reti di calcolatori

(1)

La sicurezza nelle reti di calcolatori La sicurezza nelle La sicurezza nelle

reti di calcolatori

(2)

Contenuti del corso Contenuti del corso

Æ La progettazione delle reti Æ La progettazione delle reti

Æ Il routing nelle reti IP Æ Il routing nelle reti IP

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Multimedialità in rete Æ Multimedialità in rete

Æ Tecnologie per le reti future Æ Tecnologie per le reti future

(3)

Contenuti del corso Contenuti del corso

Æ La progettazione delle reti Æ La progettazione delle reti

Æ Il routing nelle reti IP Æ Il routing nelle reti IP

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Multimedialità in rete Æ Multimedialità in rete

Æ Tecnologie per le reti future Æ Tecnologie per le reti future

(4)

Argomenti della lezione Argomenti della lezione

Î Proprietà necessarie alla

sicurezza della comunicazione Î Proprietà necessarie alla

sicurezza della comunicazione Î Elementi di crittografia

Î Elementi di crittografia

(5)

Sicurezza della comunicazione Sicurezza della comunicazione

Proprietà desiderabili Proprietà desiderabili Proprietà desiderabili

Segretezza Segretezza Segretezza

Autenticazione Autenticazione Autenticazione

Integrità del messaggio Integrità del messaggio Integrità del messaggio

(6)

Segretezza Segretezza

Può anche essere desiderabile

la segretezza del fatto stesso che sia avvenuta una comunicazione tra due persone (proprietà meno ovvia)

Può anche essere desiderabile

la segretezza del fatto stesso che sia avvenuta una comunicazione tra due persone (proprietà meno ovvia)

Il contenuto del messaggio può essere letto soltanto dal destinatario (proprietà banale) Il contenuto del messaggio

può essere letto soltanto dal destinatario (proprietà banale)

(7)

Autenticazione Autenticazione

Come faccio ad essere certo dell’identità della persona

con cui comunico?

Come faccio ad essere certo dell’identità della persona

con cui comunico?

Î Autenticazione del mittente

Î Autenticazione del destinatario Î Autenticazione del mittente

Î Autenticazione del destinatario

Servono:

(8)

Integrità del messaggio Integrità del messaggio

Come posso garantire che il messaggio ricevuto sia esattamente quello

inviato (e non sia stato modificato da qualcuno?)

ti amo ti amo

BobBob BobBob

Alice Alice

(9)

Integrità del messaggio Integrità del messaggio

Alice Alice

Trudy Trudy BobBob

ti amo ti amo

BobBob

ti ti odioodio

BobBob

(10)

Sicurezza per chi?

Î Apparati dell’infrastruttura di rete (es. server DNS, router, ecc.)

Î Apparati dell’infrastruttura di rete (es. server DNS, router, ecc.)

Î Utenti (persone) Î Utenti (persone)

Î Falle nella sicurezza

dell’infrastruttura possono essere veicolo di attacchi alle attività

degli utenti

Î Falle nella sicurezza

dell’infrastruttura possono essere veicolo di attacchi alle attività

degli utenti

(11)

Vulnerabilità della rete Vulnerabilità della rete

Î Violazione della segretezza mediante sniffer

Î Violazione della segretezza mediante sniffer

Broadcast di livello 2 Broadcast di livello 2

Î Incertezza del mittente (IP spoofing)

Î Incertezza del mittente (IP spoofing)

Indirizzi IP non autenticati Indirizzi IP non autenticati

(12)

Vulnerabilità della rete Vulnerabilità della rete

Î Possibile alterazione dei messaggi Î Possibile alterazione dei messaggi

Informazioni trasmesse in chiaro Informazioni trasmesse in chiaro

(13)

