Transcript Introducción SSL/TLS Seguridad en Sistemas de Información Francisco Rodríguez Henríquez

Introducción SSL/TLS
Seguridad en Sistemas de Información
Francisco Rodríguez Henríquez
Seguridad WEB
Seguridad en Sistemas de Información
Francisco Rodríguez Henríquez
Seguridad Web
• HTTP no es un protocolo seguro
– Es simple y no se establece un estado cliente/servidor.
Ejecuta sobre TCP/IP
• Es necesario instrumentar medidas de seguridad
– Revisaremos SSL (Secure Socket Layer) y su sucesor
TLS (Transport Layer Security)
– HTTPS
• Protocolo seguro HTTP
– El uso de SSL se aplica también a otras capas TCP/IP,
por ejemplo,
• POP3, SMTP, FTP, SSH, etc.
Seguridad en Sistemas de Información
Francisco Rodríguez Henríquez
Problema de Diseño
Problema de diseño: crear aplicaciones que
puedan ejecutar de manera segura sobre
Internet. Se cuenta con las siguientes
herramientas/soluciones:
• TLS: Transport Layer Security (SSL)
• Certificados
• Esta
presentación
principalmente en el
Stallings
Seguridad en Sistemas de Información
está
capítulo
basada
17 del
Francisco Rodríguez Henríquez
¿Dónde ofrecer Seguridad?
• Discusión bizantina sin respuesta final
Se menciona
Esta presentación
Seguridad en Sistemas de Información
futuro
Francisco Rodríguez Henríquez
Contexto de SSL/TLS
• Amenazas
– Integridad
• Modificación de datos, inseción
• Funciones hash (HMAC)
– Confidencialidad
• Espionaje en la red
– Puede ser prevenido con cifrado
• Compromiso de la seguridad
– Las medidas de seguridad in-situ son indispensables
– Autenticación
• masacarada
• Hemos visto diversas técnicas criptográficas
– Denegación de servicio
Seguridad en Sistemas de Información
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SSL (Secure Socket Layer)
• Desarrollado originalmente por Netscape
• Versión 3: Diseñada tomando en cuenta opiniones de la
comunidad [RFC 2246]
• Un esfuerzo de estandarización ha sido patrocinado por
la IETF
– TLS (Transport Layer Security) grupo de trabajo
establecido y funcionando [Véase:
http://www.ietf.org/html.charters/tls-charter.html]
– TLS puede ser visto como SSL v3.1 y/o compatible
con SSL v3
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HTTP : Visto como aplicación de TLS
• HTTP es la más común aplicación de TLS
– https://
• Requiere servidores Web que soporten TLS
• Requiere navegadores Web que soporten
TLS:
– Netscape
– Internet Explorer
– Cryptozilla
• Netscape Mozilla sources with SSLeay
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Cambios de SSL 3.0 a TLS
• Mensajes adicionales de alerta
• Modificaciones a los cómputos de
funciones hash
• versión del protocolo 3.1 en
ClientHello, ServerHello
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Arquitectura TLS
Seguridad en Sistemas de Información
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TLS: ¿Qué hace?
• Establece una sesión
– Acuerdo de algoritmos
– Realiza autenticación
– Compartir de secretos
• Transferencia de datos de aplicación
– Asegura privacidad e integridad
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Arquitectura SSL
• Utiliza TCP (transferencia de datos
confiable)
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SSL: Protocolo “Record”
• Utilizado en conexiones SSL
– Usa parámetros de la conexión
• Brinda confidencialidad e integridad
• También fragmenta (en bloques de 214 bytes) y
opcionalmente comprime datos (en la práctica no se
utiliza casi nunca)
• confidencialidad
– IDEA, RC2-40, DES-40, DES, 3DES, Fortezza, RC440, RC4-128
– Opcionalmente, los mensajes son comprimidos
• integridad de mensaje
– Se usan protocolos MAC con llave secreta
compartida
– Actua de manera similar a HMAC pero la llave es
concatenada al mensaje en vez de XORed
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SSL: Protocolo “Record”
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Protocolo de cambio de
especificaciones de cifrado
• El protocolo TLS más simple
• El nuevo estado establecido por el protocolo handshake es
un estado de pendiente
– Todavía no definitivo
• El protocolo de cambio de espec. de cifrado es en
realidad un sólo mensaje intercambiado entre el cliente y
el servidor que cambia el estado de pendiente a
definitivo.
