Тем, кому наскучили штампы о реальном и виртуальном. Защита систем виртуализации

В основе виртуальных решений, так же, как и в основе «реальных», лежат машины фон-неймановской архитектуры. А это значит, что основные принципы обеспечения информационной безопасности должны соблюдаться и в таких системах. Поэтому разговоры о том, что виртуализация в меньшей степени нуждается в защите благодаря самой своей структуре, быстро закончились, не завоевав доверия. Вопрос о том, как защитить такие системы не менее надежно, чем «реальные», стал основным фактором, сдерживающим распространение технологии, несмотря на все ее плюсы.

Простое наложение проверенных приемов защиты на новые системы невозможно, потому что аппаратный модуль доверенной загрузки (далее - АМДЗ) не может контролировать процессы загрузки виртуальных машин (далее - ВМ) и выполнять таким образом функции резидентного компонента безопасности.

В то же время, резидентный компонент безопасности должен быть и он должен иметь доступ к контролируемой среде.

В чем смысл?

Компонент безопасности должен находиться вне контролируемой программной среды - в этом и состоит одно из основных исходных положений концепции «точки опоры».

Поскольку реализация системы защиты виртуальных решений на аппаратной базе связана с рядом сложностей технического характера, концепция «точки опоры», или «правильного старта», сводится некоторыми разработчиками к самому факту наличия аппаратного компонента, причем даже не строго определенного. Здесь СЗИ НСД - это отдельное СЗИ, а не основа защитного комплекса: предлагается при необходимости устанавливать какие-либо средства доверенной загрузки ОС и разграничения доступа на компьютеры, на которых развернуты те или иные компоненты защиты, если не предполагается защищать их организационными мерами. В чем смысл компонента безопасности, который можно и вовсе не устанавливать? В чем же смысл аппаратной базы, если она никак не связана с тем, базой чего она называется?

Резидентный компонент безопасности необходим не потому, что так привычно, а потому, что именно на его основе единственно возможно выполнение пошагового контроля целостности.

«Пошаговый» контроль - это контроль каждого следующего объекта только тем механизмом или средством, которое уже проверено (с положительным результатом) на предыдущем шаге и является доверенным, и на основе только тех данных, достоверность которых уже установлена на предыдущем шаге.

И вот в этом смысле не все предлагаемые системы защиты выдерживают логику контролируемого старта от начала до конца. Нельзя «упускать из виду», что весь набор процедур от старта физического сервера до старта гостевой ОС (проконтролированной на предмет целостности тех файлов, которые должны быть неизменными) и создания внутри нее изолированной программной среды (ИПС) для каждого пользователя - это связанная цепочка последовательных и основанных одно на другом действий.

Очевидно, что в виртуальной инфраструктуре необходимо обеспечивать целостность гипервизора и его механизмов управления, а также целостность компонента безопасности, который в системах виртуализации находится на уровне между гипервизором и виртуальными машинами. Проверку целостности самого компонента безопасности и гипервизора должен производить аппаратный модуль доверенной загрузки, являясь не дополнительной возможностью, а основой системы защиты, а уже проверенные им компоненты безопасности должны контролировать файлы ВМ, обеспечивая ее правильный старт, и создавать ИПС каждого пользователя.

Каждое звено в этой цепочке контроля должно быть полноценным. Нет смысла контролировать гипервизор и при этом не контролировать средство его управления, Service Console. Точно так же бесполезно контролировать исключительно загрузочный сектор дисков виртуальных машин и не контролировать файлы ОС внутри ВМ.

Защищаемая инфраструктура и требования к защите

Рассмотрим особенности защиты виртуальной инфраструктуры (VMware vSphere 4.1, VMware vSphere 4.0 и VMware Infrastructure 3.5) по требованиям к защищенности информации в АС до класса 1В включительно.

Система защиты должна обеспечивать защищенность всех компонентов среды виртуализации: ESX-серверов и самих виртуальных машин, серверов управления vCenter, дополнительных серверов со службами VMware (например, VMware Consolidated Backup).

Управление системой защиты удобно осуществлять централизованно, например, с сервера управления виртуальной инфраструктурой. Доступ к инструментам управления системой защиты должен быть только у администраторов безопасности, от администраторов виртуальной инфраструктуры эти инструменты должны быть скрыты.

Если система защиты полностью интегрируется в виртуальную инфраструктуру, то для ее функционирования не требуются дополнительные серверы, что трудно переоценить.

И главное: при всем этом система защиты не должна в целях безопасности ограничивать возможностей виртуальной инфраструктуры, сводя их к минимуму. Все преимущества систем виртуализации должны оставаться доступными.

Защита ESX серверов

Основным компонентом в системе виртуализации vSphere является ESX-сервер. Он обеспечивает работу виртуальных машин, осуществляет их запуск, остановку, миграцию на другие ESX-сервера и т. д. Компрометация любого из его компонентов может привести к компрометации всех работающих на нем виртуальных машин, а, следовательно, и данных, которые ими обрабатываются. Поэтому крайне важно обеспечить доверенную загрузку ESX-серверов и пошаговый контроль целостности всех его компонентов.

Доверенная загрузка ESX серверов

Система защиты, естественно, должна обеспечивать доверенную загрузку ОС во время запуска физического сервера, до запуска гипервизора (так же, как в «реальных» системах) с детальным журналированием всех попыток запуска серверов.

