ТЕХНОЛОГИИ ТУННЕЛИРОВАНИЯ

всегда видеть свет в конце туннеля первым

Раздел 1. Криптографические основы сетевой безопасности

Симметричное шифрование и хэш-функции

В этом разделе изучаются фундаментальные криптографические методы, применяемые для защиты сетевых данных. Основное внимание уделяется алгоритмам симметричного шифрования, где один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для дешифровки сообщений. Рассматриваются алгоритмы DES, 3DES, AES и ГОСТ 28147, их внутренняя структура, включая сети Фейштеля, блоки подстановки и перестановки, а также принципы формирования ключей.

Подробно анализируются режимы работы симметричных шифров — ECB, CBC, CTR и их влияние на безопасность и устойчивость алгоритма к различным типам атак. Обсуждаются требования к генерации случайных чисел, обеспечению энтропии и надёжности ключей как одного из важнейших условий криптографической стойкости.

Вторая часть раздела посвящена хэш-функциям, которые позволяют контролировать целостность данных путём генерации уникального цифрового отпечатка. Рассматриваются алгоритмы MD5, SHA-1, SHA-2 и ГОСТ 3411, их структура, размеры выходных значений и криптографические свойства — детерминированность, устойчивость к коллизиям и необратимость.

Особое внимание уделяется типовым атакам на хэш-функции, включая парадокс дней рождения, поиск коллизий и предобразов. Рассматривается практическое применение хэшей в аутентификации, цифровой подписи, хранении паролей и формировании MAC-кодов.

Формируется целостное представление о том, как симметричное шифрование и хэш-функции взаимодействуют друг с другом в системе сетевой безопасности и служат основой для построения устойчивых к угрозам защитных механизмов.

Асимметричное шифрование и цифровая подпись

В этом разделе рассматриваются принципы асимметричного шифрования, при котором используются две пары ключей — открытый и закрытый, — и которое лежит в основе многих современных протоколов безопасности. Изучаются ключевые алгоритмы: RSA, основанный на сложности факторизации больших чисел; Диффи-Хеллман, позволяющий безопасно обмениваться ключами по незащищённому каналу; DSS (Digital Signature Standard), применяемый для создания цифровых подписей; а также криптография на эллиптических кривых (ECC), обеспечивающая высокий уровень безопасности при меньших размерах ключей.

Подробно объясняется устройство и назначение инфраструктуры открытых ключей (PKI), обеспечивающей управление ключами и доверие между сторонами. Рассматриваются компоненты PKI — центры сертификации (CA), регистрационные центры (RA), цифровые сертификаты, а также процессы их выдачи, валидации и отзыва. Особое внимание уделяется механизмам распределения ключей и обеспечению их актуальности и подлинности.

Отдельный акцент сделан на роли цифровой подписи — одного из важнейших инструментов, обеспечивающих подлинность, целостность и неотказуемость. Рассматриваются этапы создания и проверки подписи, способы интеграции в протоколы защиты электронной почты, документов, веб-сайтов и приложений.

Формируется понимание, как асимметричные методы шифрования и цифровая подпись взаимосвязаны с другими криптографическими механизмами и применяются в реальных сценариях обеспечения сетевой и информационной безопасности.

24 акад. часа (включая практикумы)

Основы туннелирования и GRE

В этом разделе изучаются принципы туннелирования — технологии, позволяющей передавать один сетевой протокол внутри другого, создавая логически изолированные каналы поверх существующей инфраструктуры. Туннелирование широко используется для организации VPN-сетей, объединения удалённых офисов и защиты данных при передаче по открытым сетям.

Основное внимание уделяется протоколу GRE (Generic Routing Encapsulation), как универсальному решению для инкапсуляции различных типов трафика, включая нестандартные или не-IP-протоколы. Рассматриваются структура GRE-заголовка, особенности инкапсуляции, механизмы настройки туннелей и влияние двойной маршрутизации на производительность сети.

Дополнительно изучаются протоколы PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) и PPPoE (Point-to-Point Protocol over Ethernet), их архитектура, слабые места, области применения и совместимость с современными ИТ-средами. Отдельно анализируется, как туннелирование влияет на маршрутизацию, MTU, таблицы маршрутов и использование NAT.

