Seguridad

Capítulo 8: Seguridad en Redes - III
ELO322: Redes de Computadores
Tomás Arredondo Vidal
Este material está basado en:
❒ material de apoyo al texto Computer Networking: A Top Down
Approach Featuring the Internet 3rd edition. Jim Kurose, Keith Ross
Addison-Wesley, 2004.
8: Network Security
8-1
Seguridad en Redes
❒ 8.1 Que es la
❒
❒
❒
❒
seguridad
8.2 Principios de
criptografía
8.3 Autenticación
8.4 Integridad
8.5 Distribución de
llaves y certificación
❒ 8.6 Control de acceso:
cortafuegos
❒ 8.7 Ataques y contra
medidas
❒ 8.8 Seguridad en capas
múltiples
8: Network Security
8-2
Peligros a la seguridad de Internet
Generar Mapas de objetivos:
Antes de atacar : “investigar el sitio” –
determinar los servicios que estan
implementados en la red
❍ Usar ping para ver cuales terminales tienen
direcciones en la red
❍ Usar un escáner de puertos: tratar de
establecer conexiones TCP a cada puerto en
secuencia
❍ nmap (http://www.insecure.org/nmap/) mapper:
“exploracion y auditoria de seguridad”
❍
Contramedidas?
8: Network Security
8-3
Peligros a la seguridad de Internet
Generar Mapas de objetivos: contramedidas
Grabar trafico que entra a la red
❍ Buscar actividad sospechosa (direcciones IP,
puertos siendo escaneados secuencialmente)
❍
8: Network Security
8-4
Peligros a la seguridad de Internet
Oler paquetes (packet sniffing):
❍ Ethernet es un medio compartido
❍ NIC promiscua lee todos los paquetes que pasan
por ella
❍ NIC puede leer datos no encriptados (e.g.
passwords)
❍ e.g.: C huele paquetes de B
C
A
src:B dest:A
Contramedidas?
payload
B
8: Network Security
8-5
Peligros a la seguridad de Internet
Oler paquetes (packet sniffing):
❍ Todos los terminales en una organización corren
programas que verifican periódicamente si el terminal
esta en modo promiscuo
Solución:
❍ Un terminal por segmento de medio compartido (usando
un Ethernet switch y no un hub!)
C
A
src:B dest:A
payload
B
8: Network Security
8-6
Peligros a la seguridad de Internet
IP Spoofing:
❍ Se puede generar paquetes IP en bruto (“raw”)
directamente desda la aplicacion poniendo cualquier valor
de terminal origen en un paquete
❍ Receptor no sabe si el terminal origen fue cambiado
(spoofed)
❍ e.g.: C pretende ser B
C
A
src:B dest:A
payload
B
Contramedidas?
8: Network Security
8-7
Peligros a la seguridad de Internet
IP Spoofing: filtrado de ingreso
❍ Paquetes pueden tener dirección IP de origen errónea
Solución:
❍ Routers no deberían reenviar paquetes con direcciones
fuente invalidas (e.g., dirección del datagrama no esta en la
red del router)
❍ Problema: como obligar a que todas las redes usen esta
solución?
C
A
src:B dest:A
payload
B
8: Network Security
8-8
Peligros a la seguridad de Internet
Denegar servicios (DOS):
Inundación de paquetes maliciosamente
generados “inundan” receptor
❍ DOS distribuidos (DDOS): múltiples
transmisores coordinados inundan receptor
❍ e.g., C y terminal remoto B atacan A
❍
C
A
SYN
SYN
SYN
SYN
SYN
B
Contramedidas?
SYN
SYN
8: Network Security
8-9
Peligros a la seguridad de Internet
Denegacion de servicio (DOS): contramedidas
filtrar paquetes causando inundación (e.g., SYN)
antes de llegar al terminal: bota todos
❍ rutear de vuelta para encontrar fuente de
inundación (probablemente una maquina
comprometida con un virus o algo asi)
❍
C
A
SYN
SYN
SYN
SYN
SYN
B
SYN
SYN
8: Network Security
8-10
Seguridad en Redes
❒ 8.1 Que es la
❒
❒
❒
❒
seguridad
8.2 Principios de
criptografía
8.3 Autenticación
8.4 Integridad
8.5 Distribución de
llaves y certificación
❒ 8.6 Control de acceso:
cortafuegos
❒ 8.7 Ataques y contra
medidas
❒ 8.8 Seguridad en capas
múltiples
❍
❍
❍
❍
8.8.1. Email seguro
8.8.2. Sockets seguros
8.8.3. IPsec
8.8.4. Securidad en 802.11
8: Network Security
8-11
E-mail seguro
Alice quiere enviar mail confidencial, m, a Bob.
(m pueden ser datos de cualquier aplicación…)
KS
m
.
KS( )
+
KS
+
+
Alice:
.
K B( )
KS(m )
KS(m )
+
KB(KS )
.