Vulnerabilità della rete Vulnerabilità della rete

DoS: Denial of Service DoSDoS: : DenialDenial of Serviceof Service

Attacchi orientati ad impedire il normale

funzionamento dei sistemi Attacchi orientati ad

Attacchi orientati ad impedire il normale impedire il normale

funzionamento dei sistemi funzionamento dei sistemi

Esempi: SYN flooding (apertura connessioni TCP), smurf (ICMP echo

con falsi IP sorgenti) Esempi: SYN

Esempi: SYN floodingflooding (apertura (apertura connessioni TCP),

connessioni TCP), smurfsmurf (ICMP (ICMP echoecho con falsi IP sorgenti)

con falsi IP sorgenti)

(14)

Principi di crittografia Principi di crittografia

Permette di ottenere:

Segretezza Segretezza Segretezza

Autenticazione Autenticazione Autenticazione

Integrità del messaggio Integrità del messaggio Integrità del messaggio

(15)

Definizioni Definizioni

ABCD

testo in chiaro testo in

chiaro

algoritmo di cifratura

#^$&

testo cifratotesto cifrato

(16)

Definizioni Definizioni

algoritmo di cifratura

algoritmo di

cifratura ^ABCD

chiaro

#^$&

(17)

Algoritmo segreto Algoritmo segreto

“Scambia ogni lettera in posizione i con quella in posizione (i³+3) mod m”

Esempio:

(18)

void crypto (char s[]) {

int i, m = strlen (s);

for (i = 0; i < m; i++) {

char t; int j;

j = (i*i*i + 3) % m;

t = s[i];

s[i] = s[j];

s[j] = t;

}

return;

}

void crypto (char s[]) void crypto (char s[]) {{

intint i, m =i, m = strlenstrlen (s);(s);

for (i = 0; i < m; i++) for (i = 0; i < m; i++) {{

char t;

char t; intint j;j;

j = (i*i*i + 3) % m;

t = s[i];

s[i] = s[j];

s[j] = t;

}}

return;

}}

Cifratura

(19)

void decrypto (char s[]) {

for (i = m-1; i >= 0; i--) {

char t; int j;

j = (i*i*i + 3) % m;

t = s[i];

s[i] = s[j];

s[j] = t;

}

return;

}

void decrypto (char s[]) {

for (i = m-1; i >= 0; i--) {

char t; int j;

j = (i*i*i + 3) % m;

t = s[i];

s[i] = s[j];

s[j] = t;

}

return;

}

Decifratura

(20)

Esempio:

"Cara Alice, credo

"Cara Alice, credo cheche TrudyTrudy ci stia spiandoci stia spiando""

"

"arT sausA eie aioCnodcrdaarT sausA eie aioCnodcrda y cc,ey cc,e trlidchiptrlidchip""

(21)

NO: è necessario permettere lo sviluppo del software

necessario

NO: è necessario permettere lo sviluppo del software

necessario

Algoritmo segreto per Internet?

algoritmi pubblici + CHIAVI

algoritmi pubblici

+ CHIAVI

(22)

Definizioni Definizioni

ABCD

chiaro

algoritmo di cifraturaalgoritmo di cifratura

#^$&

testo cifratotesto cifrato chiave

K_A chiave

K_A

Alice Alice

(23)

Definizioni Definizioni

algoritmo di decifratura algoritmo di

decifratura ^ABCD

chiaro

%&*#

K_B chiave

K_B

BobBob

(24)

Definizioni Definizioni

KH#4

testo

incomprensibiletesto incomprensibile algoritmo di

decifratura algoritmo di

decifratura

%&*#

?

? ?

Trudy Trudy

(25)

Chiavi simmetriche Chiavi simmetriche

Stessa chiave per crittografia e decrittografia

Stessa chiave

per crittografia

e decrittografia

(26)

Chiavi simmetriche Chiavi simmetriche

len (chiave) > len (messaggio) chiavi sempre diverse

Massima sicurezza:

Come scambiarsi le chiavi?

