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構建安全的下一代網(wǎng)絡(luò )

王琦 2007/05/31

　　近年來(lái)，以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò )一直是研究的熱點(diǎn)，不僅設備制造商投入大量的金錢(qián)和人力研發(fā)設備，而且電信運營(yíng)商也開(kāi)展大量的測試和實(shí)驗，用來(lái)驗證設備的穩定性、協(xié)議的標準化程度以及規模組網(wǎng)的可行性。但是，隨著(zhù)軟交換網(wǎng)絡(luò )大規模商用步伐的逐步推進(jìn)，我們在看到軟交換網(wǎng)絡(luò )與傳統電信技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也發(fā)現基于IP的軟交換網(wǎng)絡(luò )實(shí)現電信級的運營(yíng)，還存在一些問(wèn)題，包括：網(wǎng)絡(luò )的QoS保證、網(wǎng)絡(luò )的安全性、控制層面的組網(wǎng)問(wèn)題等，如果不很好地解決這些問(wèn)題，將大大影響軟交換的商用速度。

　　以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò )采用IP分組網(wǎng)絡(luò )承載，傳統的IP網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)盡力傳送和開(kāi)放自由的網(wǎng)絡(luò )，有些IP網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)可以不經(jīng)任何認證和鑒權就可以接入IP網(wǎng)絡(luò )，IP網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)也不需要進(jìn)行任何業(yè)務(wù)認證與鑒權。IP網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性是推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素，但同時(shí)也帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò )的安全隱患。NGN采用IP承載網(wǎng)絡(luò )，如果在建設初期沒(méi)有合理規劃，將會(huì )存在更大的安全威脅。

NGN網(wǎng)絡(luò )安全威脅

　　終端設備安全威脅

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )中存在大量的終端設備，包括IAD設備、SIP／H．323終端和PC軟終端等。軟交換網(wǎng)絡(luò )接入靈活，任何可以接入IP網(wǎng)絡(luò )的地點(diǎn)均可以接入終端。但是，這種特性在為用戶(hù)帶來(lái)方便的同時(shí)，也導致可能存在用戶(hù)利用非法終端或設備訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )，占用網(wǎng)絡(luò )資源，非法使用業(yè)務(wù)和服務(wù)，同時(shí)，某些用戶(hù)可能使用非法終端或設備向網(wǎng)絡(luò )發(fā)起攻擊，對網(wǎng)絡(luò )的安全造成威脅。另外，由于接入與地點(diǎn)的無(wú)關(guān)性，使得安全威脅發(fā)生后，很難定位發(fā)起安全攻擊的確切地點(diǎn)，無(wú)法追查責任人。

　　網(wǎng)絡(luò )安全威脅

　　由于缺乏合理有效的安全措施，以IP為基礎的因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )安全事件十分頻繁，主要包括蠕蟲(chóng)病毒的泛濫和黑客的攻擊。當前互聯(lián)網(wǎng)病毒十分猖獗，每天都有新病毒出現，這些病毒輕則大量占用網(wǎng)絡(luò )資源和網(wǎng)絡(luò )帶寬，導致正常業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)緩慢，甚至無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )資源；重則導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )癱瘓，造成無(wú)法彌補的損失。另外，黑客憑借網(wǎng)絡(luò )工具和高超的技術(shù)，攻擊網(wǎng)絡(luò )上的關(guān)鍵設備，篡改上面的路由數據、用戶(hù)數據等，導致路由異常，網(wǎng)絡(luò )無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)等。

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )采用IP分組網(wǎng)作為傳輸承載，而且軟交換網(wǎng)絡(luò )提供的業(yè)務(wù)大部分屬于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò )的安全可靠性要求更高。當網(wǎng)絡(luò )由于病毒導致帶寬大量被占用，訪(fǎng)問(wèn)速度很慢甚至無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，軟交換網(wǎng)絡(luò )就無(wú)法為用戶(hù)提供任何服務(wù)。

　　關(guān)鍵設備安全威脅

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵設備包括：軟交換設備、媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、應用服務(wù)器、媒體服務(wù)器等。由于下一代網(wǎng)絡(luò )選擇分組網(wǎng)絡(luò )作為承載網(wǎng)絡(luò )，并且各種信息主要采用IP分組的方式進(jìn)行傳輸，IP協(xié)議的簡(jiǎn)單性和通用性為網(wǎng)絡(luò )上對關(guān)鍵設備的各種攻擊提供了便利的條件。目前對網(wǎng)絡(luò )設備常見(jiàn)的攻擊有：

