IPsec II

Propósito de diseño

IPsec fue proyectado para proporcionar seguridad en modo transporte (extremo a extremo) del tráfico de paquetes, en el que los ordenadores de los extremos finales realizan el procesado de seguridad, o en modo túnel (puerta a puerta) en el que la seguridad del tráfico de paquetes es proporcionada a varias máquinas (incluso a toda la red de área local) por un único nodo. IPsec puede utilizarse para crear VPNs en los dos modos, y este es su uso principal. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que las implicaciones de seguridad son bastante diferentes entre los dos

modos de operación. La seguridad de comunicaciones extremo a extremo a escala Internet se ha desarrollado más lentamente de lo esperado. Parte de la razón a esto es que no ha surgido infraestructura de clave pública universal o universalmente de confianza (DNSSEC fue originalmente previsto para esto); otra parte es que muchos usuarios no comprenden lo suficientemente bien ni sus necesidades ni las opciones disponibles como para promover su inclusión en los productos de los vendedores. Como el Protocolo de Internet no provee intrínsecamente de ninguna capacidad de seguridad, IPsec se introdujo para proporcionar servicios de seguridad tales como:

1. Cifrar el tráfico (de forma que no pueda ser leído por nadie más que las partes a las que está dirigido)
2. Validación de integridad (asegurar que el tráfico no ha sido modificado a lo largo de su trayecto)
3. Autenticar a los extremos (asegurar que el tráfico proviene de un extremo de confianza)
4. Anti-repetición (proteger contra la repetición de la sesión segura).

Podemos establecer dos modos básicos de operación de IPsec: modo transporte y modo túnel.

Modo transporte

En modo transporte, sólo la carga útil (los datos que se transfieren) del paquete IP es cifrada o autenticada. El enrutamiento permanece intacto, ya que no se modifica ni se cifra la cabecera IP; sin embargo, cuando se utiliza la cabecera de autenticación (AH), las direcciones IP no pueden ser traducidas, ya que eso invalidaría el hash. Las capas de transporte y aplicación están siempre
aseguradas por un hash, de forma que no pueden ser modificadas de ninguna manera (por ejemplo traduciendo los números de puerto TCP y UDP). El modo transporte se utiliza para comunicaciones ordenador a ordenador.
Una forma de encapsular mensajes IPsec para atravesar NAT ha sido definido por RFCs que describen el mecanismo de NAT transversal.

Modo túnel

En el modo túnel, todo el paquete IP (datos más cabeceras del mensaje) es cifrado o autenticado. Debe ser entonces encapsulado en un nuevo paquete IP para que funcione el enrutamiento. El modo túnel se utiliza para comunicaciones red a red (túneles seguros entre routers, p.e. para VPNs) o comunicaciones ordenador a red u ordenador a ordenador sobre Internet.

IPsec I

IPsec (Internet Protocol security) es un conjunto de protocolos cuya función es asegurar las comunicaciones sobre el Protocolo de Internet (IP) autenticando y/o cifrando cada paquete IP en un flujo de datos. IPsec también incluye protocolos para el establecimiento de claves de cifrado. Los protocolos de IPsec actúan en la capa de red. Otros protocolos de seguridad para Internet de uso extendido, como SSL, TLS y SSH operan de la capa de transporte (capas OSI 4 a 7) hacia arriba. Esto hace que IPsec sea más flexible, ya que puede ser utilizado para proteger protocolos de la capa 4, incluyendo TCP y UDP, los protocolos de capa de transporte más usados. Una ventaja importante de IPsec frente a SSL y otros métodos que operan en capas superiores, es que para que una aplicación pueda usar IPsec no hay que hacer ningún cambio, mientras que para usar SSL y otros protocolos de niveles superiores, las aplicaciones tienen que modificar su código.

Arquitectura de seguridad

IPsec está implementado por un conjunto de protocolos criptográficos para (1) asegurar el flujo de paquetes, (2) garantizar la autenticación mutua y (3) establecer parámetros criptográficos. La arquitectura de seguridad IP utiliza el concepto de asociación de seguridad como base para construir funciones de seguridad en IP. Una asociación de seguridad es simplemente el paquete de algoritmos y parámetros (tales como las claves) que se está usando para cifrar y autenticar un flujo
particular en una dirección. Por lo tanto, en el tráfico normal bidireccional, los flujos son asegurados por un par de asociaciones de seguridad. La decisión final de los algoritmos de cifrado y autenticación le corresponde al administrador de IPsec.
Para decidir qué protección se va a proporcionar a un paquete saliente, IPsec utiliza el índice de parámetro de seguridad (SPI), un índice a la base de datos de asociaciones de seguridad (SADB), junto con la dirección de destino de la cabecera del paquete, que juntos identifican de forma única una asociación de seguridad para dicho paquete. Para un paquete entrante se realiza un procedimiento similar; en este caso IPsec toma las claves de verificación y descifrado de la base de
datos de asociaciones de seguridad. En el caso de multicast, se proporciona una asociación de seguridad al grupo, y se duplica para todos los receptores autorizados del grupo. Puede haber más de una asociación de seguridad para un
grupo, utilizando diferentes SPIs, y por ello permitiendo múltiples niveles y conjuntos de seguridad dentro de un grupo. De hecho, cada remitente puede tener múltiples asociaciones de seguridad, permitiendo autenticación, ya que un receptor sólo puede saber que alguien que conoce las claves ha enviado los datos. Hay que observar que el estándar pertinente no describe cómo se elige y duplica la asociación a través del grupo; se asume que un interesado responsable habrá hecho la elección.

