Firewalls: Konzept und Umsetzung

Firewall Unterrichtseinheit - Hinweise für den Lehrer

Das vorliegende Material ist für eine abgeschlossene Unterrichtseinheit zum Thema "Firewall" konzipiert. Die Durchführung kann sich über mindestens 2 bis ca. 4 Lektionen erstrecken.

Voraussetzungen an die Infrastruktur

Der Unterrichtsraum sollte neben dem Lehrervortrag die Arbeit in 2er-, 3er- oder 4er Gruppen ermöglichen. Computer werden keine benötigt.

Vorausgesetzte Kenntnisse der Studierenden

Wichtig: Grundkenntnisse im Bereich Computer-Netzwerke, insbesondere:

Typen (LAN, WAN), Struktur und Komponenten und von Kommunikationsnetzen

Architektur von Kommunikationssystemen (OSI-Modell, TCP/IP)

Protokolle und deren Aufgaben und Implementierung (HTTP, TCP/IP, ICMP, ARP, Ethernet, etc.)

Routing im Internet

Informatikkonzepte im Bereich verteilter Systeme

Wünschenswert: Grundkenntnisse im Bereich IT-Security (Schwachstellen, Gefahren, Attacken, Anforderungen, Mechanismen und Systeme, Organisationen, etc.)

Lernziele

Leitidee

Die zunehmende Vernetzung unseres privaten, beruflichen und öffentlichen Lebens durch das Internet führt vermehrt zu Sicherheitsproblemen. Für zukünftige Informatiker oder Techniker ist es wichtig, ein Verständnis der Schwachstellen von IT-Infrastrukturen und der sich daraus ergebenden Gefahren zu entwickeln, Sicherheitsanforderungen zu kennen sowie relevante technische und ferner organisatorische Massnahmen zu verstehen. Im Rahmen der technischen Massnahmen stellt das in Praxis weit verbreitete Konzept der Firewall einen wichtigen Unterrichtsgegenstand dar.

Fundamentale Idee

Eine Firewall stellt einen kontrollierten Durchgang zu einem geschützten Netzbereich dar. Als Analogie wird ein Firmengelände mit einer Schutzmauer und einem Pförtner verwendet.

Dispositionsziele

Die Studierenden sind in der Lage, die Bedürfnisse in einer konkreten Situation zu analysieren und sicherheitsrelevante Aspekte zu identifizieren. Sie haben einen Überblick der aktuellen Technologien von Firewalls und können situationsabhängig Lösungen beurteilen und vorschlagen.

Operationalisierte Lernziele

Sie verstehen das Konzept einer Firewall und kennen grob die (logischen) Elemente und Funktionen einer Firewall.
Sie kennen die Bedeutung und die inhaltlichen Bereiche einer Sicherheitspolitik.
Sie kennen die wichtigsten Technologien und Architekturen und können deren Einsatz in einem konkreten Kontext beurteilen.
Sie verstehen eine Firewall als eine von verschiedenen Sicherheitsmassnahmen und kennen deren konzeptionellen Grenzen
Sie wissen, dass es verschiedene Sicherheitsstufen und immer einen Trade Off für die Sicherheit gibt.

Ablauf des Unterrichts

U'methode	Beschreibung	Material

IU	Thema "Firewall" in wenigen und neutralen Worten erklären Ziel und Ablauf der Doppelstunde erläutern Beispiel "Personal Firewall": Kurz Verwendung durch die Studierenden sowie Ziel und Funktionen diskutieren	Folien Handout
Lehrervortrag	Konzept der Firewall: Ziele, Prinzip und Funktionen anhand einer Analogie, Aufbau und funktionale Komponenten, Typen Sicherheitspolitik: Bedeutung, Erstellung, Elemente	Folien Handout
Partnerübung (2er Gruppen)	Einsatz, Wirkung und Grenzen (der verschiedenen Typen) einer Firewall im Kontext einer konkreten Situation beurteilen Elemente einer Sicherheitspolitik einordnen und analysieren	Aufgabenblätter (Teil 1) Lösungshinweise Literatur

Advance Organizer	Thema und Lernziele	Folien Handout
Lehrervortrag	Firewalltypen: Paketfilter, Application Gateways, etc. Firewallarchitekturen: Typische Topologien Arten der Implementierung	Folien Handout
Gruppenübung (3er oder 4er Gruppen)	Beurteilung einer Firewalllösung an Hand eines vorgegebenen Beispiels Erarbeitung von Verbessungsvorschlägen	Aufgabenblätter (Teil 2) Herstellerprospekte
Plenumsdiskussion	Vergleich der verschiedenen Lösungsansätze Offene Diskussion über Vor- und Nachteile der vorgestellten Lösungen	Literatur Lösungshinweise (werden nicht abgegeben)

Bemerkung zu den Kleingruppenübungen

Die beiden Gruppenübungen (Teil 1 und Teil 2) beziehen sich auf dasselbe Fallbeispiel.
Als Fallbeispiel für den Einsatz einer Firewall-Lösung wurde ein Spital gewählt. Ein Spital hat hohe Datenschutzanforderungen, und insbesondere die Pflicht, Patientendaten vertraulich zu behandeln.