Network Security Essentials: Cryptography, Authentication, and Integrity

1. UNICSOverView em Segurança de Redes Prof. Ivonei Freitas da Silva Unioeste-Cascavel ifreitas@unioeste.br 8a: Segurança de Redes

2. Segurança em Redes Os princípios de segurança em redes: • criptografia • autenticação • integridade das mensagens • distribuição de chaves • firewalls, sniffers, ids • segurança nas camadas de aplicação, transporte, rede e enlace 8a: Segurança de Redes

3. 8a: Segurança de Redes

4. Quais dados são maliciosos? Quais dados são de produção? 8a: Segurança de Redes

5. O que é Segurança de Redes? Privacidade (Sigilo): apenas o transmissor e o receptor desejado devem “entender” o conteúdo da mensagem • transmissor cifra (codifica) msg • receptor decifra (decodifica) msg Autenticação: transmissor e receptor querem confirmar a identidade um do outro Integridade da Mensagem: transmissor e receptor querem garantir que a mensagem não seja alterada (em trânsito ou após) sem que isto seja detectado Acesso e Disponibilidade: os serviços devem estar acessíveis e disponíveis para os usuários 8a: Segurança de Redes

6. Dados Dados mensagens de controle e dados transmissor seguro receptor seguro canal Figure 7.1 goes here Amigos e Inimigos: Alice, Bob e Trudy • bem conhecidos no mundo de segurança de redes • Bob e Alice (amantes!) querem se comunicar de modo “seguro” • Trudy, a “intrusa” pode interceptar, apagar e/ou acrescentar mensagens Figure 7.1 goes here 8a: Segurança de Redes

7. Quem podem ser Bob e Alice? • ... bem, Bobs e Alices reais! • Browser/servidor web para transações eletrônicas (ex., compras on-line) • cliente/servidor home banking • servidores DNS • roteadores trocando atualizações de tabelas de roteamento • outros exemplos? 8a: Segurança de Redes

8. Há muitos vilões por aí! P: O que um vilão pode fazer? R: um monte de coisas! • grampo:interceptação de mensagens • inserirativamente mensagens na conexão • falsidade ideológica: pode imitar/falsificar endereço de origem de um pacote (ou qualquer campo de um pacote) • seqüestro:assumir conexão em andamento removendo o transmissor ou o receptor, colocando-se no lugar • negação de serviço: impede que o serviço seja usado por outros (ex. sobrecarregando os recursos) 8a: Segurança de Redes

9. K K A B A linguagem da criptografia chave de criptografia de Alice chave de decifragem de Bob criptografia de chave simétrica: as chaves do transmissor e do receptor são idênticas criptografia de chave pública: cifra com chave pública, decifra com chave secreta(privada) algoritmo de criptografia algoritmo de decifragem texto cifrado texto aberto texto aberto 8a: Segurança de Redes

10. Criptografia de chave simétrica código de substituição: substitui um caractere por outro • código monoalfabético: substitui uma letra por outra textoplano: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz textocifrado:mnbvcxzasdfghjklpoiuytrewq Ex: Texto aberto: bob. eu te amo. alice Texto cifrado: nkn. cy uc mhk. mgsbc 8a: Segurança de Redes

11. K K A-B A-B Criptografia de chave simétrica criptografia de chave simétrica: Bob e Alice compartilham a mesma chave (simétrica): KA-B algoritmo de criptografia algoritmo de decifragem texto cifrado texto aberto mensagem em texto aberto, 8a: Segurança de Redes

12. Criptografia de chave pública criptografia de chave simétrica • requer que o transmissor e receptor compartilhem a chave secreta • P: como combinar que chave utilizar (em particular se nunca tiverem se encontrado)? criptografia de chave pública • abordagem radicalmente diferente [Diffie-Hellman76, RSA78] • transmissor e receptor não compartilham uma chave secreta • a chave de cifragem é pública (conhecida por todos) • a chave de decifragem é privada (conhecida apenas pelo receptor) 8a: Segurança de Redes

13. + K (m) B - + m = K (K (m)) B B Criptografia de chave pública + chave pública de Bob K B - chave privada de Bob K B algoritmo de criptografia algoritmo de decifragem texto aberto mensagem em texto aberto, m texto cifrado 8a: Segurança de Redes

