Cuando VLANs y Firewalls no son suficientes

Como comentaba en la entrada anterior, hace poco terminé el curso sobre Ciberseguridad en Sistemas de Control y Automatización Industrial impartido por el Instituto Nacional de Ciberseguriad (INCIBE) antes, INTECO.

Dentro de su contenido, en uno de sus módulos se trataba el tema de los incidentes de seguridad sobre dichos sistemas, analizando desde los posibles objetivos potenciales hasta las deficiencias técnicas, pasando por controles de acceso físico pobres o incluso nulos.

Entre esos puntos se apuntaba como orígenes a la red corporativa y a cortafuegos perimetrales mal configurados. En el primero de ellos, se explicaba que tanto los sistemas empresariales como industriales comparten la misma infraestructura de comunicaciones  permitiendo  llevar ataques desde la red corporativa a la de control aprovechando alguna vulnerabilidad en aquéllos. En lo referente a los cortafuegos perimetrales, se comentaban las malas configuraciones sobre ciertos protocolos y también, no considerar el sentido de las conexiones. Como ejemplo se hablaba de una intrusión en los sistemas de control, la ejecución de un “payload” en ellos e iniciar una conexión a un equipo remoto empleando un puerto abierto en el firewall.

Partiendo de la base que ninguna red es igual ya que las necesidades y usos pueden ser bien distintos, en la entrada de hoy voy a hablar de dos aspectos que afectan a las ideas descritas en los apartados anteriores.

Por mi experiencia, es muy común que equipos corporativos convivan con los de control dentro del mismo switch. Por ejemplo, en una cadena de producción tenemos un PC donde  ejecutamos distintas aplicaciones relacionadas con el proceso de fabricación, mientras que en otros puertos tenemos los autómatas que controlan la maquinaria (robots, sensores, válvulas, etc.). También puede ocurrir que existan incluso puntos de acceso inalábricos para aquellos dispositivos no cableados tipo PDAs industriales, lectores de códigos de barras, PCs portátiles de personal de mantenimiento, etc. ¡Y posiblemente todo dentro de la misma VLAN! Resultaría costosísimo, o incluso inviable, implementar dos o tres infraestructuras paralelas para separar físicamente todo el tráfico, así que la realidad es que unos y otros deben “viajar” por el mismo equipo y por la misma red, aunque separados lógicamente mediante el uso deVLANs.

Por otro lado, debemos pensar que a la hora de interconectarlo todo, no se puede implementar cortafuegos por cada enlace, subred, equipo, etc. para regular el tráfico a permitir o denegar. Si bien la inversión, condiciona en gran medida la solución tecnológica a utilizar (salvo que sobre el dinero, que viendo los tiempos que corren es poco probable…), debemos pensar,  en lo a la parte técnica se refiere, que los switches nos pueden ofrecer una serie de ventajas que, a veces, los cortafuegos no lo hacen. Por ejemplo, mayor densidad de puertos y uso de módulos SFP para distintos medios físicos como cable y fibra óptica. También es cierto que los cortafuegos realizan tareas que no hacen los switches. Unos no  son mejores que los otros, sino que cada cual hace su papel y se complementan.

A estas ideas debemos sumar también la implantación de medidas que garanticen una alta disponibilidad de los servicios prestados, con lo que aparte de equipos de comunicaciones, de seguridad, control, automatización, etc. debemos disponerlo todo de tal manera que en caso de producirse un fallo, la red pueda seguir funcionando sin que esto suponga un impacto en la calidad del servicio ofrecido.

Como bien dice el refrán “Una imagen vale más que mil palabras”  he creado un escenario para tratar de entender mejor lo dicho. He utilizado la aplicación de Cisco Systems, Packettracer, utilizada para la preparación de las certificaciones CCNA y CCNP, entre otras.

Basándome en los criterios de este post, aquí os dejo la topología:

Para explicarlo empezaremos de izquierda a derecha.

Tenemos el equipo “Switch Acceso” (Switch L2) al que se conectan por un lado los autómatas PLC-01 y PLC-02, y por otro un PC que pueda ser utilizado para la ejecución de aplicaciones relacionadas con la actividad industrial. También se ha incluido una impresora, como un elemento de red más que pueda ser utilizado para la impresión de algunos documentos, órdenes de montaje, códigos de barras para temas logísticos, etc.

Para segmentar el tráfico, los PLCs,  el PC y la impresora se han situado en VLANs distintas. PLC-01 y PLC-02 en la VLAN 10 con direccionamiento 192.168.10.0 /24; y PC-01 y Printer0 en la VLAN 20, y red 192.168.20.0/24. Como puerta de enlace será la primera IP de ambas redes, la .1.

Dado que es un entorno de alta disponibilidad, se ha configurado en los switches “sw-core-01” y “sw-core-02” (Ambos multicapa o L3) interfaces virtuales para cada una de las VLANs, y en ellas, el protocolo HSRP, aunque también hubiera servido VRRP. Si no sabéis o queréis refrescar los conceptos de interfaces virtuales o dejo un link a un artículo que publiqué hace un tiempo, aquí.