Даётся обзор построения VPN-сетей с использованием перечисленных протоколов, рассматриваются реальные сценарии — от простых точка-точка до многосегментных корпоративных решений. Формируется общее понимание роли туннелей в структуре защищённых сетей и критериев выбора протокола в зависимости от требований к безопасности, совместимости и скорости.

Протокол IPSec: архитектура и реализация

В этом разделе подробно разбирается архитектура IPSec (Internet Protocol Security) — набора протоколов, предназначенных для обеспечения конфиденциальности, целостности и аутентичности IP-трафика. IPSec играет ключевую роль в построении защищённых VPN-сетей и реализуется на сетевом уровне, что делает его универсальным решением для защиты как IPv4, так и IPv6-сред.

Изучается внутренняя структура IPSec, включая такие компоненты, как ESP (Encapsulating Security Payload), обеспечивающий шифрование и аутентификацию пакетов, а также SA (Security Association), задающая параметры безопасности между сторонами. Рассматриваются базы SPD (Security Policy Database) и SAD (Security Association Database), определяющие, какой трафик защищать и каким образом.

Особое внимание уделяется режимам работы IPSec — туннельному, при котором инкапсулируется весь IP-пакет, и транспортному, где защищается только полезная нагрузка. Описываются сценарии их применения, влияние на маршрутизацию, прозрачность для приложений и совместимость с различными архитектурами сети.

Рассматриваются различные топологии IPSec-соединений, включая точка-точка, сетевая маршрутизация через защищённые шлюзы, мобильные подключения и удалённый доступ. Объясняется, как происходит управление трафиком, его фильтрация и применение NAT-T (NAT Traversal) для корректной работы через устройства трансляции адресов.

Отдельный блок посвящён механизмам обмена ключами — протоколам IKE (Internet Key Exchange) и IKEv2, обеспечивающим безопасное и автоматическое согласование параметров шифрования, а также протоколу DPD (Dead Peer Detection), который отвечает за контроль доступности удалённого узла и автоматическое восстановление соединения в случае сбоя.

Формируется комплексное представление о реализации IPSec на практике, его интеграции в существующую сетевую инфраструктуру и выборе параметров безопасности в зависимости от задач и рисков.

Комбинированные VPN-решения и SSL/TLS

В этом разделе рассматриваются комбинированные VPN-решения, основанные на совмещении различных протоколов, таких как IPSec и L2TP. Такой подход позволяет объединить преимущества туннелирования и мощной криптографической защиты, обеспечивая совместимость с различными платформами и дополнительную фильтрацию трафика. Разбирается, как организована передача данных в таких схемах, какие механизмы безопасности применяются на каждом уровне, и как настроить их для предотвращения атак типа MITM или подмены туннеля. Также анализируются известные уязвимости и ограничения подобных решений, включая сложности с NAT и проблемами маршрутизации.

Вторая часть раздела посвящена протоколу SSL/TLS, который используется для защиты данных на прикладном уровне, прежде всего в веб-приложениях, почтовых клиентах и некоторых VPN-решениях. Изучается структура TLS-сессии, включая процесс handshake, в ходе которого согласовываются параметры соединения, происходит аутентификация и обмен ключами. Рассматриваются используемые криптографические алгоритмы, включая симметричное шифрование, хэширование, цифровую подпись и генерацию сессионных ключей. Отдельное внимание уделяется расширениям TLS, таким как SNI, ALPN, и механизмам повышения безопасности, например, PFS (Perfect Forward Secrecy).

Даётся сравнительный анализ TLS и IPSec по ключевым параметрам: уровень модели OSI, прозрачность для приложений, сценарии применения, скорость установки соединения, гибкость настройки и стойкость к различным видам атак. Таким образом, формируется представление о том, в каких случаях целесообразнее использовать IPSec, а в каких — SSL/TLS, и как можно сочетать эти протоколы для повышения защищённости корпоративной сети.

36 акад. часов (включая практикумы)

Протокол RADIUS и централизованная аутентификация

В этом разделе подробно рассматривается протокол RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service), широко применяемый для централизованной аутентификации, авторизации и учёта пользователей в корпоративных сетях, VPN, Wi-Fi-средах и при доступе к сетевому оборудованию.

Изучается структура протокола, включая типы сообщений (Access-Request, Access-Accept, Access-Reject и др.), формат аутентификационного трафика и роль атрибутов, передаваемых в теле пакетов, таких как идентификаторы пользователей, IP-адреса, параметры доступа и политики безопасности. Объясняется, как работает процесс взаимодействия между клиентом (NAS) и сервером RADIUS, и как на основе ответа принимается решение о предоставлении доступа.