　　DoS和DDoS攻擊

　　DoS攻擊：Denial of Service，也就是“拒絕服務(wù)”的意思，指通過(guò)過(guò)量的服務(wù)從而使軟交換網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵設備陷入崩潰的邊緣或崩潰。包括UDPflood、SYNflood、ICMPflood、Smurf攻擊、IP碎片攻擊、畸形消息攻擊等。DDoS攻擊：Distributed Denialof Service，即“分布式拒絕服務(wù)”。它是一種基于DoS的特殊形式的拒絕服務(wù)攻擊，是一種分布、協(xié)作的大規模攻擊方式。它通過(guò)入侵一些具有漏洞的主機，并操控這些受害主機，以其為攻擊平臺向軟交換網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵設備發(fā)起大量的DoS攻擊，從而導致軟交換網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵設備因無(wú)法處理過(guò)多的服務(wù)請求而癱瘓。

　　利用型攻擊

　　此種攻擊方式以通過(guò)竊取用戶(hù)密碼等方式獲取關(guān)鍵設備的控制權為目的，主要包括口令猜測、特洛伊木馬和緩沖區溢出等手段。

　　由于目前軟交換網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵設備（如軟交換、網(wǎng)關(guān)和各種服務(wù)器等）的硬件實(shí)現普遍基于通用平臺（CompactPCI），各種應用服務(wù)器同樣基于業(yè)界流行的主機、服務(wù)器等，這就導致黑客可以利用一些已知的后門(mén)和漏洞來(lái)攻擊主機，非法獲取主機的口令和密碼，達到控制關(guān)鍵設備的目的。

　　信息安全威脅

　　信息安全主要包括軟交換與終端之間信令消息的安全、用戶(hù)之間媒體信息的安全以及用戶(hù)私有信息（包括用戶(hù)名、密碼等）的安全。由于軟交換網(wǎng)絡(luò )采用開(kāi)放的IP網(wǎng)絡(luò )傳輸信息，這樣在網(wǎng)絡(luò )上傳輸的數據就很容易被監聽(tīng)，如果軟交換與終端之間的信令消息被監聽(tīng)，有可能導致終端用戶(hù)私有信息的泄露，導致監聽(tīng)者可以利用監聽(tīng)到的信息偽造成合法用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )；如果用戶(hù)之間媒體信息被惡意監聽(tīng)，將導致用戶(hù)私密信息的泄露。

NGN網(wǎng)絡(luò )安全解決方案

　　邊界隔離 　　軟交換網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵設備如軟交換、應用服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)等放置在IP網(wǎng)絡(luò )上，相當于IP網(wǎng)絡(luò )上的主機，存在著(zhù)被攻擊的危險，為保證關(guān)鍵設備的安全，需要在重要的網(wǎng)絡(luò )設備前面放置防火墻以保證軟交換核心網(wǎng)絡(luò )設備的安全。

　　防火墻通常具有以下功能：

　　1）防火墻定義了單個(gè)的阻塞點(diǎn)，將未授權的用戶(hù)隔離在被保護的網(wǎng)絡(luò )之外，禁止潛在的易受攻擊的服務(wù)進(jìn)入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )，并且對于不同類(lèi)型的IP欺騙和選路攻擊提供保護。

　　2）防火墻提供了監視與安全有關(guān)事件的場(chǎng)所，在防火墻系統中可以實(shí)現審計和告警。

　　3）防火墻可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )地址轉換以及審計和記錄網(wǎng)絡(luò )使用日志的網(wǎng)絡(luò )管理功能。

　　防火墻最重要的功能就是包過(guò)濾功能，包過(guò)濾應該做到按照IP報文的如下屬性——源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口、傳輸層協(xié)議進(jìn)行過(guò)濾；部分廠(chǎng)家的防火墻還可以做到基于報文內容的訪(fǎng)問(wèn)控制，即可以檢查應用層協(xié)議信息并監控應用層協(xié)議狀態(tài)。
　　為保障軟交換網(wǎng)絡(luò )的安全，可以將軟交換網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行安全區域的劃分，根據軟交換網(wǎng)絡(luò )中設備的安全需求以及軟交換網(wǎng)絡(luò )的安全區域，劃分成內網(wǎng)區和外網(wǎng)區兩個(gè)安全區域。