Problema:

(27)

Algoritmi per chiavi simmetriche

Î Schema di sostituzione fissa di ogni lettera con un’altra

Î Schema di sostituzione fissa di ogni lettera con un’altra

Cifrature monoalfabetiche (cifrario di Cesare)

Î Forzatura tramite analisi statistica delle ricorrenze Î Forzatura tramite analisi

statistica delle ricorrenze

(28)

a b c d e f g h i j k l m n o ...

f g e s j y z k r q p i t a v ...

“ciao”

“ciao” “erfv”“erfv”

Esempio: cifrario di Cesare

(29)

Algoritmi per chiavi simmetriche

n cifrari di Cesare usati ciclicamente

n cifrari di Cesare usati ciclicamente

Cifrature polialfabetiche (cifrari di Vigenere)

(30)

chiave: “key”

Esempio: cifrario di Vigenere Esempio: cifrario di Vigenere

ciaociaoc

c mm

k l m n o p q r s t u v w x y ...

e f g h i j k l m n o p q r s ...

y z a b c d e f g h i j k l m ...

e f g ...

...

e f g ...

...

cc mm

(31)

e f g ...

...

e f g ...

... chiave: “key”chiave: “key”

Esempio: cifrario di Vigenere Esempio: cifrario di Vigenere

mm ciaociaoii

ii mm

mm

(32)

e f g ...

...

e f g ...

Esempio: cifrario di Vigenere Esempio: cifrario di Vigenere

mm ciaociaoaa

aa

yy

mmyy

(33)

e f g ...

...

e f g ...

Esempio: cifrario di Vigenere Esempio: cifrario di Vigenere

mm ciaociaooo

oo

yy

mmyyyy

(34)

Tipologie di attacco Tipologie di attacco

Forza bruta (tutte le possibili chiavi)

ÎÎ

Analisi statistica (ricorrenze delle lettere, delle sillabe, ecc.)

ÎÎ

Î Analisi del crittogramma di cui è nota una parte del testo

(es. intestazione standard)

Î Analisi del crittogramma di cui è nota una parte del testo

(es. intestazione standard)

Î Analisi con testo in chiaro scelto Î Analisi con testo in chiaro scelto

(35)

Algoritmi per chiavi simmetriche

Î Chiave a 56 bit Î Chiave a 56 bit

Î 16 fasi di manipolazione ed EXOR con i bit della chiave

Î 16 fasi di manipolazione ed EXOR con i bit della chiave

DES: Data Encryption Standard DES: Data Encryption Standard

Î Due fasi di permutazione Î Due fasi di permutazione

(36)

Algoritmi per chiavi simmetriche

Forzato nel 1997 Forzato nel 1997

Evoluzione: DES triplo (3DES) Evoluzione: DES triplo (3DES)

(37)

Chiavi pubbliche Chiavi pubbliche

Due chiavi Due chiavi

Chiave pubblica Chiave pubblica

Chiave privata (segreta) Chiave privata (segreta)

(38)

Chiavi pubbliche Chiavi pubbliche

d

_B

(e

_B

(m)) = m = e

_B

(d

_B

(m)) d

_B

(e

_B

(m)) = m = e

_B

(d

_B

(m))

Chiavi e algoritmo di cifratura devono soddisfare la proprietà:Chiavi e algoritmo di cifratura devono soddisfare la proprietà:

(39)

Chiavi pubbliche Chiavi pubbliche

Dove:

d_B chiave privata di Bob, usata per la decifratura

e_B chiave pubblica di Bob, usata per la cifratura

m messaggio m messaggio

d

_B

(e

_B

(m)) = m = e

_B

(d

_B

(m))

d

_B

(e

_B

(m)) = m = e

_B

(d

_B

(m))

(40)

Crittografia a chiave pubblica Crittografia a chiave pubblica

%&*#

testo cifrato

e_B(m) testo cifrato

e_B(m) chiave

pubblica di Bob

e_B chiave pubblica

di Bob e_B

Alice Alice ABCD

chiaro

algoritmo di cifraturaalgoritmo di cifratura

(41)