• Se revisará en el protocolo de intercambio de datos
[handshake protocol]
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Protocolo de Alerta
• Cubre el sistema de alertas de SSL generadas por la identidad de las
entidades
• Asegura los datos intercambiados en el protocolo record
– Y con los parámetros de conexión en vigor en la sesión
• Cada mensaje tiene 2 bytes
– Un byte para el nivel de seguridad (severidad)
• warning (cone´xión puede reanudarse) o fatal (la conexión se
termina inmediatamente)
– Un byte para el código de alerta
• Mensaje inesperado, falla en el MAC o en el descomprimido
• Falla en el intercambio (no pudo establecerse acuerdo),
parámetros ilegales (inconsistentes o irreconocibles)
• Tiempo insuficiente para procesar
• Sin certificado, mal certificado, certificado no soportado,
certificado revocado, certificado expirado, certificado
Seguridad en
Sistemas de Información
desconocido
Francisco Rodríguez Henríquez
Protocolo de Intercambio de datos
TLS
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Protocolo de Intercambio de datos
• La parte más compleja de SSL
• Permite al servidor y al cliente
– Autenticar uno a otro
– Negociar algoritmos de cifrado y MAC
– Negociar llaves de cifrado y MAC a ser usadas
• Este protocolo es ejecutado antes que cualquier
intercambio de datos se realice
– Es decir, el protocolo record no comienza hasta que no acabe el
de intercambio de datos.
• De hecho, el protocolo de intercambio de datos (de
manera abreviada) aun si una sesión anterior es
relanzada
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Protocolo handshake de TLS: tres
objetivos
1. Negociar algoritmos criptográficos
–
–
–
Cifradores simétricos
Método de intercambio de llave
Función de digestión de mensaje
2. Autentica [opcionalmente] al cliente y
al servidor
3. Establece y comparte un secreto
maestro
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Parámetros de estado de la Sesión
• Identificador de Sesión
– Escogido por el servidor
• Certificado de participante
– (certificado del servidor si la entidad es el cliente, o del cliente si la
entidad es el servidor)
– Puede ser null (lo cual es un caso probable para el cliente)
• Método de Compresión
– Algoritmo usado por compresión
• Especificación de cifrado
– Algoritmos de cifrado por bloques (DES, etc.) – puede ser null (casi
nunca)
– Algoritmo hash usado para integridad (MD5 o SHA-1)
• Secreto Maestro
– 48-bytes secretos compartidos por el cliente y servidor
• Es re-ejecutable
– Existe una bandera que indica si la sesión puede ser reutilizada
más tarde
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Parámetros de Conexión
• Números Aleatorios
– Intercambios entre servidor y cliente
– Utilizados como “nonces” durante los mensajes
intercambiados
• secreto MAC
– Llave secreta utilizada en operaciones MAC
• Llave de cifrado convencional
• Vector de inicialización
– Si el modo CBC es utilizado
• Secuencias pseudo-aleatorios
– Cada participante genera sus propias secuencias
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Definición de la palabra nonce
• Nonce: The present or particular
occasion.
• Nonce word: A word occurring,
invented, or used just for a particular
occasion.
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Tipos de mensajes en el protocolo
handshake
≤
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Fases del protocolo Handshake
• Mensajes de Hola
• Mensajes de certificados e intercambio
de llaves.
• Cambio de especificación de cifrado y
mensajes de finalización
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Fase 1 del Protocolo Handshake
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Mensajes de hola
• Hola del cliente – Inicia Sesión
– Propone la versión del protocolo
– Los cifradores a ser utilizados
– Es el servidor quien escoge los algoritmos
criptográficos a ser usados
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Establecimiento de algoritmos
criptográficos
• Hola del Cliente (Lista de sus preferencias)
– versión: la más alta soportada por el cliente
– El cliente envía un número aleatorio
• Se incluye un marca de tiempo para evitar ataques de replay
– Identificador de Sesión
• No-cero significa que el cliente desea utilizar una sesión
existente para renovar el estado de conexión, cero significa
una conexión nueva en una sesión nueva.
