Zapewnianie bezpieczeństwa w sieciach

1. Wykład 11 Zapewnianie bezpieczeństwa w sieciach Przedmiot: Sieci komputerowe Ryszard Wiatr

2. Zabezpieczenie sieci (informacji) to uzyskiwanie pewności, że informacja i usługi w sieci nie będą dostępne dla uzytkowników nieupoważnionych Bezpieczeństwo sieci Zabezpieczenie zasobów fizycznych Zabezpieczenie informacji

3. Polityka zarządzania informacją To zbiór zasad dotyczących dostępu do informacji i jej ochrony Ludzie są najsłabszym ogniwem w systemie informatycznym: - zła wola pracownika - nieodpowiedzialność - nieświadomośc polityki informacyjnej firmy Pracownik powinien być świadomy polityki zarządzania informacją w firmie: - jak ważna jest informacja w mojeje organizacji? - prawa autorskie, polityka firmy w dziedzinie powielania dokumentów chronionych prawem autorskim - jaką część dostępnej mi informacji mogę omawiać z innymi pracownikami, z osobami spoza firmy - czy firma używa informacji należących do innych podmiotów - jakich informacji można udzielac klientom - czy wolno mi zdalnie łaczyc się z zasobami firmy

4. Gdy kilka organizacji wymienia informację, to powstaje wypadkowa polityka informacyjna; organizacja nie zna skutków komunikacji i interakcji i innymi organizacjami, chyba że uzgodniły swoje polityki na poziomie wzajemnego zaufania Firma A Firma B Firma C Tu organizacja A nie udostępnia swoich informacji organizacji C, ale może ona docierać do niej pośrednio, mimo że polityka informacyjna każdej organizacji jest przestrzegana

5. Zapewnianie bezpieczeństwa w intersieci Autoryzacja uwierzytelnianie integralność Zapewnienie poufności Zapewnienie dostępności

6. Mechanizmy uwierzytelniania rozwiązywanie problemu potwierdzania tożsamości Uwierzytelnianie słabe - korzystanie z adresów IP: mechanizm ten nie zapewnia uniknięcia ataków ze strony przestępców połaczonych z nie zabezpieczoną siecią, bo przestępca, któremu uda się zdobyć kontrolę nad pośredniczącym ruterem, może się podawać za klienta uprawnionego Zapewnienie bezpiecznych usług - szyfrowanie z kluczem publicznym Poza mocnym uwierzytelnieniem szfrowanie umożliwa też rozwiązanie problemu poufności - nadawca może zagwarantować, że tylko odbiorca może odczytać informację. Szyfrowanie z kluczem publicznym umożliwia rozwiązanie zagadnienia uwierzytelnienia, autoryzacji i poufności. Mechanizm szyfrowania powinien być stosowany zarówno przez klienta jak i przez serwer

7. Zapora ogniowa - zapewnia mechanizmy kontroli dostępu do sieci i ochrony sieci wewnętrznej przed niepożądanymi połączeniami z zewnątrz część zewnętrzna część wewnętrzna Zewnętrzna intersieć Sieć wewnętrzna firmy zapora ogniowa firmy

8. Strefa bezpieczeństwa - przy wielu połączeniach z siecia zewnętrzną należy zainstalować wiele zapór ogniowych, tworząc taką strefę Organizacja, której sieć ma wiele połączeń zewnętrznych, musi zainstalować zaporę ogniową przy każdym z połączeń zewnętrznych i musi zapewnić koordynację działania wszystkich zapór. Brak jednolitych ograniczeń dostępu we wszystkich zaporach może stanowić zagrożenie dla całej organizacji

9. Podstawa działania implementacji zapory ogniowej to filtr pakietów sieć zewnętrzna 2 Ruter 1 sieć wewnętrzna Interfejs IP nadawcy IP odbiorcy Protokół Port nadawcy Port odbiorcy 2 2 1 2 2 2 * * 128.5.*.* * * * ****** TCP TCPTCPUDPUDPTCP ****** 21 23 25 43 69 79 Ruter z dwoma interfejsami i przykład konfiguracji filtrów pakietów. Ruter + filtr pakietów to główny składnik ściany ogniowej

10. „Odwrócenie” działania filtra pakietów: administrator konfiguruje zaporę tak, by blokowała wszystkie datagramy poza tym, które są skierowane do określonych sieci, komputerów i portów, dla których pozwala się na komunikację ze światem zewnętrznym Konfiguracja filtra przy założeniu, że komunikacja nie jest dozwolona Zapoznanie się z polityką informacyjną organizacji Pozwolenie na wybrane połączenia, portów, komputerów Skutecza zapora ogniowa, wykorzystująca filtrowanie pakietów, powinna odcinać dostęp wszystkich nadawców IP, odbiorców IP, protokołów i portów protokołów poza tymi komputerami, sieciami i usługami, które dana organizacja decyduje się udostępnić na zewnątrz. Filtr pakietów umożliwiający administratorowi określenie, które datagramy należy przepuszczać (a nie - które należy blokować) może znacznie ułatwić wprowadzanie takich ograniczeń