14. - K (R) A + + K K A A - - + (K (R)) = R K (K (R)) = R A A A Autenticação Com chave simétrica compartilhada , automático Com chave pública, usa a chave privada para identificar-se “Eu sou Alice” Bob calcula R e sabe que apenas Alice poderia ter a chave privada, que cifrou R, de modo que “envie a sua chave pública” 8a: Segurança de Redes

15. - - K (R) K (R) A T + + K K A T - - + + m = K (K (m)) m = K (K (m)) + + A T A T K (m) K (m) A T brecha de segurança Ataque do homem (mulher) no meio: Trudy posa como sendo Alice (para Bob) e como sendo Bob (para Alice) Eu sou Alice Eu sou Alice R R Envie a sua chave pública Envie a sua chave pública Trudy recebe envia m para Alice cifrada usando a chave pública de Alice 8a: Segurança de Redes

16. brecha de segurança Ataque do homem (mulher) no meio: Trudy posa como sendo Alice (para Bob) e como sendo Bob (para Alice) • Difícil de detectar: • Bob recebe tudo o que Alice envia, e vice versa. (ex., portanto Bob, Alice podem se encontrar uma semana depois e lembrar da conversa) • o problema é que Trudy também recebe todas as mensagens! 8a: Segurança de Redes

17. Assinaturas Digitais Técnica criptográfica análoga às assinaturas à mão. • Transmissor (Bob) assina digitalmente o documento, atestando que ele é o dono/criador do documento. • Verificável, não forjável: destinatário (Alice) pode verificar que Bob, e ninguém mais, assinou o documento. 8a: Segurança de Redes

18. Assinatura digital simples para a mensagem m: - - K K B B Assinaturas Digitais Chave privada de Bob Mensagem de Bob, m (m) Dear Alice Oh, how I have missed you. I think of you all the time! …(blah blah blah) Bob Mensagem de Bob, m, assinada (cifrada) com a sua chave privada Algoritmo de criptografia de chave pública • Bob assinou m • Ninguém mais assinou m • Bob assinou m e não m’ • Alice pode levar m, e a assinatura KB(m) para o tribunal e provar que Bob assinou m 8a: Segurança de Redes

19. A codificação com chave pública de mensagens longas é cara computacionalmente Objetivo: assinatura digital (impressão digital) de comprimento fixo, fácil de ser calculada. aplique função de hash H a m, obtém resumo da mensagem de comprimento fixo, H(m). Resumo (Digest) de Mensagens mensagem longa m H: Hash Function H(m) 8a: Segurança de Redes

20. Assinatura digital e Integridade da Mensagem com o resumo da mensagem H: Hash function H: Hash function large message m large message m + - digital signature (decrypt) digital signature (encrypt) K K B B encrypted msg digest encrypted msg digest + - - KB(H(m)) KB(H(m)) H(m) H(m) Bob envia mensagem assinada digitalmente: Alice verifica a assinatura e a integridade da mensagem assinada digitalmente: H(m) Bob’s private key Bob’s public key equal ? 8a: Segurança de Redes

21. Problema com chave simétrica: Como duas entidades escolhem chave secreta compartilhada pela rede? Solução: centro confiável de distribuição de chaves (KDC) agindo como intermediário entre as entidades Problema com chave pública: Quando Alice obtém a chave pública de Bob (da web, e-mail ou disquete), como ela vai saber se a chave pública é mesmo de Bob e não de Trudy? Solução: autoridade certificadora confiável (CA) Intermediários Confiáveis 8a: Segurança de Redes

22. KB-KDC KX-KDC KY-KDC KZ-KDC KP-KDC KB-KDC KA-KDC KA-KDC KP-KDC Centro de Distribuição de Chaves (KDC) • Alice e Bob necessitam de chave simétrica compartilhada. • KDC: servidor compartilha chaves secretas diferentes com cada usuário registrado. • Alice e Bob conhecem as próprias chaves simétricas, KA-KDC e KB-KDC , para se comunicar com o KDC. KDC 8a: Segurança de Redes

23. Centro de Distribuição de Chaves (KDC) P: Como o KDC permite a Bob, Alice determinar a chave secreta simétrica compartilhada para se comunicarem? KDC generates R1 KA-KDC(A,B) KA-KDC(R1, KB-KDC(A,R1) ) Alice knows R1 Bob knows to use R1 to communicate with Alice KB-KDC(A,R1) Alice e Bob se comunicam: usando R1 como chave da sessão para criptografia simétrica compartilhada 8a: Segurança de Redes