– Métodos de comprensión soportados por el cliente
– Selección criptográfica
• Una lista que contiene la combinación de algoritmos
criptográficos soportados por el cliente en orden de
preferencia
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Establecimiento de algoritmos
criptográficos
• Hola del Servidor
• versión: versión propuesta por el cliente si la soporta el
servidor, si no, la más alta soportada por el servidor.
– Aleatorios del servidor
• Mismos mecanismos que el cliente pero
independientes
– Identificador de sesión
• Se acepta la sugerida por el cliente si el servidor
la soporta
• En caso contrario, el servidor asigna un
identificador
– Lo mismo ocurre con las sugerencias del cliente
para los algoritmos de cifrado
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Métodos de intercambio de Llave
• ¿Cómo se intercambian las llaves secretas
para el cifrado y funciones MAC?
– Primero se intercambia un secreto pre-maestro.
– El secreto maestro se deriva a partir de éste.
– Las llaves necesarias se derivan del secreto
maestro
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Métodos de intercambio de Llave
• ¿Cómo se intercambia el secreto pre-maestro?
– RSA
• El servidor envía un certificado RSA, el cliente
cifra el secreto pre-maestro y lo envía.
– Diffie-Hellman (DH) fijo
• Los parámetros DH del servidor han sido
prefijados y se les envían al cliente por medio de
un certificado.
– DH Efímero [DH Ephemeral]
• El certificado del servidor contiene una llave
RSA o DSA
• El servidor crea los parámetros DH en tiempo
real (se asume que sólo serán usados una vez) y
los firma con su llave.
– DH Anónimo
• Sin certificados ni autenticación, simplemente se
envían los parámetros DH en claro.
• Obviamente es vulnerable a ataques
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Protocolo Diffie-Hellman
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References
• http://www.openssl.org/
• http://www.openssl.org/docs/
• http://httpd.apache.org/docs-2.0/ssl/
• Stallings, William Cryptography and Network Security:
Principles and Practice, 2nd Edition, Prentice Hall,
1999.
• Wagner, David, Schneier, Bruce “Analysis of the SSL
3.0 Protocol”
<http://www.counterpane.com/ssl.html>
• Internet Drafts and RFCs <http://www.ietf.org/>.
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WTLS
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WTLS
WTLS
Capa de Transacción (WTP)
Protocolo
de Alerta
Protocolo de
Negociación
Protocolo de
EspCC
Protocolo de
Aplicación
Protocolo de Registro
Capa de Transporte (WDP/UDP)
Protocolo
deregistro:
especificación
de cambio
de cifrado:
Protocolo
de
administra
fragmentación
WTLS
es el protocolo
de seguridad
de
Está
diseñado
para
El
protocolo
de aplicación:
esWAP.
la la
interfaz
para las
indica
la
transición
a la
verdadera
fase
de transmisión
hacer
WTLS
seguras
proporciona
las
comunicaciones
Privacidad,
Integridad
y
las
transacciones
y
Autentificación.
sobre redes
de
los
mensajes
y
aquí
se
realizan
los
mecanismos
Protocolo
de
alerta:
administra
los
avisos.
capas superiores.
inalámbricas.
utilizando
métodos
de cifrado
acordados.
Seguridad
en Sistemas delos
Información
Francisco
Rodríguez
Henríquez
necesarios
para
dar privacidad
e integridad
al usuario.