Crittografia a chiave pubblica Crittografia a chiave pubblica

%&*# testo cifrato e_B(m)

testo cifrato e_B(m)

chiave privata

di Bob e_B chiave privata

di Bob e_B

BobBob

ABCD

testo in chiaro d_B(e_B(m))=m testo in chiaro

d_B(e_B(m))=m algoritmo di

decifratura algoritmo di

decifratura

(42)

Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica

Î RSA (Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman)

Î RSA (Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman)

Î Chiavi generate a partire da due

numeri primi p e q molto grandi:

p ·q dell’ordine di 1024 bit

(difficile scomposizione in fattori)

Î Chiavi generate a partire da due

numeri primi p e q molto grandi:

p ·q dell’ordine di 1024 bit

(difficile scomposizione in fattori)

Descrizione dell’algoritmo a pag. 570 e seguenti del libro di testo

(43)

Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica

richiede calcolo di elevamento a potenza con numeri molto grandi richiede calcolo di elevamento a potenza con numeri molto grandi

Lungo tempo di elaborazione Lungo tempo di elaborazione

Problema:

(44)

Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica Algoritmo RSA per

cifratura a chiave pubblica

scambio di chiavi simmetriche di sessione

Possibile impiego:

RSA → chiavi di sessione

DES → contenuto dei messaggi RSA → chiavi di sessione

DES → contenuto dei messaggi

(45)

La sicurezza nelle reti di calcolatori La sicurezza nelle La sicurezza nelle

reti di calcolatori

(46)

Autenticazione Autenticazione

Esempi di possibili attacchi:

Î IP spoofing Î IP spoofing

Alice Alice

IP di Trudy:

158.110.253.254 IP di Trudy:

158.110.253.254 IP di Bob:

158.110.254.1 IP di Bob:

158.110.254.1

IP mittente:

158.110.254.1

HELLO, BOB

(47)

Autenticazione Autenticazione

Î Lettura delle password in chiaro Î Lettura delle password in chiaro

PWD:

5XY7ZW HELLO,

BOB

Alice Alice BobBob

Trudy Trudy

(48)

Autenticazione Autenticazione

Î Lettura delle password in chiaro Î Lettura delle password in chiaro

PWD:

5XY7ZW

HELLO, BOB

Trudy Trudy

(49)

Autenticazione Autenticazione

Î Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica)

Î Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica)

PWD:lovealice

? ?

PWD:

%&$#*@

Trudy Trudy

HELLO, BOB

(50)

Autenticazione Autenticazione

PWD:

%&$#*@

HELLO, BOB

Trudy Trudy

Î Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica)

Î Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica)

(51)

Protocollo di autenticazione a chiave simmetrica basato

su nonce

Protocollo di autenticazione a chiave simmetrica basato

su nonce

Bob Alice

sono Alice!

K_AB (R) K_AB (R)

RR

(52)

Protocollo di autenticazione a chiave pubblica

sono Alice!

d_A (R) d_A (R)

RR

chiave pubblica?

e_A

e_A Bob

Alice

(53)

Protocollo di autenticazione a chiave pubblica Protocollo di autenticazione

(fallimento)

a chiave pubblica

(fallimento)

Trudy Bob

d_T (R) d_T (R)

RR

e_T e_T

sono Alice!

(54)

Man in the middle Man in the middle

BobBob d_T (R)

d_T (R) RR

e_T e_T Trudy

Trudy Alice

Alice

sono Alice!

sono Alice! sono Alice!sono Alice!

d_A (R) d_A (R)

RR

e_A e_A

(55)

Man in the middle Man in the middle

BobBob Trudy

Trudy Alice

Alice

dati cifrati con e_T dati cifrati con e_T dati cifrati con e_A

dati cifrati con e_A

Trudy riceve e decifra tutti i dati trasmessi

Alice e Bob non si accorgono di nulla!