24. + + assinatura digital (cifra) K K B B K CA Autoridades Certificadoras • Autoridade certificadora (CA): associam chave pública a uma entidade particular. Chave pública de Bob Chave privada da CA certificado para a chave pública de Bob, assinado pela CA - Informação de identificação de Bob 8a: Segurança de Redes

25. + + assinatura digital (decifra) K K B B K CA Autoridades Certificadoras • Quando Alice precisa da chave pública de Bob: • obtém o certificado de Bob (de Bob ou de outro lugar). • aplica a chave pública da CA ao certificado de Bob, obtém a chave pública de Bob. Chave pública de Bob Chave pública da CA + 8a: Segurança de Redes

26. Um certificado contém: • Número de série (único para cada emissor) • info sobre o proprietário do certificado, incluindo o algoritmo e o valor da chave propriamente dita (não apresentada) • info sobre o emissor do certificado • datas de validade • assinatura digital do emissor 8a: Segurança de Redes

27. Internet pública rede administrada firewall Firewalls isolam a rede interna da organização da Internet pública, permitindo que alguns pacotes passem e outros sejam bloqueados. firewall 8a: Segurança de Redes

28. 8a: Segurança de Redes

29. Firewalls: Para que? • Prevenir ataques de negação de serviço • Prevenir modificação/acesso ilegal aos dados internos. • Permitir apenas acessos autorizados ao interior da rede • Isolar rede com endereços inválidos • dois tipos de firewalls: • camada de aplicação • filtragem de pacotes 8a: Segurança de Redes

30. rede interna conectada à Internet através de um roteador firewall roteador filtra pacote-a-pacote, decisão de encaminhar/descartar o pacote é baseada em: endereço IP da origem, endereço IP do destino número das portas de origem e destino do TCP/UDP tipo da mensagem ICMP bits de SYN e ACK do TCP Filtragem de Pacotes Deve-se permitir que os pacotes que chegam entrem? Pacotes saintes podem mesmo sair? 8a: Segurança de Redes

31. Filtra os pacotes baseado nos dados das aplicações assim como em campos IP/TCP/UDP. Exemplo: permite que usuários internos selecionados façam telnet para o exterior. Sessão telnet do gateway para host remoto Sessão telnet do host para gateway Gateway da aplicação Roteador e filtro Gateways de Aplicações 1.Requer que todos os usuários telnet façam o telnet através do gateway. 2. Para os usuários autorizados, o gateway estabelece uma conexão telnet com o host destino. O Gateway transfere os dados entre 2 conexões 3. O filtro do roteador bloqueia todas as conexões que não têm origem no gateway. 8a: Segurança de Redes

32. IP spoofing: roteador não tem como saber se os dados “realmente” vêm da fonte alegada. Se múltiplas aplicações necessitam tratamento especial, cada uma deve ter o próprio gateway O software do cliente deve saber como contactar o gateway ex., deve setar o endereço IP do proxy no browser Para o UDP os filtros normalmente usam uma política de tudo ou nada. Compromisso: grau de comunicação com o mundo externo, nível de segurança Muitos sítios altamente protegidos ainda sofrem ataques. Limitações dos firewalls e gateways 8a: Segurança de Redes

33. Firewall Builder • IPTables • iptables -I FORWARD -p tcp -m string --string "VER " --from 51 --to 56 --algo bm -j REJECT 8a: Segurança de Redes

34. Firewalls Pessoais • Windows Firewall: melhor do que nada • Comodo: usuários avançados • ZoneAlarm: bem simples 8a: Segurança de Redes

35. Ameaças à segurança na Internet Mapeamento (Reconhecimento do terreno): • Footprinting: google, whois, registro.br, internic.net • Varredura: ping, nmap • Enumeração: Nessus • Descoberta de Falhas: Languard, Nessus • Burlando proteções: NetCat, http tunnel, ... • Engenharia Social: hummm!!!! Contramedidas? 8a: Segurança de Redes

36. Ameaças à segurança na Internet Mapeamento:contramedidas • registra o tráfego que entra na rede (Sniffer) • procura atividade suspeita (endereços IP, portas sendo varridas seqüencialmente) (Sniffer) • Snort – Detecção de Intrusão Open Source • Detecta variações de comportamento na rede • alert udp any any -> 192.168.1.0/24 31 (msg:"Hacker Paradise Backdoor"; flags:S; resp:icmp_port, icmp_host;) • alert tcp any any -> 192.168.1.0/24 any (msg:"Acesso Kazaa"; content:"XKazaa"; resp:rst_all;) 8a: Segurança de Redes