KS( )
-
Internet
+
KB(KS )
KB
m
KS
-
.
K B( )
-
KB
genera llave simétrica aleatoria privada, KS
encripta mensaje con KS (mas eficiente)
también encripta KS con la llave pública de Bob
envía ambas KS(m) y KB(KS) a Bob
8: Network Security
8-12
E-mail seguro
Alice quiere enviar mail confidencial, m, a Bob.
KS
m
K (.)
S
+
KS
+
.
K B( )
+
KB
KS(m )
KS(m )
+
KB(KS )
.
KS( )
-
Internet
+
KB(KS )
m
KS
-
.
K B( )
-
KB
Bob:
usa llave privada para decriptar y obtener su llave privada KS
usa KS para decriptar KS(m) y recuperar m
8: Network Security
8-13
E-mail seguro
• Alice quiere proveer integridad de mensaje autenticado
por ella
+
-
KA
m
H(.)
-
.
KA( )
-
-
KA(H(m))
KA(H(m))
+
KA
Internet
+
.
KA( )
-
m
m
H(m )
compare
.
H( )
H(m )
• Alice firma digitalmente el mensaje.
• Envía el mensaje y la firma digital.
8: Network Security
8-14
E-mail seguro
• Alice quiere proveer, autenticación de transmisor,
integridad del mensaje y confidencialidad.
-
KA
m
.
H( )
-
.
KA( )
-
KA(H(m))
+
KS
.
KS( )
+
m
KS
+
.
K B( )
+
Internet
+
KB(KS )
KB
Alice usa tres llaves: su llave privada, la llave pública
de Bob, llave simétrica recién creada
8: Network Security
8-15
Pretty good privacy (PGP)
Método standard para
encriptación de e-mail en
Internet.
❒ Usa llave simétrica,
criptografía publica, función
de hash y firma digital como
vimos anteriormente.
❒ Provee confidencialidad,
autenticación de transmisor e
integridad.
❒ Inventor, Phil Zimmerman, fue
investigado por el gobierno de
USA por 3 años.
❒
A PGP signed message:
---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+lo8gE4vB3
mqJhFEvZP9t6n7G6m5Gw2
---END PGP SIGNATURE---
8: Network Security
8-16
Secure sockets layer (SSL)
❒ Seguridad en capa
transporte para cualquier
aplicación basada en TCP
que usa los servicios SSL.
❒ Usada entre browsers Web
para e-commerce (shttp).
❒ Servicios de seguridad:
❍
❍
❍
autenticación de servidor
encriptación de datos
autenticación de cliente
(opcional)
❒ Autenticacion de servidor:
❍
❍
❍
Browser usando SSL
incluye llaves publicas para
Autoridades de
Certificación (CA)
confiables.
Browser pide certificado
del sitio web servidor,
generado por CA.
Browser usa llave publica
del CA para extraer la
llave publica del servidor
del certificado
❒ Ver el menu de seguridad
de tu browser para ver CAs
confiables.
8: Network Security
8-17
SSL (continuado)
Sesion SSL encriptada:
❒ SSL: base de la IETF
❒ Browser genera llave
Transport Layer
simétrica de sesión, la
Security (TLS).
encripta con la llave pública
❒ SSL se puede usar en
del servidor, envía llave
aplicaciones no de la
encriptada al servidor.
Web, e.g., IMAP.
❒ Usando su llave privada, el
❒ Autenticación de
servidor decripta la llave
cliente puede ser
de sesión.
hecha con certificados
❒ Solo browser, server saben
de clientes.
llave de sesión simétrica
❍
Todos los datos enviados al
socket TCP (por cliente o
servidor) son encriptados con
llave de sesión simétrica.
8: Network Security
8-18
IPsec: Seguridad en capa red
❒ Seguridad en capa red:
❒ Para AH y ESP, handshake
Terminal transmisor encripta
fuente, destino:
datos en datagrama IP
❍ Crea canal lógico en capa
❍ Segmentos TCP y UDP;
red llamado asociación de
mensajes ICMP y SNMP
seguridad (SA)
messages.
❒ Cada SA unidireccional.
❒ Autenticación en capa red
❒ Determinado únicamente por:
❍ Terminal destino puede
❍ Protocolo de seguridad
autenticar dirección IP origen
(AH or ESP)
❒ Usa dos protocolos:
❍ Dirección IP origen
❍ Protocolo para autenticación
❍ Identificador de conexión
de cabezal (AH)
de 32-bits
❍ Protocolo para encapsulacion
de carga (ESP)
❍
8: Network Security
8-19
Protocolo AH
Datos AH incluyen:
❒ Identificador de
fuente, destino,
conexión
integridad de datos, NO
provee confidencialidad ❒ Datos de autenticación:
digestión firmado por
❒ Datos AH se insertan
origen calculado sobre
entre cabecera IP,
datagrama IP original.
campos de datos.