Cliente
Servidor
Protocolo de
Negociación
Completo
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fase 4
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Parámetros
Criptográfic
os
Datos
recibidos
Datos a
Intercambiar
Canal
Inalámbrico
Datos a
Intercambiar
Tiempos
de
Ejecución
Datos
recibidos
HolaCliente
HolaServidor
Certificado Digital
Fase de
Negociación
Módulo de
Negociación
en el
Cliente usando
TLS/WTLS
Petición de Certificado
Llave Pública
Petición de Certificado
Certificado
Llave Pública
Verificación de Certificado
Especificación Cambio
Cifrador
Terminado
Módulo de
Negociación
en el
Servidor usando
TLS/WTLS
Especificación Cambio
Cifrador
Terminado
Llave de
Sesión
Módulo para
Intercambio de
CifradoDatos
Descifrado
Llave de
Sesión
Intercambio de
Datos
Fase de
Firmado Verificación
Intercambi
o deSeguridad
Datos
en Sistemas de Información
Módulo para
Intercambio de
CifradoDatos
Descifrado
Firmado Verificación
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Seguridad IP
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Protocolo Inter-redes (IP)
• Objetivo
– Proveer interconexión entre diferentes redes
• Implementado en todas las redes y
ruteadores
• IP es un protocolo no confiable
– Los datagramas IP suelen perderse
– Llegan en desorden
– TCP arregla estos problemas
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Protocol Inter-redes (IP)
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¿Dónde proveer Seguridad?
• ¿Capa de aplicación?
– S/MIME, PGP – seguridad en correo electrónico
– Kerberos – modelo cliente-servidor
– SSH –telnet seguro
• ¿Nivel de transporte?
– SSL / TLS
– Entre TCP y Aplicación
• Nivel IP
– IPSec
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IPv4
• La versión IP que la mayoría de las
LANs utilizan
Los datos [payload] siguen al encabezado
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IPv6
• Nueva generación IP
– La motivación principal fue lo inadecuado del
espacio de direcciones de IPv4
• Encabezado IPv6
– Estrategia modular
– Encabezado base + extensiones
– Encabezado base es mayor que el de v4, pero
el número de campos es menor
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IPv6 header
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¿Cuán seguro es IP?
• Los datos (Payload) no viajan cifrados
– No se ofrece confidencialidad
– IP sniffers están disponibles en la red
– Las direcciones IP pueden ser observadas
– La autenticación basada en direcciones IP
addresses puede ser rota
• Así que IP tiene debilidades
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IPSec
• Mecanismos de Seguridad para IP
• Provee confidencialidad y autenticación a nivel
IP
– También incluye algunas características de
administración de llaves
• Applicaciones
– VPNs (Virtual Private Networks)
• Interconexión de LANs sobre un medio inseguro
[típicamente Internet]
• Ruteador a ruteador
– Acceso remoto seguro
• Nodos a ruteadores
• IPSec es obligatorio para v6 y opcional para v4
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IPSec: Posibles escenarios
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AH – Servicio Anti-Replay
• Detección de paquetes duplicados
• Secuencias
– Asociadas con SAs
– 32-bit valores
– Cuando un SA es creado, se inicializa a 0
• Cuando alcance 232-1, SA debe ser terminado
– El transmisor incrementa el contador de replay y lo
coloca en cada AH [campo de secuencias]
• Problema: IP no es confiable, así que el
destinatario puede recibir paquetes IP en
desorden
– La solución es usar ventanas
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•Ventana fija de
tamaño W (por
default 64)
–Empleado
por el
receptor
• Si un paquete recibido cae dentro de la ventana
– Si se autentica y no está marcado, márquelo
– Si ya está marcado: Ataque de replay!
• Si un paquete recibido es mayor > N
– Si está autenticado, avance la ventana así que el paquete esté en
el extremo derecho de la ventana
• Si el paquete recibido es menor que <= N-W
– El paquete se descarta
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Administración de Llaves en
IPSec
• Objetivo principal
– Generar y administrar SAs para los modos AH y ESP
– Criptografía asimétrica
• El remitente y destinatario tienen diferentes SAs
• Puede ser manual o automatizada
– Administración manual de llave
• El administrador de red configura manualmente cada llave
– Administración automática de red
• Creación de llaves de acuerdo a la demanda en sistemas de
redes grandes.
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Administración de Llaves en
IPSec
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