37. src:B dest:A payload Ameaças à segurança na Internet Bisbilhotar (Sniffing)os pacotes: • meios de difusão (broadcast) • NIC promíscuo lê todos os pacotes que passam • pode ler todos os dados não cifrados (ex. senhas) • ex.: C bisbilhota os pacotes de B C A B 8a: Segurança de Redes

38. 8a: Segurança de Redes

39. Nessus: +preciso e +completo que Nmap 8a: Segurança de Redes

40. SYN SYN SYN SYN SYN SYN SYN Ameaças à segurança na Internet Recusa de serviço (DOS - Denial of service ): • inundação de pacotes gerados maliciosamente “atolam” o receptor • DOS distribuído (DDOS): múltiplas fontes de forma coordenada atolam o receptor • ex., C e host remoto atacam A com SYNs C A B 8a: Segurança de Redes

41. SYN SYN SYN SYN SYN SYN SYN Ameaças à segurança na Internet Recusa de serviço (DOS): contramedidas • filtrar : firewall, Snort, Ethereall, ... • Identificar rastros até a origem das inundações (provavelmente uma máquina inocente, comprometida) C A B 8a: Segurança de Redes

42. Esquema de criptografia de e-mails para a internet, um padrão de fato. Usa criptografia de chave simétrica, criptografia de chave pública, função de hash e assinatura digital como descrito. Provê sigilo, autenticação do transmissor, integridade. O inventor, Phil Zimmerman, foi alvo de uma investigação federal que durou 3 anos. ---BEGIN PGP SIGNED MESSAGE--- Hash: SHA1 Bob:My husband is out of town tonight.Passionately yours, Alice ---BEGIN PGP SIGNATURE--- Version: PGP 5.0 Charset: noconv yhHJRHhGJGhgg/12EpJ+lo8gE4vB3mqJhFEvZP9t6n7G6m5Gw2 ---END PGP SIGNATURE--- Pretty good privacy (PGP) Uma mensagem assinada com PGP: 8a: Segurança de Redes

43. Secure sockets layer (SSL) 8a: Segurança de Redes

44. Segurança IEEE 802.11 • War-driving, War-flying: procurar redes Wi-Fi abertas • Tornando o 802.11 seguro • cifragem, autenticação equipamento • primeira tentativa de segurança 802.11: Wired Equivalent Privacy (WEP): um fracasso! • tentativa atual: 802.11i (WAP, WAP2) 8a: Segurança de Redes

45. Algumas terminologias • Engenharia Social: tática de persuação para levar alguém a instalar programas ou fornecer dados • Zumbi: computador infectado, aberto ao controle remoto de terceiros • Phishing: uso de mensagens falsas para enganar o usuário e roubar dados pessoais • Pharming: rotea o usuário para sites falsos • Splog: Blog falso que atrai internautas para páginas que exibem anúncios 8a: Segurança de Redes

46. Mais terminologias • Malware: todos os tipos de softwares maliciosos • Vírus: programa que infecta outros arquivos, gera clones. Depende da execução do programa vírus • Cavalos de tróia: programa recebido como presente que executa código malicioso • Adware: software especificamente projetado para apresentar propagandas • Spyware: software que monitora atividades de um sistema e envia as informações coletadas para terceiros 8a: Segurança de Redes

47. Mais terminologias • Backdoors: programas que permitem o retorno de um invasor a um computador comprometido • BackOrifice e NetBus • Worm: programa capaz de se propagar automaticamente através de redes, enviando cópias de si mesmo de computador para computador • wormnão embute cópias de si mesmo em outros programas ou arquivos e não necessita ser explicitamente executado para se propagar 8a: Segurança de Redes

48. Mais terminologias • Bots: Idem ao Worm, porém acrescenta comunicação do programa malicioso com um servidor (o estrago é maior!!!) • KeyLoggers, ScreenLoggers: programas que captura buffer teclado ou memória de vídeo 8a: Segurança de Redes

49. Política de Segurança Nós!!! Usuário Gerentes Métodos Ferramentas Orçamento 8a: Segurança de Redes

50. Agradecimentos • Kurose, Ross: Redes de Computadores e a Internet: uma nova abordagem • Comunidades Linux pelo mundo • Comunidades de Segurança pelo mundo • Internet • A vocês! 8a: Segurança de Redes