche Notwendigkeiten beeinflussen die Betreiber

Das kann zur einer Destabilisierung des Internets führen.

Wir benötigen eine Instanz, die eine Übersicht über die AS und deren Verbindungen pflegt.

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Geordnetes Chaos im Internet

 Traffic: Eine Abschätzung

Autonomes System PUBLIC PEERING 30 Peta Byte PRIVATE PEERING 50 Peta Byte TRANSIT (Customer) 150 Peta Byte

AS

AS

TRANSIT (Global ISP)

40 Peta Byte

AS

AS

AS

AS

AS

AS

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Internet-Infrastruktur

Unabhängig abhängig

Geordnetes Chaos

Die globale Sicht auf das Internet

 Internet Frühwarnsystem

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I

nternet-

A

nalyse-

S

ystem (

IAS

)

 Analogie

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Analogie

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Idee

Beobachtung der kritischen

Infrastruktur „Internet“.

Sonden werden an

ausgesuchten Positionen des Internets zur Erfassung von Rohdaten in die

Kommunikationsleitungen eingebunden.

Zählen nur von Header-Informationen, die nicht datenschutzrelevant sind. System sammelt Informationen über einen großen Zeitraum! Ein zentrales

Auswertungssystem

analysiert die Rohdaten und

Auswertungsergebnisse und stellt diese umfangreichen Ergebnisse intuitiv dar.

Auswertungssystem

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Zählen von Header Informationen

Anzahl der Zähler z.Zt: - Max: 300.000

- Real-Ø: 20 bis 60.000

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Ziele

Beschreibung von Profilen, Mustern, Technologietrends und Zusammenhängen,

Schaffung einer

Wissensbasis

Überblick über den

aktuellen Zustand des Internets

Erkennen von

Angriffssituationen und Anomalien

Prognosen von Mustern und Angriffen

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Beispiele von Ergebnissen (1/5)

TCP ESP IGMP ICMP GRE UDP TCP 89% UDP 7%

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Beispiele von Ergebnissen (2/5)

Vergleich unterschiedlicher Zeiträume

Normal: SYN > SYN/ACK > 2xFIN/ACK

Diskrepanz: Normalverteilung zu Verteilung im Angriffsfall  Angriffserkennung SYN (31% - 52%) SYN/ACK (26% - 19%) FIN/ACK (43% - 30%)

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Beispiele von Ergebnissen (3/5)

SYN-Scan (Potentieller Angriff)

Scan-Zeitraum deutlich zu erkennen

SYN/ACK

FIN/ACK SYN

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Beispiele von Ergebnissen (4/5)

Tagesrhythmus

HEAD genutzt von automatischen Prozessen GET und POST i.d.R. genutzt von

menschlichen Nutzern HEAD GET POST GET 92% HEAD 6% _POST 2%

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Internet-Analyse-System (IAS)

 Beispiele von Ergebnissen (5/5)

Tagesprofile, Keine Serverstatistik, sondern „Leitungsstatistik“

Unterschied zwischen manueller Nutzung (z.B. Internet Explorer und Firefox) und automatischer Nutzung (z.B. wget)

zu erkennen.

Firefox

Andere (wget, etc)

Internet Explorer

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Internet-Verfügbarkeits-System

 Idee

Beobachtung der kritischen Infrastruktur

„Internet“.

Dronen werden an ausgesuchten Positionen des Internets zur Erfassung von Verfügbarkeitsdaten eingebunden. Es werden verschiedene Arten von

Verfügbarkeiten gemessen Wichtige Webdienste DNS-Dienst

Kommunikationsverbindungen und Router

Mail-Dienste und –Server

Parameter: Dienstgüte: Funktionen, Fehlerrate, Jitter, Verzögerung,

Paketverlust Ein zentrales

Auswertungssystem

analysiert die Verfügbarkeitsdaten und Auswertungsergebnisse und stellt diese umfangreichen Ergebnisse intuitiv dar.

Drone _Drone

Internet

Drone: aktive Sonde

Platzierung unabhängig von Dritten!

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Internet-Verfügbarkeits-System

 Beispiele von Ergebnissen (1/2)

rapidshare.de File Sharing Portal

Der größte Datenverkehr und die geringste Bandbreite ist zwischen 18:00 und 23:00 Uhr!

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Internet-Verfügbarkeits-System

 Beispiele von Ergebnissen (2/2)

t-online.net Informations-Portal

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Internet

 Zusammenfassung

Das Internet ist ein komplexes System mit zu vielen Sicherheitsproblemen!

Die Erfahrung zeigt, dass die physische und logische Infrastruktur des Internets überaus robust ist.

Die Grenzposten im Internet müssen sich auf neue Anforderungen im Bereich QoS vorbereitet.

Wir brauchen eine gemeinsame Internet-Kultur, wie wir mit dem Internet und seinen Diensten umgehen sollen.

Sichere Betriebssysteme, Trusted Computing, Self-Defending-Networks, usw. werden helfen, mehr Sicherheit im Internet zu bekommen.

Geordnetes Chaos

Bis jetzt hat das Chaos für den Erfolg des Internets gesorgt.

In Zukunft muss mit mehr Ordnung für einen weiterer Fortschritt gesorgt werden!

Die Autonomen Systeme müssen mehr zusammenarbeiten, damit das Ganze erhalten bleibt.

Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Institut für Internet-Sicherheit Fachhochschule Gelsenkirchen http://www.internet-sicherheit.de

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