La crittografia nell’infrastruttura di

(1)

RETI DI CALCOLATORI II

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Ing. DAVIDE PIERATTONI

Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

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Nota di Copyright

La crittografia nell’infrastruttura di

rete

La crittografia La crittografia nell’ nell ’infrastruttura di infrastruttura di

rete rete

Argomenti della lezione Argomenti della lezione

Î Sicurezza nell’infrastruttura di rete: VPN, IPsec

Î Sicurezza nell’infrastruttura di rete: VPN, IPsec

Î Sicurezza nel livello di trasporto: SSL

Î Sicurezza nel livello di trasporto: SSL

Î Sicurezza a livello applicativo:

SSH, SHTTP, secure copy, SET Î Sicurezza a livello applicativo:

SSH, SHTTP, secure copy, SET Î Sicurezza nelle reti wireless Î Sicurezza nelle reti wireless

Nell’infrastruttura di rete Nell’infrastruttura di rete

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

HTTPHTTP FTPFTP SMTPSMTP

AH

AH IPsecIPsec ESPESP TCP TCP

Nel livello di trasportoNel livello di trasporto

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

HTTPHTTP FTPFTP SMTPSMTP

TCP TCP SSL/TLS SSL/TLS

IP IP

(2)

Nelle applicazioni Nelle applicazioni

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

TCP TCP

HTTPHTTP SMTPSMTP

IPIP

SETSET PGPPGP SS--HTTPHTTP

S/MIME S/MIME

VPN (Virtual Private Network) VPN (Virtual Private Network)

Traffico privato su parte di infrastruttura pubblica

(tipicamente IP)

Traffico privato su parte di infrastruttura pubblica

(tipicamente IP)

VPN (Virtual Private Network) VPN (Virtual Private Network)

Î Trasparenza alle applicazioni ÎTrasparenza alle applicazioni Î Riservatezza

ÎRiservatezza

Î Sicurezza(non accessibile a chiunque) ÎSicurezza(non accessibile a chiunque)

Requisiti:

Esempio: Extranet Esempio: Extranet

Modelli di VPN Modelli di VPN

Î Overlay ÎOverlay

Î Peers ÎPeers

Î Overhead di imbustamento (può richiedere frammentazione) Î Perdita della QoS

ÎOverhead di imbustamento (può richiedere frammentazione) ÎPerdita della QoS

Overlay Overlay

Î I router della rete non sono a conoscenza dell’esistenza della VPN

Î I router della rete non sono a conoscenza dell’esistenza della VPN

Î Realizzazione mediante tunneling Î Realizzazione mediantetunneling

Problemi:

Î Routing potenzialmente non efficiente

ÎRouting potenzialmente non efficiente

Overlay Overlay

Problemi:

tunneling tunneling

(3)

Î Incompatibilità con piano di indirizzamento privato

Î Più difficile garantire la sicurezza ÎIncompatibilità con piano di

indirizzamento privato

ÎPiù difficile garantire la sicurezza

Peers Peers

Î Tutti i router della rete

conoscono e gestiscono la VPN Î Tutti i router della rete

conoscono e gestiscono la VPN Î Routing classico

Î Routing classico Problemi:

Problemi:

IPsec IPsec

Famiglia di protocolli per la sicurezza al livello 3 (RFC 2401 e RFC 2411)

AH

(Authentication Header)AH (Authentication Header) Protocolli principali:

Protocolli principali:

IPsec IPsec

Autenticazione della sorgente e integrità dei messaggi Autenticazione della sorgente e

integrità dei messaggi

ESP

(Encapsulation Security Payload)ESP (Encapsulation Security Payload)

Autenticazione, integrità e segretezza

Protocolli principali:

IPsec IPsec

SA

(Security Association canale unidirezionale)

SA

(Security Association canale unidirezionale) Costruisce una connessione

logica a livello 3:

Costruisce una connessione logica a livello 3:

IPsec

IPsec Security Association Security Association

Î Identificatore a 32 bit della connessione (SPI: Security Parameter Index)

ÎIdentificatore a 32 bit della connessione (SPI: Security Parameter Index)

Î Indirizzo IP del mittente ÎIndirizzo IP del mittente Î Identificatore del protocollo

di sicurezza (AH o ESP) ÎIdentificatore del protocollo

di sicurezza (AH o ESP) Identificata da:

Identificata da:

(4)

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

header header

IP

IP AHAH segmentosegmentoTCP/UDPTCP/UDP protocollo = 51

protocollo = 51

contiene l’informazione originale di protocollo e

le informazioni SA contiene l’informazione originale di protocollo e

le informazioni SA

contiene un digest del datagram IP originale firmato con DES, MD5 o SHA

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

IP

IP AHAH segmentosegmentoTCP/UDPTCP/UDP

contiene un numero di sequenza su 32 bit per ciascun datagram

(difesa da attacchi di replica e man-in-the-middle)

contiene un numero di sequenza su 32 bit per ciascun datagram

(difesa da attacchi di replica e man-in-the-middle)

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

IPIP AHAH segmentosegmentoTCP/UDPTCP/UDP

Encapsulation Security Payload (ESP)

IPIP headerheader

ESPESP segmentosegmento TCP/UDP

TCP/UDP trailertrailer ESPESP autentautent..

ESPESP

protocollo = 50 protocollo = 50

cifrato cifrato autenticato autenticato

digest digest

Protocolli di gestione di IPsec Protocolli di gestione di IPsec

Î Scambio di chiavi ÎScambio di chiavi

Protocollo IKE: Internet Key Exchange (RFC 2409)

Protocolli di gestione di IPsec Protocolli di gestione di IPsec

Î Procedure per stabilire e interrompere le SA ÎProcedure per stabilire e

interrompere le SA

Protocollo ISKMP: Internet

Security Association and Key Management Protocol (RFC 2407 e RFC 2408)

Protocollo ISKMP: Internet

Security Association and Key Management Protocol (RFC 2407 e RFC 2408)

(5)

Tunneling con IPsec Tunneling con IPsec

AH AHAH

nuovo nuovo header header

IPIP AHAH segmentosegmento TCP/UDP TCP/UDP header

header IP originaleIP originale

cifrato cifrato autenticato autenticato

Tunneling con IPsec Tunneling con IPsec

nuovo nuovo header header IPIP

header

ESP segmentosegmento TCP/UDP TCP/UDP header

header IP originaleIP originale

trailer ESP autent.

ESP

ESP ESPESP

Î SSL (Secure Socket Layer):

cifratura e autenticazione fra client e server Web

Î SSL(Secure Socket Layer):

cifratura e autenticazione fra client e server Web

Î TLS (Transport Layer Security):

RFC 2246 basato su SSL

Î TLS(Transport Layer Security):

RFC 2246 basato su SSL

SSL e TLS

Î Applicazione tipica:

commercio elettronico

Î Applicazione tipica:

commercio elettronico

Î Il browser autentica il server prima dell’invio dei dati

(es. numero di carta di credito) ÎIl browser autentica il server

prima dell’invio dei dati

(es. numero di carta di credito) Î Il browser contiene lista di

Certification Authorities fidate ÎIl browser contiene lista di

Certification Authorities fidate

Î È anche possibile l’autenticazione del client da parte del server ÎÈ anche possibile l’autenticazione

del client da parte del server

Autenticazione

Î Le informazioni scambiate all’interno di una sessione SSL/TLS sono cifrate Î Le informazioni scambiate

all’interno di una sessione SSL/TLS sono cifrate

SSL e TLS

Î Utilizzo di chiavi simmetriche scambiate con chiavi pubbliche RSA

Î Utilizzo di chiavi simmetriche scambiate con chiavi pubbliche RSA

Î Sviluppato in origine da Visa International e MasterCard International

ÎSviluppato in origine da Visa International e MasterCard International

Î Limitato a messaggi inerenti a transazioni commerciali ÎLimitato a messaggi inerenti

a transazioni commerciali

Secure Electronic Transaction (SET)

Î Coinvolge (e certifica) acquirente, venditore e banca del venditore ÎCoinvolge (e certifica) acquirente,

venditore e banca del venditore

(6)

Sicurezza nelle reti locali wireless

Sicurezza nelle Sicurezza nelle reti reti locali wireless locali wireless

Problemi di sicurezza nelle reti wireless

• Chiunque può facilmente divenire parte della rete

– Spiare traffico – Utilizzare la rete

• Essenziali meccanismi per – Riservatezza

– Autenticazione

La storia di IEEE 802.11

• IEEE 802.11e (2000) – Quality of service

• IEEE 802.11i (2001) – Sicurezza

• IEEE 802.11F (2003)