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )內網(wǎng)區：由軟交換、信令網(wǎng)關(guān)、應用服務(wù)器、媒體服務(wù)器、中繼網(wǎng)關(guān)、大容量用戶(hù)綜合接入網(wǎng)關(guān)等設備組成的網(wǎng)絡(luò )區域。該網(wǎng)絡(luò )區域設備面向大量用戶(hù)提供服務(wù)，安全等級要求高。

　　軟交換網(wǎng)絡(luò )外網(wǎng)區：由SIP終端、PC軟終端、普通用戶(hù)IAD等終端設備組成的網(wǎng)絡(luò )區域，該網(wǎng)絡(luò )區域設備放置在用戶(hù)側，面向個(gè)人用戶(hù)提供服務(wù)。

　　內網(wǎng)區和外網(wǎng)區的互通，通過(guò)信令媒體代理設備實(shí)現，信令媒體代理設備除進(jìn)行外網(wǎng)區終端訪(fǎng)問(wèn)軟交換和網(wǎng)關(guān)設備的信令、媒體轉發(fā)之外，同時(shí)在安全方面應具有以下功能：
  1. 設備應能支持基于SIP、MGCP和H．248協(xié)議的應用層攻擊防護。


  2. 設備應能對異常消息、異常流量等高風(fēng)險行為進(jìn)行識別并產(chǎn)生實(shí)時(shí)告警，供維護人員作進(jìn)一步處理。


  3. 對于以下情況，設備應能進(jìn)行識別并按照預定策略進(jìn)行處理。


    4. （a）應能根據用戶(hù)注冊狀態(tài)進(jìn)行消息的處理，對未注冊用戶(hù)發(fā)送的非注冊消息進(jìn)行丟棄處理；

    （b）設備應能對注冊鑒權失敗的用戶(hù)終端建立監視列表，記錄IP地址／端口和用戶(hù)名，并能采取相應措施。

  4. 設備應具有防常見(jiàn)DoS攻擊能力。
　　網(wǎng)絡(luò )隔離

　　把NGN與其他網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行物理隔離，即在物理上單獨構建一個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò )，可以有效規避外部攻擊，但是這種建網(wǎng)與維護成本顯然較高，所以這種方法并不可取。近年來(lái)，隨著(zhù)VPN技術(shù)的成熟，在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )上構建不同的VPN已經(jīng)實(shí)際可行，可以采用MPLS、VLAN等VPN技術(shù)從分組數據物理網(wǎng)絡(luò )中劃分出一個(gè)獨立邏輯網(wǎng)絡(luò )作為NGN虛擬業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )，把NGN從邏輯上與其他網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行隔離，其他網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)無(wú)法通過(guò)非法途徑訪(fǎng)問(wèn)NGN網(wǎng)絡(luò )，將可以避免來(lái)自其他網(wǎng)絡(luò )特別是Internet網(wǎng)絡(luò )上用戶(hù)對NGN網(wǎng)絡(luò )的攻擊與破壞。

　　數據加密

　　為了防止NGN中傳送的信令和媒體信息被非法監聽(tīng)，可以采用目前互聯(lián)網(wǎng)上通用的數據加密技術(shù)對信令流和媒體流進(jìn)行加密。

　　對于IP網(wǎng)絡(luò )上的信令傳輸，目前提出的主要安全機制是IPSec協(xié)議。在Megaco協(xié)議規范（RFC3015）中，指定Megaco協(xié)議的實(shí)現要采用IPSec協(xié)議保證媒體網(wǎng)關(guān)和軟交換設備之間的通信安全。在不支持IPSec的環(huán)境下，使用Megaco提供的鑒權頭（AH）鑒權機制對IP分組實(shí)施鑒權。在Megaco協(xié)議中強調了如果支持IPSec就必須采用IPSec機制，并且指出IPSec的使用不會(huì )影響Megaco協(xié)議進(jìn)行交互接續的性能。IPSec是IPv4協(xié)議上的一個(gè)應用協(xié)議，IPv6直接支持IPSec選項。