Особое внимание уделяется особенностям передачи данных через UDP, включая отсутствие надёжной доставки, необходимость в повторной передаче сообщений и контроль таймаутов. Также рассматриваются прокси-серверы RADIUS, позволяющие масштабировать инфраструктуру и централизовать обработку запросов в распределённых системах.

Важным аспектом раздела является анализ вопросов безопасности, включая защиту передаваемых данных, использование секретов между клиентом и сервером, уязвимости к перехвату и модификации трафика, а также способы повышения надёжности RADIUS-инфраструктуры за счёт резервирования и шифрования (например, переход на более защищённые альтернативы — RADSEC или использование IPSec-туннелей).

Формируется понимание, как RADIUS интегрируется в ИТ-инфраструктуру, обеспечивает контроль доступа и служит основой для построения гибкой и управляемой системы идентификации пользователей.

Учёт и аудит с помощью RADIUS

В этом разделе рассматривается функциональность учёта и аудита пользователей на базе протокола RADIUS, известная как RADIUS accounting. Эта система позволяет отслеживать действия пользователей в сети, фиксировать параметры подключений и накапливать данные для анализа, отчётности или биллинга.

Изучается структура учётных пакетов, включая ключевые типы сообщений — Accounting-Start, Accounting-Stop и Accounting-Interim-Update, которые сообщают о начале, завершении и промежуточных этапах пользовательской сессии. Рассматриваются основные атрибуты, передаваемые в этих сообщениях: имя пользователя, IP-адрес, MAC-адрес, идентификатор сессии, длительность подключения, объём переданных и полученных данных.

Особое внимание уделяется типам записей, которые создаются на RADIUS-сервере и могут быть сохранены в локальные логи, базы данных или переданы в централизованные системы мониторинга и биллинга. Разбираются принципы отслеживания сессий в реальном времени, а также форматы логирования, совместимые с внешними SIEM-системами.

Описывается интеграция RADIUS-accounting с внешними сервисами, включая биллинговые платформы, системы учёта рабочего времени, сетевую аналитику и средства контроля трафика. Анализируются требования к надёжности передачи учётных данных, устойчивости к потере пакетов и синхронизации отчётности с реальными событиями в сети.

Таким образом, формируется понимание, как с помощью RADIUS можно организовать прозрачный и масштабируемый учёт сетевой активности пользователей, необходимый для информационной безопасности, коммерческих расчётов и нормативного соответствия.

Протокол LDAP и хранение учётных записей

В этом разделе подробно изучается протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol), предназначенный для организации централизованного хранилища учётных записей, конфигурационной информации и других объектов в корпоративной ИТ-инфраструктуре. LDAP применяется для управления пользователями, группами, правами доступа и взаимодействия с различными сервисами, включая VPN, почтовые системы, веб-приложения и платформы единого входа (SSO).

Изучается структура каталогов LDAP, основанная на иерархии узлов в виде древовидной модели — от корневого домена до отдельных записей пользователей. Объясняются основные элементы: DN (Distinguished Name), атрибуты, схемы и объекты. Рассматривается, как данные обрабатываются в формате LDIF и как с ними взаимодействуют клиенты с помощью запросов поиска, добавления, модификации и удаления записей.

Отдельное внимание уделяется механизмам хранения и доступа к учётным данным, включая методы аутентификации пользователей через LDAP Bind, использование групп и политик доступа. Поясняется, как LDAP взаимодействует с другими системами, и какие данные можно централизованно хранить — логины, пароли, адреса, роли, политики.

Изучается интеграция LDAP с Microsoft Active Directory, как наиболее распространённой системой каталогов в корпоративной среде. Разбирается, как синхронизировать данные, использовать LDAP-запросы к AD, и какие инструменты позволяют объединять информацию между разными платформами.

Рассматриваются принципы построения отказоустойчивой LDAP-архитектуры, включая репликацию каталогов, балансировку нагрузки и резервирование. Особое внимание уделяется вопросам безопасности, включая шифрование соединений (LDAPS), контроль доступа, аудит и защита от несанкционированного чтения или модификации информации.

В результате формируется понимание роли LDAP как основы для централизованного управления учётными записями и построения единой инфраструктуры аутентификации в организации.

24 акад. часа (включая практикумы)