11. Skutki ograniczenia dostępu Jeśli zapora ogniowa organizacji odfiltrowuje wszystkie przychodzące datagramy poza skierowanymi do portów odpowiadających usługom, które organizacja udostępnia na zewnątrz, to programy wewnątrz zapory ogniowej nie mogą być klientami serwerów na zewnątrz organizacji

12. Dostęp do usług przez zaporę ogniową Komputer- -bastion Zewnętrzna intersieć Sieć wewnętrzna firmy Obejście ręczne Komputer - bastion będący częścią zapory ogniowej. Zapewnia on bezpieczny dostęp do usług zewnętrznych, nie wymagając przepuszczania do wnętrza zapory datagramów o dowolnym adresacie

13. Implementacja zapory ogniowej za pomocą dwóch ruterów i jednego komputera - bastionu. Firma przyłączona jest do internetu za pomoca łącza szeregowego Zewnętrzna intersieć R2 Sieć wewnętrzna firmy KOMPUTER-BASTION R1 Komputer - bastion konieczny jest do komunikowania się poprzez zaporę ogniową, ale skuteczność zapory zależy od zabezpieczeń tego komputera. Jeżeli włamywacz znajdzie lukę w zabezpieczeniach systemu operacyjnego komputera bastionu, to może zyskać dostęp do komputerów wewnątrz zapory

14. Architektura zapory ogniowej, która umożliwia wiele połączeń zewnętrznych przy zastosowaniu pojedynczej zapory. Obniża to koszty połączenia zewnętrzne R2 R3 R4 R5 Sieć wewnętrzna firmy KOMPUTER-BASTION R1 Każdemu połaczeniu odpowiada tu osobny ruter

15. Monitorowanie zapory ogniowej jest niezbędnym warunkiem jej skutecznego funkcjonowania Monitorowanie aktywne - zapora ogniowa informuje administratora o każdej próbie naruszenia zabezpieczeń. Zaleta to szybkość - administrator natychmiast dowiaduje się o niebezpieczeństwie. Monitorowanie pasywne - zapora rejestruje wszelkie nietypowe sytuacje w pliku. Rejestruje się informacje o normalnym ruchu i datagramy odfiltrowywane. Administrator powinien okresowo przeglądać zapisy

16. Szyfrowanie Z kluczem publicznym Z kluczem prywatnym przestawianie liter według pewnego, z góry ustalonego schematu przestawianie bitów (DES, 3DES, RC3, RC4) ale jak przesłać sobie klucz?

17. Szyfrowanie z kluczem publicznym: Każda ze stron generuje parę kluczy (publiczny + prywatny) Każda ze stron publikuje swój klucz publiczny w sieci (jest on dostępny dla wszystkich) Jeżeli A chce przesłać wiadomość do B to szyfruje ją kluczem publicznym B. Z własności algorytmu wynika, że tylko używając klucza prywatnego B można ją odtworzyć (to jest typowy schemat wymiany danych). Jeżeli B chce mieć pewność, że wymienia informacje rzeczywiście z A, to może np. poprosić A o zaszyfrowanie pewnego tekstu jego kluczem prywatnym. Jeżeli B będzie w stanie odtworzyć tekst używając klucza publicznego A to znaczy, że rozmawia rzeczywiście z właściwym partnerem. (to jest typowy schemat autentyfikacji partnera) Jeżeli B po odebraniu wiadomości od A chce zabezpieczyć się przed sytuacją, w której A zaprzeczy, że wysłał wiadomość, może poprosić A o zaszyfrowanie jej dodatkowo swoim kluczem prywatnym (a następnie kluczem publicznym B). B będzie w stanie ją odszyfrować (najpierw używając swojego klucza prywatnego, a następnie publicznego klucza A) i A nie będzie mógł zaprzeczyć, że wiadomość wysłał - wiadomość która dała się odszyfrować kluczem publicznym A musiała być zaszyfrowana jego kluczem prywatnym. (to jest typowy schemat podpisu cyfrowego)

18. Metoda mieszana • Najważniejszym faktem dla tej metody stała się obserwacja, • że wada algorytmów symetrycznych nie polega na ich "słabości" - • dobierając odpowiednio długi klucz możemy uzyskać zabezpieczenie właściwie dowolnie "silne". • Problemem jest tylko uzgodnienie tych kluczy. • Natomiast algorytmy symetryczne są o wiele szybsze. • Wymyślono więc następujący schemat bezpiecznego przesyłania danych: • A generuje klucz K, który używany będzie później przy przesyłaniu danych • algorytmem symetrycznym. • A wysyła klucz K do B korzystając z jego klucza publicznego • B odczytuje klucz K korzystając ze swojego klucza prywatnego. • Strony dalej komunikują się korzystając z szyfrowania symetrycznego z użyciem klucza K

19. Metoda mieszana umożliwia: Autentyfikację serwera/klienta Można to zrealizować na etapie nawiązywania połączenia - właściwie sytuacja jest tu taka, jakby używany był tylko algorytm asymetryczny. Okresową wymianę kluczy Strony mogą się umówić, że przykładowo co jakiś czas niszczą i od nowa generują klucze symetryczne. Może to być ważne przy połączeniach trwających bardzo długo i takich, po których przesyła się niewiele danych. Ktoś posiadający odpowiednio szybki komputer i będący w stanie podsłuchać szyfrowaną transmisję mógłby wtedy jednak dane odszyfrować.