　　對于媒體流的傳輸，采用對RTP包進(jìn)行加密，目前主要采用對稱(chēng)加密算法對RTP包進(jìn)行加密。

　　對于用戶(hù)賬號、密碼等私有信息，目前采用的加密算法主要是MD5，用于用戶(hù)身份的認證。

　　訪(fǎng)問(wèn)控制
　　軟交換終端用戶(hù)特別是智能終端、PC軟終端、桌面IAD等接入NGN網(wǎng)絡(luò )時(shí)必須經(jīng)過(guò)嚴格的認證，確認用戶(hù)的身份后才允許用戶(hù)接入NGN網(wǎng)絡(luò )。

　　用戶(hù)接入認證時(shí)可以采用保密強度比較高的公開(kāi)密鑰體系來(lái)進(jìn)行，以保證用戶(hù)身份的可靠性。NGN系統認證確認用戶(hù)身份接入NGN網(wǎng)絡(luò )后，可以把用戶(hù)標志、IP地址等信息進(jìn)行綁定并記錄到網(wǎng)絡(luò )安全日志中。這樣一旦用戶(hù)的身份在接入時(shí)得到了確認，即使個(gè)別用戶(hù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )破壞也很容易通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的安全日志迅速定位和查處該用戶(hù)。通過(guò)這種方式從根源上基本可以杜絕從用戶(hù)側發(fā)起網(wǎng)絡(luò )攻擊而導致的網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題。另外，可以強制軟交換或終端網(wǎng)管設備對終端的IP地址、MAC地址與終端標志進(jìn)行匹配，當終端標志正確，但是IP地址或MAC地址不正確時(shí)，也不予提供接入和服務(wù)。
　　1．設備管理控制臺訪(fǎng)問(wèn)

　　控制臺是設備提供的最基本的配置方式。控制臺擁有對設備最高配置權限，對控制臺訪(fǎng)問(wèn)方式的權限管理應擁有最嚴格的方式。包括：用戶(hù)登錄驗證、控制臺超時(shí)注銷(xiāo)、控制臺終端鎖定。

　　2．異步輔助端口的本地、遠程撥號訪(fǎng)問(wèn)嚴格控制通過(guò)設備的其他異步輔助端口對設備進(jìn)行本地、遠程撥號的交互配置，缺省要求身份驗證。

　　3．TELNET訪(fǎng)問(wèn)嚴格控制Telnet訪(fǎng)問(wèn)

　　用戶(hù)、缺省要求身份驗證，以及限制Telnet終端的IP地址，限制同時(shí)Telnet用戶(hù)數目等。

　　NGN網(wǎng)絡(luò )安全建議

　　根據前面的論述，為了保證所構建的NGN網(wǎng)絡(luò )的安全性，必須做到以下幾點(diǎn)：
  1. 在網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵設備前放置防火墻和信令媒體代理設備，防止對網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵設備的攻擊；


  2. 把NGN與Internet等其他網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行隔離，保證除NGN設備和用戶(hù)外其他用戶(hù)無(wú)法通過(guò)非法途徑訪(fǎng)問(wèn)NGN；


  3. 對用戶(hù)與軟交換交互的信令消息進(jìn)行加密，確保無(wú)法被非法監聽(tīng)；


  4. 在接入層對用戶(hù)接入和業(yè)務(wù)使用進(jìn)行嚴格控制，用戶(hù)必須經(jīng)過(guò)嚴格的鑒權和認證才可以接入NGN網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)的業(yè)務(wù)使用也必須經(jīng)過(guò)嚴格的鑒權和認證。
　　軟交換、應用服務(wù)器和各種網(wǎng)關(guān)設備組成封閉的MPLSVPN網(wǎng)絡(luò )，對于內部大客戶(hù)可以通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)直接接入，其他非信任區域的終端用戶(hù)只能通過(guò)信令媒體代理設備訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)采用IPSec加密交互的信令消息。軟交換和信令媒體代理設備嚴格控制終端的接入，對終端標志、IP地址、MAC地址進(jìn)行認證。

　　總之，下一代網(wǎng)絡(luò )的安全保證是一個(gè)系統工程，使用任何單獨的技術(shù)都無(wú)法完成這個(gè)任務(wù)，只有綜合運用加密、認證、防攻擊等各種安全保障手段，并且相互配合才可以構建一個(gè)安全的下一代網(wǎng)絡(luò )。

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