Luego tenemos los cortafuegos, que filtrarán el tráfico entre la red de servidores donde se sitúa el servidor de SCADA, Historiadores, etc y el resto. Esta red tiene un direccionamiento 192.168.254.0/24, y está en la VLAN 254. También está configurado HSRP.

No he dibujado la red corporativa como oficinas ya que no viene por ahí el problema de seguridad que quiero explicar, pero de existir, deberían colgar de cada uno de los nodos del firewall, como lo están las dibujadas.

Como podréis ver los cortafuegos tiene un enlace entre sí. Todo tiene una explicación.

Al igual que en los equipos de red tenemos HSRP, VRRP y GLBP para implementar alta disponibilidad, los cortafuegos tienen los suyos también. Lo que se hace es una topología tipo “Activo-Pasivo” o “Activo-Activo”. La primera de ellas, sería equiparable al comportamiento de HSRP y VRRP, donde uno de los nodos soporta todo el tráfico, el “Master”, mientras que el otro está de respaldo, el “Backup”. En caso de que el “Master” falle, el “Backup” entra en funcionamiento. El modo “Activo-Activo” es aquél en el que ambos nodos funcionan a la par, proporcionando no sólo una alta disponibilidad, ya que si uno falla el otro asume su rol, sino que además existe un balanceo de carga ya que se puede repartir el tráfico entre ambos.

En cualquiera de los dos casos, ambos nodos deben tener un enlace donde compartir una tabla con las conexiones que tiene abiertas, ya que si el nodo “Master” falla, el de “Backup” debe seguir permitiéndolas. Si no existiese este enlace y el nodo de “Backup” no tuviese dicha tabla, cuando uno de los equipos finales volviesen a generar tráfico de una sesión ya establecida, las cortarían.

Por no estar hablando siempre de Cisco, Juniper tiene su protocolo NSRP. Os dejo algunos enlaces pero si buscáis en por ahí  encontraréis un montón de información al respecto.

 Link 1

Link 2

Link 3

Fortinet también tiene soluciones similares. Os dejo más links:

Link 1

Link 2

Link 3

Vale, tenemos el PC y la impresora en una VLAN; y los PLCs en otra de tal manera que a nivel de capa 2 los tenemos “aislados” y cada uno en su propio dominio de broadcast. Mismo criterio con los servidores. Sin embargo, los equipos PLC no están todo lo protegidos que debieran.

¿Por qué? Porque si nos fijamos el PC-01 a pesar de estar en una VLAN distinta de los PLCs puede llegar a ellos sin problemas. Vamos a abrir un navegador del PC-01 y la IP del PLC-01.

¿Por qué? Sencillo. Cuando abrimos el navegador el tráfico llega al switch sw-core-01. Como éste tiene acceso a la VLAN donde está la dirección IP de destino, la 192.168.10.100, es el propio switch el que lo envía por la interfaz de la VLAN 10 ya que están ambas en el mismo equipo. La 10 y la 20.  Podríamos cambiar manualmente el enrutamiento para que fuese todo al tráfico hacia el firewall y éste lo descartase, pero tampoco tiene mucho sentido hacerlo “subir” hasta ahí para luego descartarlo  y ocupar un ancho de banda por poco que sea, nos puede resultar necesario, especialmente a los PLC en su comunicación con el servidor SCADA.

 Por tanto, hay una cosa que es clara y es que tenemos que filtrar el tráfico para evitar que ningún equipo de la red 192.168.20.0/24 pueda llegar a la 192.168.10.0/24. Sin embargo, sí que tenemos que permitir el tráfico desde la red 192.168.20.0/24 a cualquier otro equipo de la red.

Así que, ¿qué alternativa tenemos? La alternativa son las ACL, Access List. Pero esto lo dejamos para la siguiente entrada.

Un saludo a todos, nos vemos en la siguiente y no te olvides que puedes seguirnos también en @enredandoconred .

Otros modelos…

Para que nuestra red “funcione” y se comporte de la manera que necesitemos, no sólo tendremos que configurar e interconectar los equipos de la manera que más se ajuste a nuestros requerimientos, sino hacerlo siguiendo el mejor modelo. Cada organización, empresa o cualquiera que tenga una infraestructura de comunicaciones tendrá los suyos propios, con lo que establecer un patrón genérico puede a veces no ser lo más idóneo.

Por ejemplo, muchos de nosotros se nos ha enseñado la idea de que una red está compuesta por 3 capas, “Acceso”, “Distribución” y “Core”. Obviamente debe existir una jerarquía  y una segmentación de las funciones pero, no siempre puede darse esta estructura. Os dejo un par de imágenes que representan esta idea:

Como digo, todas las organizaciones pueden no necesitarlo, y es más, con los tiempos que corren los recursos económicos no son los suficientes como para invertir en tanto equipo. Por eso, puede darse el caso como el que os traigo.