20. Przykłady zastosowania metody mieszanej to: SSH (Secure Shell)- protokół bezpiecznego logowania się do systemu zdalnego. Zaletą SSH w porównaniu z logowaniem się przy pomocy telneta lub rsh (oczywiście poza bezpieczeństwem) jest fakt, że można wyeliminować podawanie hasła - do autentyfikacji wystarczający jest klucz prywatny klienta. SSL (Secure Socket Layer) - protokół bezpiecznych połączeń WWW, równierz FTP, poczty elektronicznej i innych

21. Certyfikat rozwiązuje problem autentykacji kluczy publicznych. Jest to zbiór danych jednoznacznie identyfikujących pewną jednostkę (osobę, komputer) oraz pozwalający stwierdzić, czy osoba, która się nim legitymuje jest rzeczywiście tym, za kogo się podaje. Jest on potwierdzony przez zaufaną organizację, zwaną w protokole SSL certificate authority (CA). Certyfikat zawiera: Nazwę certyfikowanego obiektu Identyfikator obiektu Klucz publiczny obiektu Czas ważności Nazwę wystawcy certyfikatu Identyfikator wystawcy Podpis wystawcy - zawiera jednoznaczny skrót całego certyfikatu zaszyfrowany przy pomocy klucza prywatnego wystawcy.

22. Przypadek szczególny: certyfikat poświadczający tożsamość CA - identyfikator wystawcy jest w nim równy identyfikatorowi obiektu, a skrót certyfikatu jest szyfrowany kluczem publicznym obiektu! Jest tak dlatego, bo CA jest instytucją zaufaną i jej tożsamości nie trzeba sprawdzać (nie można, bo kto ją miałby potwierdzić?). Łańcuch certyfikatów. Nie musimy (a nawet nie powinniśmy) dla każdego obiektu w danym systemie wystawiać certyfikatu potwierdzonego przez CA, gdyż spowodowałoby to przeciążenie tych instytucji i niepotrzebny rozrost bazy danych. Możemy na własne potrzeby ustanowić lokalny urząd certyfikacyjny który będzie poświadczał lokalne certyfikaty, a sam będzie legitymował się certyfikatem poświadczonym przez CA.

23. Łańcuch certyfikatów. Możliwe są dwie sytuacje: Ustalamy, że wewnątrz naszej sieci ufamy wszystkim certyfikatom potwierdzonym przez lokalny CA - wtedy możemy zrezygnować z usług zewnętrznej instytucji certyfikującej. Jeżeli jednak chcemy sprawdzić, czy instytucja potwierdzająca certyfikat, który właśnie otrzymaliśmy jest faktycznie tym, za kogo się podaje, zawsze możemy w analogiczny sposób zweryfikować jej certyfikat. W ten sposób w końcu dojdziemy do kogoś komu ufamy (w najgorszym razie będzie to któryś z międzynarodowych CA - ale komuś ufać musimy ).

24. Schemat działania protokołu SSL: K S ClientHello K S ServerHello K S Certificate K S ServerKeyExchange K S ServerHelloDone K S ClientKeyExchange K S ChangeCipherSpec K S Finished K S ChangeCipherSpec K S Finished Klient wysyła do serwera zgłoszenie zawierające m.in. obsługiwaną wersję protokołu SSL, dozw. sposoby szyfrowania i kompresji danych Serwer odpowiada podobnym komunikatem w którym zwraca klientowi wybrane parametry połączenia: Serwer wysyła swój certyfikat pozwalając klientowi na sprawdzenie swojej tożsamości Serwer wysyła informację o swoim kluczu publicznym. Rodzaj i długośc tego klucza jest określony przez typ algorytmu przesłany poprzednio Serwer zawiadamia, że klient może przejść do następnej fazy zestawiania połączenia Klient na podstawie ustalonych w poprzednich komunikatach dwóch liczb losowych (swojej i serwera) generujeklucz sesji używany do faktycznej wymiany danych. Następnie wysyła go serwerowi używając jego klucza publicznego. Klient zawiadamia, że serwer może przełączyć się na komunikację szyfrowaną ... oraz że jest gotowy do odbierania zakodowanych danych Serwer zawiadamia, że wykonał polecenie - od tej pory wysyłał będzie tylko zaszyfrowane informacje ... i od razu wypróbowuje mechanizm - ten komunikat jest już wysyłany bezpiecznym kanałem