NGN - PSTN Simulation Services

• Proporciona en tecnología de paquetes una funcionalidad que puede ser equivalente a la telefonía sobre circuitos.
• Posibilita el uso de nuevos tipos de terminales telefónicos, con interfaces de datos y con conversión de la voz a paquetes en el mismo terminal.
• Para conectar terminales telefónicos de PSTN/ISDN es necesario instrumentar dispositivos adaptadores en el hogar del suscriptor (IADs) que adapten la interfaz analógica a un User Agent de VoIP.

Principales razones para la evolución hacia esta implementación:

• Posibilidad de extender el servicio telefónico a cualquier sitio que disponga de conectividad basada en protocolo IP.
• Utilizar terminales con mayores capacidades posibilita que parte de la capacidad de procesamiento del terminal se utilice para prestaciones adicionales a las que brinda PSTN.

• Es importante destacar que PSS no puede emular el 100% de las funcionalidades de PSTN, dado que no hay interacción analógica entre el terminal y la red.
• La arquitectura de NGN para PSS se basa en el IP Multimedia Subsystem o IMS.

NGN - PSTN Emulation Services

El objetivo de la PES (PSTN Emulation Services) es replicar el 100% de las funcionalidades de la PSTN reemplazando la conmutación de circuitos por conmutación de paquetes.
Procura que todos los servicios PSTN permanezcan disponibles e idénticos en la red de paquetes. El terminal es el mismo de PSTN. La adaptación de los terminales o interfaces se realiza mediante gateways.

Razones para la evolución hacia PES:

• Obsolencia de la red PSTN existente.
• Disminución de costos operativos.
• La centralización de servicios de red inteligente a través del softswitch.
• Posibilidad de converger sobre protocolos de paquetes (IP) en la red de transporte y cuando emplea gateways residenciales también converger en el acceso.

Elementos de la red son, softswitches, gateways de señalización, gateways de acceso, gateways residenciales, gateways de troncales y servidores de aplicaciones.

El Softswitch también conocido como Call Agent o Media Gateway Controller (MGC), controla la provisión del servicio y de las llamadas. Controla los media gateway (de acceso y/o enlace) mediante H.248 o MGCP. También debe manejar otros protocolos, como SIP-T y BICC, para comunicarse con otros softswitches. Genera información para la tarificación.

Softswitch = Media Gateway Controller + Signaling Gateway

Posibilita el control de llamadas para clientes de VoIP incorporando funcionalidades de SIP proxy y/o H.323 Gatekeeper. Generalmente pueden replicar funciones de las centrales de PSTN:

• Equivalentes clase 4: Los switches Class 4 sustituyen a las centrales de larga distancia (centrales interurbanas o internacionales).
• Equivalentes clase 5: Los switches Class 5 se sitúan en lugar de las tradicionales centrales locales para servicios residenciales y clientes empresariales.
• Equivalentes a un SSP de redes inteligentes: Esta función generalmente está incluida en un softswitch clase 4, y su propósito es disparar la interacción de llamadas con lógicas de servicios de redes inteligentes tales como 0800 y llamadas de prepago, redes privadas virtuales de telefonía, etc.
  
• Equivalente a conmutadores para celular: También es cada vez más corriente que los MSC celulares se reemplacen por softswitches para introducir nuevas funcionalidades en redes de 2G.

Signaling gateway:

• Puede proveer conversión de señalización de un medio a otro, por ejemplo, SS7 sobre TDM y SS7 sobre IP; o SS7 y IP.
• Su función es actuar como gateway entre la señalización de la PSTN y la señalización del softswitch.
• Muchas veces está incluido en el softswitch

Application Server:

• Brinda aplicaciones que no son realizadas por el Softswitch.
• Por ejemplo correo de voz, entre otras.

Gateways de Acceso: puntos de concentración similar al tradicional concentrador de abonados de conmutación de circuitos.
Gateways Residenciales: elementos instalados en las premisas del suscriptor convierten el servicio PSTN a paquetes.
Gateways de troncales: vinculan a la red de paquetes con los troncales de la red PSTN existente.

Son controlados por el Media Gateway Controller mediante H.248 o MGCP.

SOFTSWITCHING

• Requiere construir por lo menos un contexto por llamada en cada MGW extremo de la comunicación.
• Cada contexto tendrá al menos 2 terminaciones porque vincula ambos lados del GW.
• Por lo tanto una llamada tendrá al menos 2 contextos y 4 terminaciones.
• Los procesadores digitales (DSP) cargan las muestras de voz "comprimidas" por el codec en paquetes RTP sobre UDP para ser transportados mediante flujos RTP/RTCP.

PROTOCOLOS

• H.248: Estándar definido por la ITU-T (MEGACO), Gestiona sesiones y señalización, Esta gestión es necesaria durante la comunicación entre una pasarela de medios y el controlador que la gestiona, para establecer, mantener, y finalizar las llamadas entre múltiples extremos.
• SIP (Session Initation Protocol): Gestiona la señalización de las comunicaciones y las negociaciones para el establecimiento, mantenimiento y terminación de llamada desde los terminales modo paquete.
• ENUM (Electronic NUMbering): Permite establecer correspondencia entre la numeración telefónica tradicional (E.164) y las direcciones de acceso relacionadas con las redes modo paquete.

CALIDAD DE SERVICIO

En una red de paquetes hay tres factores que afectan la calidad del servicio telefónico:

• latencia o retardo total en la red.
• jitter o variación del retardo.
• pérdida de paquetes.
• Considerando que una red IP es de mejor esfuerzo, es necesario agregar mecanismos adicionales para proveer calidad de servicio.
• En general consisten en diferenciar el tráfico de voz y darle mayor prioridad que al tráfico que no es en tiempo real.

• Mecanismos:a nivel de capa 2: separación en VLAN y priorización. a nivel de capa 3: Diffserv, RSVP y MPLS.