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IP网络的话音传输VoIP安全技术研究
http://www.21tx.com 2005年12月16日

  安全问题成为IP电话业务发展的瓶颈

  基于IP网络的话音传输(VoIP)技术目前已经发展成为一种专门的话音通信技术,其应用范围越来越广。但是研究发现,除服务质量等问题外,安全问题是企业首席技术官(CIO)们在做VoIP决策时重点考虑的内容。在现实中,许多客户表示,安全状况不能达到企业的应用标准是他们暂时不想部署 VoIP的原因。目前,VoIP面临的安全议题主要有4个:拒绝服务(DoS)攻击、非法接入、话费诈欺或窃听等威胁。

  市场研究机构的调查结果显示,亚太区服务供应商在VoIP安全性方面的支出远远落后于美国和欧洲。预计2005年亚太区服务供应商在VoIP安全性方面的支出还不到3300万美元,而亚太区以外的所有地区则将支出8360万美元,并且这一差距还将进一步加大,预计2008年亚太区在这方面的支出大约为1.7亿美元,而亚太以外其它地区的总支出将超过3.7亿美元。这种差距显示了当前亚太区在VoIP安全方面意识的欠缺。

  VoIP安全联盟(VoIPSA)是一个旨在提高公众对网络电话安全性和保密性意识的开放性组织,旨在发现、理解并避免与网络电话安全性相关的风险,专注于VoIP安全性的研究和教育。其成员来源非常广泛,包括厂商、业务提供商、研究人员和顾问人员。其主要活动方式是讨论列表、白皮书、支持 VoIP安全性研究项目,以及开发供公众使用的工具和方法,为VoIP提供更全面的安全理念、安全产品、解决方案以及管理标准等。2005年2月,提出的两个最初目标是制定威胁分类(threat taxonomy)和定义安全需求。近期,正致力于起草VoIP网络需要的安全措施以及威胁模式的相关文件。

  宽带电话的技术特点和面临的安全威胁

  宽带电话是依据宽带接入实现的,是目前VoIP的主要商用形式,其安全是以宽带接入安全为基础的。宽带电话随着宽带接入的普及而流行。宽带接入作为逐步成为主流的互联网接入方式,通过不同的频道,在一根同轴电缆或光纤上承载多个独立的信道,有利用电缆调制解调器(cable modem)、数字用户线(DSL)或光纤等接入方式,其速率一般都超过1 Mbit/s,具有连接地址固定、传输速率高等特点。

  由于宽带服务一般以包月方式提供,用户PC等智能终端采用永久连接网络的方式,这意味着永远在线,也就存在随时可能受到入侵和攻击的威胁。宽带连接,一方面在时间上给黑客提供了尝试攻击的机会;另一方面,永久连接经常使用固定IP地址,目标固定,增加了攻击成功的几率。而由于终端功能的智能性、信息内容的丰富性,一旦黑客控制了系统,他们不仅可以盗走敏感信息、破坏文件,甚至利用它作为对其它站点发动攻击的跳板,进行网络攻击。网络安全直接影响到宽带电话的安全。传统拨号和宽带服务的简单比较如表1所示。

  表1 拨号和宽带服务的特点比较 拨号宽带

  连接类型按需拨号一直在线

  IP地址每次呼叫都改变静态或一直不改变

  连接相对速率低高

  远程控制的潜在威胁计算机必须拨入远程控制计算机一直在线,因此任何时候都会有远程控制

  信息技术的发展和进步超过了实际的安全需求,宽带电话尤其如此。目前,还没有出现专门针对主流或商用VoIP的攻击威胁,但威胁的出现只是时间问题。尽管VoIP威胁并不比其它Web应用面临的严峻,但是要保证安全则更加严峻,这是由VoIP的特点决定的。例如VoIP一般需要比Web浏览和E-mail更多的连接,流媒体连接是动态的,因此安全需求更加复杂。

  宽带网络受到病毒、垃圾邮件、拒绝服务攻击等威胁,而VoIP还面临与其他Internet应用不同的安全和隐私问题,如呼叫跟踪,呼叫劫持,以及偷听等最危险的威胁。这两方面的攻击威胁都给宽带电话的安全带来风险。

  概括而言,宽带电话受到攻击的目标可能是电话呼叫各方之间交换的信息内容,呼叫者和被叫者的身份,IP 电话功能实体,IP电话网元,以及服务器、主机等。

  宽带电话的安全脆弱性分析

  1.IP分组网本身的脆弱性

  IP分组通信网作为开放的网络,本身固有数据网的安全脆弱性,这包括:

  ·嗅探数据包的话音监听;

  ·网络身份欺骗、以免费使用服务;

  ·数据包操纵终止业务;

  ·用户帐号和设备欺骗,这与接入网络的数据库和IP地址有关;

  ·破坏网络的完整性,修改数据库或复制设备,使话音网络拥堵或被控制;