Lo que vamos a  hacer, es unir tanto la capa de “Core” como la de “Distribución”, con switches de Capa 3 y definiendo interfaces virtuales. Os dejo en enlace donde podréis ver un artículo donde hablaba de ello, pincha aquí.

¿Por qué esto? Bueno puede haber distintos motivos. El primero de ellos es que directamente no sea necesario; otro que al eliminar una de las capas, eliminamos los equipos que están en ella, y por tanto es menos dinero a invertir. Otra es que los equipos de hoy en día traen consigo muchas funcionalidades (Protocolos, configuraciones, medidas de seguridad, etc.) y capacidades (velocidad de conmutación,  densidad de puertos, etc.) comunes a ambas capas y por tanto no hacen necesario segmentarlo de esta manera. Sin embargo no todos son ventajas, y deberemos por tanto ser cuidadosos a la hora de diseñar la red. Es decir, si suprimimos una capa, podremos penalizar la escalabilidad.  Como todo, antes de hacer nada deberemos pensar muy bien lo que hacemos y analizar todas las necesidades de deba cumplir, a corto y medio plazo, nuestra infraestructura y los requerimientos que debamos ponerle a nuestros equipos.

Así pues a continuación ilustro este concepto de “unión”.

Como podemos ver, se colapsan las dos capara de “Core” y “Distribución”. Es un entorno que ofrece redundancia entre los equipos de acceso situados en la parte inferior de la imagen y los servidores en la superior. Tras haber evaluado las características de los equipos, éstos soportan protocolos de alta disponibilidad como HSRP, VRRP, STP, etc; también disponemos de enlaces redundantes tanto desde los switches de acceso, sw-of-01, así como como entre switches de Core/Distribución que nos proporciona una tolerancia ante fallos. Contando de que éstos tengan puertos a 1 Gbps podremos agregar enlaces (Etherchannel) para vencer posibles cuellos de botella al conectar más switches de acceso; también podremos implementar “Listas de Control de Acceso” (ACLs); y como no, al ser equipos de L3 configurar algún protocolo de enrutamiento (OSPF, EIGRP) o enrutado manual (ip route XXX.XXX.XXX.XXX ….) para el envío de pquetes.

Lo que se trata de hacer ver es que podremos llevar a cabo otras topologías, al margen claro está, de que los modelos “genéricos” no sean la mejor opción para posibles implementaciones a las que tengamos que hacer frente. Eso deberemos conocer y tener en cuenta todas las funcionalidades que los equipos y tecnologías nos ofrecen, sus costes y alternativas de fabricantes.

 Nos vemos en la próxima!!!

Protegiendo STP, Parte II

Seguimos con STP. En esta ocasión vamos a ver algunos comandos sobre STP que nos van permitir evitar posibles ataques a este protocolo y que vimos en la “Parte I”.La primera de ella es proteger el switch que va a ejercer como “Root Bridge”. Esto es, si le llegase una BPDU con indicando que existe otro switch con una prioridad menor (bien porque se conecta uno o porque se generan mediante un software como Yersinia) no la considere, lo descarte. Se aplica sobre la interfaz que lo une a otros switches. En nuestro ejemplo se aplicaría sobre la Fa 1/0 en el “SW-CORE-01”.

SW-CORE-01(config-if)# spanning-tree guard root 

Otra de las configuraciones a realizar es activar la opción “BPDU Guard”. Este parámetro configurado en los puertos de los switches de acceso provocará que el puerto se deshabilite al recibir una BPDU. A diferencia del anterior, este comando habría que ejecutarlo en los switches de acceso, sonde se conectan los equipos finales ya que en caso de añadir un switch legítimo podrían no detectarse los bucles en la red y por tanto STP no ser efectivo

SW-OFICINAS-01(config-if) # spanning-tree bpduguard enable 

Igualmente, podríamos conseguir que el switch no envíe BPDUs sobre puertos donde tengamos un equipo final, ya que estamos seguros de que no es necesario enviar información de STP. ¿Para qué mandar información que no es necesaria?

SW-OFICINAS-01(config-if) # spanning-tree bpdufilter enable 

STP nos ofrece otras muchas configuraciones también de utilidad. Quizás no tanto con la seguirdad pero só con la funcionalidad. Por ejemplo, podríamos ser capaces de que un switch sea el “Root Bridge” y otro sea un “Backup” de éste. En el nuestro esto sería:

SW-CORE-01(config) # spannig-tree vlan 10 root primary

SW-CORE-02(config) # spannig-tree vlan 10 root secondary

¿Qué quiere decir esto? Para VLAN 10, el switch “SW-CORE-01” el será el root bridge. Si éste cae, el “SW-CORE-02” será el “Root Bridge”. ¿Cómo se consigue esto? Ambos switches modificarán sus prioridades para que el “SW-CORE-01” sea el primario y el “SW-CORE-02” el “Backup” en un funcionamiento normal.

Existen más comandos que permiten modificar y optimizar los valores que STP tiene por defecto, pero no entraremos en ellos ya no es el objetivo de esta entrada. Por ahora lo dejamos así.

Un saludo, seguiremos informando…