Аппаратный контроль целостности гипервизора, Service Console и модулей защиты

Во время старта сервера, АМДЗ проверяет целостность BIOS и физического оборудования сервера. После этого должна начинаться проверка целостности файлов гипервизора, управляющей консоли Service Console и модулей защиты (эти модули устанавливаются в Service Console и предназначены для контроля запуска ВМ). В случае успеха обеих проверок гипервизор и Service Console загружаются в штатном режиме вместе с уже проверенными дополнительными модулями защиты.

Защита виртуальных машин

Виртуальным машинам присущи все те же угрозы, что и их «реальным» аналогам. Для них точно так же необходимо обеспечивать доверенную загрузку, контроль целостности, разграничение доступа и надежную идентификацию/аутентификацию пользователей (далее - и/а).

Средства разграничения доступа устанавливаются в гостевую ОС ВМ (аналогично тому, как в «реальных» системах они устанавливаются в ОС), а модули, осуществляющие процедуры загрузки и контроля целостности, находятся вне контролируемой ВМ. Эти модули просто обязаны быть независимыми от подконтрольного объекта, иначе это не защита, а имитация.

Для доступа пользователей к виртуальным машинам могут использоваться протоколы RDP или ICA[1]. На клиентские устройства должно устанавливаться дополнительное ПО, позволяющее подключаться по этим протоколам к ВМ и проходить и/а с использованием аппаратных идентификаторов.

Контроль целостности файлов в виртуальных машинах

Перед запуском ВМ необходимо осуществлять проверку целостности ее файлов. Это утверждение настолько бесспорно, что вызывает желание подходить к нему исключительно формально. Это в корне неверный подход к вопросам безопасности. Контролировать необходимо, конечно, не файлы, являющиеся виртуальными машинами (об этом уже шла речь выше), а файлы внутри виртуальных машин. Список контролируемых файлов должен определяться администратором безопасности и назначаться в программе управления виртуальной инфраструктурой.

Разграничение доступа пользователей ОС виртуальной машины

В гостевых ОС необходимо осуществлять мандатное и/или дискреционное разграничение доступа пользователей и процессов ко всем ресурсам. При этом для каждого пользователя внутри ВМ необходимо создавать изолированную программную среду. И/а пользователей при доступе к приложениям и виртуальным рабочим столам должна осуществляться с помощью аппаратных идентификаторов, кроме случаев, когда администратор безопасности снял ту или иную ВМ с контроля, но такой режим работы не следует включать в перечень рекомендованных.

Защита элементов управления виртуальной инфраструктурой

Надежная защита vCenter от НСД и разграничение доступа администраторов виртуальной инфраструктуры имеют абсолютно принципиальное значение при построении виртуальной инфраструктуры предприятия. Как правило, vCenter устанавливается на «физический» сервер, и для его защиты применяется надежное сертифицированное средство защиты информации с хорошей репутацией, поддерживающее работу на терминальных серверах.

Защита дополнительных серверов со службами VMware, например VMware Update Manager, осуществляется аналогично серверу с vCenter, если они установлены на физическом сервере, или аналогично ВМ, если эти службы установлены на виртуальной машине.

Модули управления системой защиты устанавливаются на сервер с vCenter, что позволяет управлять всей системой защиты централизованно и анализировать журналы со всех ESX-серверов.

Доверенная загрузка vCenter

Перед загрузкой ОС и vCenter АМДЗ производит и/а администраторов и детально журналирует все попытки загрузки операционной системы и vCenter.

После этого производится контроль целостности BIOS и оборудования сервера. Далее проверяется целостность файлов ОС и файлов vCenter, предназначенных для управления средой виртуализации. Также проверяются модули защиты и управления системой защиты.

Разграничение доступа администраторов виртуальной инфраструктуры и администраторов безопасности

Для администрирования виртуальной инфраструктуры или системы защиты администраторы также должны пройти процедуру и/а. Естественно, идентификация должна быть аппаратной.

В vCenter необходимо производить дискреционное и/или мандатное разграничение доступа администраторов и процессов ко всем ресурсам. При этом для каждого администратора должна создаваться изолированная программная среда.

Строить воздушные замки или разрушать их?

Так ли в действительности велика разница между «реальными» и «виртуальными» системами? Как показывает аккуратное применение давно доказанной теоретической базы, различия минимальны. С точки зрения построения системы защиты они исчерпываются особенностями непосредственной технической реализации давно известных принципов, подтвержденных успешной практикой. Противопоставление виртуального и реального, как, впрочем, и сопоставление - уже давно перестало быть фигурой мысли, оставшись лишь порядком затертой фигурой речи. Думается, мы уже готовы не наступить на грабли.

Системы виртуализации - это не новое непостижимое явление природы, а лишь логичный и закономерный этап развития технологий. Значит и системы их защиты тоже должны быть естественным развитием, новой надстройкой прочно стоящего на твердой земле базиса. Решения для реальной защиты систем виртуализации, учитывающие одновременно все существующие достижения сферы защиты информации и особенности новых архитектур, уже созданы, сертифицируются и предлагаются к внедрению.

---

[1] Для гостевых ОС с установленным XenApp 5.0 или Citrix Presentation Server 4.5

Авторы: Лапшин С. В.; Конявская С. В.

Дата публикации: 01.01.2011

Библиографическая ссылка: Лапшин С. В., Конявская С. В. Тем, кому наскучили штампы о реальном и виртуальном. Защита систем виртуализации // Information Security/Информационная безопасность. М., 2010. № 6. С. 34–35.

---