  ·其它安全威胁,包括终端用户隐私权的泄漏等;新的安全挑战包括截取、修改呼叫控制(如SIP)数据包,乃至改变数据包的目的地址和呼叫连接等。

  IP分组网络的性能无法达到电路交换网的水平,其网络安全脆弱性加大了宽带电话的安全风险。因为从风险管理的角度看,如果运营VoIP业务的数据网络遭受灾难,公司将面临同时丢失话音和数据通信的风险,原来单独数据网业务的安全威胁被延伸到两个系统。

  2.VoIP受到的安全攻击

  VoIP环境中特别需要注意的安全攻击威胁包括:

  ·拒绝服务(DoS) 攻击:如IP电话、VoIP网关(SIP代理) 等端点,可能受到SYN 或ICMP数据包的攻击,以致通信中断,无法正常提供宽带电话服务。

  ·呼叫截取:话音或实时传输协议(RTP) 数据包受到非授权的跟踪。

  ·信令协议篡改: 与呼叫截取一样,恶意用户可以监控和篡改建立呼叫后传输的数据包,修改数据流中的域,使VoIP呼叫不使用VoIP话机,或者它们可以进行费率更高的呼叫(如国际电话),使IP-PBX认为呼叫来自另一个用户。

  ·状态窃取:假冒合法用户收发数据。

  ·资费欺骗: 恶意用户或入侵者拨打欺骗性电话。

  ·呼叫处理操作系统: 许多IP-PBX系统的呼叫处理软件都是基于操作系统或操作系统组件,它们可能是不安全的。例如,使用Microsoft IIS做为IP-PBX的Web配置工具就会在VoIP环境引入显著的安全脆弱性。

  实现宽带电话服务的安全

  由于宽带电话受到IP网络和VoIP安全两方面的攻击威胁,所以宽带电话的安全应该从保障IP网络安全和VoIP安全两方面进行防范。

  1.保障IP分组网的安全

  IP网络是实现宽带电话的基础,要保障宽带电话的安全,首先应该保障宽带网络的安全。这方面的防护措施主要包括以下内容:

  ·防火墙:防火墙在两个网络之间执行访问控制策略,可以是软件或硬件设备。

  ·入侵检测和防护:在网络中不同端点安装和实施,以监测系统、网络运行状况和流量,在故障出现之前尽快采取防护和补救措施,将损失降至最低。

  ·反病毒软件:可以在网元设备和终端上分别安装和实施。

  ·加密:对于内容敏感的通信,进行加密。

  ·调制解调器安全:调制解调器会存储配置和验证信息,要保护这些信息;对于电缆调制解调器连接,要确定服务供应商将网络和设备采用了基于线缆数据传输服务接口标准(DOCSIS),以提高连接安全性。

  ·内容检查:Java、JavaScript、ActiveX 等互动技术是宽带内容站点和E-mail的重要组成部分,同时也是黑客攻击的潜在媒体,在浏览器和E-mail中尽量禁止这些功能。

  ·操作系统安全。

  IP网络安全是各个网络层次上安全措施和内容的综合,一旦一个端点出现漏洞,就会延续到整个IP网络,因此综合、全面实施各种安全措施至关重要。

  2.保障宽带电话安全

  在技术上,宽带电话作为话音技术的一种实现方式,必须保障安全和隐私,因为使用IP技术,并不意味着它只能或可以是不安全的。新服务的实现,不应该以降低服务质量和安全为代价。宽带电话的安全应该解决以下几方面的技术问题:

  ·保证带宽等网络资源,带宽是实现较高质量宽带电话的基础和优势所在。

  ·减少因安全关联(SA)/密钥交换、加密操作引起的延迟,减少对话音质量的影响。

  ·合理选择VPN和加密,平衡安全性和质量。

  ·选择合适的多VPN隧道模式,如加密的VPN模式和没有加密的VPN模式。

  ·网络地址翻译和呼叫控制,减少操作时间给话音质量带来的影响。

  ·其它安全措施:包括采用强认证方式,如二元认证,公共密钥基础设施(PKI)、SIP和H.323协议中也嵌套了安全功能,包括地址认证; 保证呼叫处理软件运行平台的安全,如Microsoft或Linux操作系统,应该确保操作系统没有运行任何非必需软件的重要性,并且已安装必要的安全补丁,服务器、路由器的各个端口,除非必要,一般不要打开。

  结论

  在IP网络上实施宽带电话的安全功能,运营商需要在不同的网络层次实施各种安全措施,如认证、加密、防火墙等。消除所有的安全威胁是不可能的,但可以采取几个简洁步骤,如:尽量降低网络暴露,以减少拒绝服务(DoS)攻击;对于信令协议篡改,可基于执行状态进行判决;加密VoIP流量可以防止 VoIP呼叫受到监听,未来VoIP可以实现端到端的加密。

  此外,实现宽带电话安全,不仅可以从技术方面采取措施,也可以依靠管制政策来获得帮助。但是,由于IP网络跨越国界,很难在全球范围内实现一致的管制,就易实现程度和可行性而言,应该致力于提高技术方面的安全性,而不是游说外部管制部门。但是,因为安全问题的重要性,ITU已经在考虑有关的IP 电话安全问题,这方面举措也值得关注和研究。


  

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