(56)

Autenticazione basata su crittografia

Richiede distribuzione sicura delle chiavi

Richiede distribuzione sicura Richiede distribuzione sicura

delle chiavi delle chiavi

Î Crittografia a chiavi simmetriche:

serve intermediario di fiducia (KDC, Key Distribution Center)

ÎÎ Crittografia a chiavi simmetriche: Crittografia a chiavi simmetriche:

serve intermediario di fiducia serve intermediario di fiducia

(KDC,

(KDC, Key DistributionKey Distribution CenterCenter)) Î Crittografia a chiave pubblica:

CA (Certification Authority)

ÎÎ Crittografia a chiave pubblica:Crittografia a chiave pubblica:

CA (CA (Certification AuthorityCertification Authority))

(57)

Key Distribution Center Key Distribution Center

Chiave simmetrica condivisa tra ogni utente registrato e il KDC

ÎÎ

Il KDC genera ed invia una chiave simmetrica per singola sessione

ÎÎ

(58)

Key Distribution Center Key Distribution Center

Il KDC invia anche ad Alice la chiave di sessione e

l’identificativo di Alice cifrati con la chiave di Bob, che serviranno ad Alice per farsi autenticare da

Bob e per trasmettergli la chiave di sessione

Il KDC invia anche ad Alice ÎÎ

la chiave di sessione e

l’identificativo di Alice cifrati con la chiave di Bob, che serviranno ad Alice per farsi autenticare da

Bob e per trasmettergli la chiave di sessione

(59)

Key Distribution Center Key Distribution Center

K_B-KDC(“Alice”, R1) K_B-KDC(“Alice”, R1)

Dati cifrati con R1 Dati cifrati con R1 K_A-KDC (“Alice”, “Bob”) K_A-KDC (“Alice”, “Bob”)

KDCKDC

BobBob Alice

Alice

K_A-KDC (R1), K_B-KDC(“Alice”, R1) K_A-KDC (R1), K_B-KDC(“Alice”, R1)

(60)

Certification Authority Certification Authority

Î Garantisce la corrispondenza entità - chiave pubblica

Î Garantisce la corrispondenza entità - chiave pubblica

Î Crea un certificato per ogni entità registrata

(standard X.509 e RFC 1422)

Î Crea un certificato per ogni entità registrata

(standard X.509 e RFC 1422) Î Pubblica i certificati in siti

noti senza possibilità di contraffazione

Î Pubblica i certificati in siti noti senza possibilità di

contraffazione

(61)

Integrità Integrità

Cifratura del messaggio con chiave pubblica del destinatario

ABCD

chiaro

%&*#

pubblica di Bob chiave pubblica

di Bob

BobBob Alice

Alice

(62)

tempi di cifratura/decifratura troppo lunghi

Cifratura del solo digest (riassunto)

Problema:

Integrità Integrità

Cifratura del messaggio con chiave pubblica del destinatario

(63)

Digest del messaggio Digest del messaggio

Stringa di lunghezza fissa Stringa di lunghezza fissa

Generata con funzione di hash H(m)

Proprietà:

Î Non si può trovare y tale che H(y)=x Î Non si può trovare y tale che H(y)=x

Î Non si possono trovare due

messaggi x e y tali che H(x)=H(y) Î Non si possono trovare due

messaggi x e y tali che H(x)=H(y)

(64)

Algoritmo MD5 Algoritmo MD5

Î Attualmente molto usato Î Attualmente molto usato

Î RFC 1321 Î RFC 1321

Produce un digest di 128 bit Produce un digest di 128 bit ÎÎ

Î Processo a 4 fasi Î Processo a 4 fasi

(65)

Digest del messaggio Digest del messaggio

messaggio messaggio

digest in chiarodigest in chiaro

chiave privata del

mittente chiave privata del

mittente

digest cifratodigest cifrato spedizione

spedizione

(66)

Digest del messaggio Digest del messaggio

chiave

pubblica del mittente

chiave

pubblica del mittente digest

cifratodigest

cifrato digest

in chiarodigest in chiaro

messaggio

messaggio digest

in chiarodigest in chiaro

confrontoconfronto

Può essere usato come firma digitalePuò essere usato come firma digitale

(67)