❒ Campo next header:
❒ Campo protocolo: 51
especifica tipo de datos
(e.g., TCP, UDP, ICMP)
❒ Routers intermedio
procesan datagramas
normalmente
❒ Provee autenticación
IP header
AH header
data (e.g., TCP, UDP segment)
8: Network Security
8-20
Protocolo ESP
❒ Provee confidencialidad,
❒ Campo de
autenticación de terminal,
integridad de datos.
❒ Datos, ESP trailer son
encriptados.
❒
❒ Campo next header esta en
ESP trailer.
autenticacion ESP es
similar as campo de
autenticacion AH.
Protocolo = 50.
authenticated
encrypted
IP header
ESP
ESP
ESP
TCP/UDP segment
header
trailer authent.
8: Network Security
8-21
Seguridad IEEE 802.11
❒ Redes 802.11 disponibles?
85% no usan encriptación o autenticación
❍ medio compartido: ataques son fáciles!
❒ Asegurar 802.11
❍ encriptación, autenticación
❍ primer intento a la seguridad de 802.11: Wired
Equivalent Privacy (WEP): no funciono
❍ intento actual: 802.11i
❍
8: Network Security
8-22
Wired Equivalent Privacy (WEP):
❒ Autenticación como protocolo
ap4.0
terminal pide autenticación desde punto de acceso
❍ punto de acceso envía nonce de 128 bits
❍ terminal encripta nonce usando llave simétrica
compartida
❍ punto de acceso decripta nonce, autentica terminal
❒ No hay distribución de llaves
❒ Autenticación: conocer la llave secreta es suficiente
❍
8: Network Security
8-23
Encriptacion de datos WEP
❒ Terminales comparten llave simétrica de 40 bits (semi❒
❒
❒
❒
permanent)
Servidor suma 24-bits de vector de inicialización (IV)
para crear llave de 64-bits
Llave de 64 bits se usa para generar flujo de llaves: kiIV
kiIV usado para decriptar byte i, di, en el frame:
ci = di XOR kiIV
IV y bytes encriptados, ci enviados en el frame
8: Network Security
8-24
Encriptacion 802.11 WEP
IV
(per frame)
KS: 40-bit
secret
symmetric
key
plaintext
frame data
plus CRC
key sequence generator
( for given KS, IV)
k1IV k2IV k3IV … kNIV kN+1IV… kN+1IV
d1
d2
d3 …
dN
CRC1 … CRC4
c1
c2
c3 …
cN
cN+1 … cN+4
802.11
IV
header
WEP-encrypted data
plus CRC
Figure 7.8-new1:
802.11
WEP protocol WEP
Encriptacion
en lado
transmisor
8: Network Security
8-25
Rompiendo la Encriptacion 802.11 WEP
Hoyo en la seguridad:
❒ IV de 24-bit, un IV por frame, -> IV’s se reutilizan eventualmente
❒ IV transmitido en texto plano (plaintext) -> reuso de IV detectado
❒ Ataque:
❍ Trudy causa que Alice encripta texto plano d1 d2 d3 d4 …
IV
❍ Trudy ve: ci = di XOR ki
❍
❍
❍
Trudy conoce ci di, puede calcular kiIV
Trudy sabe secuencia de encriptación k1IV k2IV k3IV …
Próxima vez que se use IV, Trudy puede decriptar!
8: Network Security
8-26
802.11i: seguridad mejorada
❒ Utiliza distribución de llaves
❒ Tiene servidor de autenticación separado
del punto de acceso
8: Network Security
8-27
802.11i: cuatro fases de operación
AP: punto acceso
STA:
estación cliente
AS:
Authentication
server
wired
network
1 Describir capacidades de seguridad
2 STA y AS se autentican mutualmente, juntos
generan llave Maestra (MK). AP servidores “pasan datos”
3 STA deriva
Pairwise Master
Key (PMK)
4STA, AP usa PMK para derivar
llave temporal (TK) usado para encriptación de mensaje
usada e integridad
3
AS deriva
mismo PMK,
envía a AP
8: Network Security
8-28
EAP: protocolo de autenticación extensible
❒ EAP: protocolo de autenticación terminal-a-
terminal para clientes móviles end-end client
(móviles)
❒ EAP enviado por enlaces separados
mobil-a-AP (EAP sobre LAN)
❍ AP a servidor de autenticación (RADIUS over UDP)
❍
wired
network
EAP TLS
EAP
EAP over LAN (EAPoL)
IEEE 802.11
RADIUS
UDP/IP
8: Network Security
8-29
Seguridad de Red
Técnicas básicas…...
criptografía (simétrica y publica)
❍ autenticación
❍ integridad de mensajes
❍ distribución de llaves
❍
…. usado en muchos escenarios de seguridad
email seguro
❍ secure transport (SSL)
❍ IP sec
❍ 802.11
❍
8: Network Security
8-30