– Inter-access point protocol (IAPP)

Autenticazione (deautenticazione)

• Primo passo per comunicare

• Open system authentication – Identificativo inviato alla stazione

con cui autenticarsi

• Shared key authentication

– Chiave segreta scambiata tramite canale sicuro

Riservatezza (privacy)

• Wired equivalent privacy (WEP)

• Cifratura simmetrica – Chiave segreta di 64 bit – Algoritmo RC4

• Molto fragile Æ IEEE 802.11i

• Problemi di distribuzione chiave

Associazione (deassociazione)

• Necessaria per usare il distribution system

• Legame tra stazione e UN access point

– Conseguentemente anche con distribution system

• Primo mattone per la mobilità

(7)

Riassociazione

• Associazione da un access point ad un altro

• Cambiamento parametri di associazione esistente

• Importante per BSS-transition

Distribuzione

• Invio di trame attraverso il distribution system

• Modalità di consegna non specificate da IEEE 802.11

Partecipazione ad una rete

• Ci sono in giro una stazione o un access point?

– Scansione dei canali

•Passiva

•Attiva

Partecipazione ad una rete

• Autenticazione

• Associazione

– Se c’è access point

• Accettazione dei parametri di livello MAC e di livello fisico

Roaming

Spostamento da una cella all’altra di un ESS senza interruzioni

• Inter-Access Point Protocol (IAPP) – IEEE 802.11F

• Announce Protocol

– Notifica di nuovo access point – Parametri di configurazione

Roaming

• Handover Protocol

– Informa della riassociazione con differente access point

– L’access point precedente invia trame per la stazione al nuovo access point

– Aggiornamento forwarding table

(8)

Sicurezza nelle WLAN

Osservando traffico cifrato è

possibile ricavare la chiave segreta usata dal WEP

• Nuova architetturaÆIEEE 802.11i

• IEEE 802.1x per l’autenticazione della stazione

– Pensato in generale per le LAN

IEEE 802.1x

• Scambi di chiavi su canale non sicuro per

– Autenticazione – Integrità – Segretezza

• Extensible authentication protocol (EAP)

Architettura IEEE 802.1x

EAP

Authentication server

RADIUSprotocol

La crittografia nell’infrastruttura di

RETI DI CALCOLATORI II

Nota di Copyright

La crittografia nell’infrastruttura di

rete

La crittografia La crittografia nell’ nell ’infrastruttura di infrastruttura di

rete rete

Argomenti della lezione Argomenti della lezione

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

Estensioni di TCP/IP per la sicurezza

VPN (Virtual Private Network) VPN (Virtual Private Network)

VPN (Virtual Private Network) VPN (Virtual Private Network)

Modelli di VPN Modelli di VPN

Overlay Overlay

Overlay Overlay

Peers Peers

IPsec IPsec

IPsec IPsec

IPsec IPsec

IPsec

IPsec Security Association Security Association

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

Authentication Header (AH) Authentication Header (AH)

Encapsulation Security Payload (ESP)

Encapsulation Security Payload (ESP)

Protocolli di gestione di IPsec Protocolli di gestione di IPsec

Protocolli di gestione di IPsec Protocolli di gestione di IPsec

Tunneling con IPsec Tunneling con IPsec

Tunneling con IPsec Tunneling con IPsec

SSL e TLS

SSL e TLS

Autenticazione

Autenticazione

SSL e TLS

SSL e TLS

Secure Electronic Transaction (SET)

Secure Electronic Transaction (SET)

Sicurezza nelle reti locali wireless

Sicurezza nelle Sicurezza nelle reti reti locali wireless locali wireless

Problemi di sicurezza nelle reti wireless

La storia di IEEE 802.11

Autenticazione (deautenticazione)

Riservatezza (privacy)

Associazione (deassociazione)

Riassociazione

Distribuzione

Partecipazione ad una rete

Partecipazione ad una rete

Roaming

Roaming

Sicurezza nelle WLAN

IEEE 802.1x

Architettura IEEE 802.1x

La crittografia nell’infrastruttura di

rete

La crittografia La crittografia nell nell ’infrastruttura di ’ infrastruttura di

rete rete