Redes de Computadores

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1 Introdução Redes de Computadores Secure Socket Layer (SSL) Virtual Private Network (VPN) Trabalho sob a Licença Atribuição-SemDerivações-SemDerivados 3.0 Brasil Creative Commons. Para visualizar uma cópia desta licença, visite Aula 27 Os protocolos Internet (TCP/IP) não são seguros Necessidade de inserir garantias para segurança da informação Duas correntes ideológicas fim a fim : a segurança é uma questão dos processos que se comunicam (camada de aplicação ou camada de transporte) infraestrutura de rede :autentica e/ou cifra os datagramas sem envolver as aplicações IP security TCP/UDP Hardware Redes de Computadores 2 SSL IPv4 Secure Socket Layer (SSL) Arquitetura do SSL Desenvolvido originalmente pela Netscape. Versão 3.0 foi publicada como draft da Internet Base para a definição do Transport Layer Security (TLS) Projetado para fornecer cifragem de dados entre um cliente e um servidor web Não é limitado a web SSL ou TLS TCP HTTPS (443) SSL ou TLS SSMTP(465) POP (995) TCP IMAP (993) *** SSL/TLS funciona apenas para conexões TCP, entretanto, há uma versão específica para UDP: DTLS Socket SSL SSL ou TLS Socket TCP TCP Protocolo de apresentação (handshake) Protocolo de derivação de chave Protocolo de Registro SSL Camada de transporte Protocolo de alerta Organizado em duas camadas de protocolos: Protocolos específicos empregado no gerenciamento do SSL Usado no estabelecimento SSL Record Protocol Empregado na utilização de uma conexão segura Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4

2 Protocolo de Apresentação (handshake) Protocolo de Derivação de Chaves (change cipher) Empregado antes de qualquer dado ser transmitido Objetivo: negociar os algoritmos criptográficos e de compactação a serem usados, autenticar o servidor e o cliente Composto de quatro fases Fase I: estabelecimento das capacidades de segurança Versão SSL, algoritmos de criptografia e compressão, números aleatórios para geração de uma chave mestre (simétrica) Fase II: autenticação do servidor e troca de chaves Cliente recebe certificado digital do servidor (chave pública) Fase III (opcional): autenticação do cliente e troca de chaves Servidor recebe certificado digital do cliente (chave pública) Fase IV: Finalização e encerramento Objetivo: Gerar chaves para serem usadas na cifragem de dados e verificação de integridade durante a troca de dados Existem quatro chaves de sessão geradas por uma combinação de uma chave pré-mestre e de números aleatórios (nonces) Cifragem de dados enviados do cliente ao servidor Cifragem de dados enviados do servidor ao cliente Verificação de integridade de dados do cliente ao servidor Verificação de integridade de dados do servidor ao cliente Cada lado avisa o outro que passará a usar as chaves de sessão Mensagens finished Redes de Computadores 5 Redes de Computadores 6 SSL connection Protocolo de Alerta everything henceforth is encrypted Criptografia assimétrica na fase de handshake Criptografia simétrica na fase de troca de dados TCP FIN follows Objetivo: Relatar erros e condições consideradas anormais durante uma sessão SSL Mensagem que descreve: O problema Grau de gravidade (warning ou fatal) 8-7 Redes de Computadores 8

3 Protocolo de Registro SSL IP Security () Recebe dados da camada superior e os prepara para transmissão O resultado é a geração da área de dados (payload) para o TCP Compactação Calcula hash Cifragem Mensagem aplicação + Fragmentação ( porções de até16 KB) Concatena chave de sessão MD5 ou SHA-1 = dados compactados + chave sessão chave de sessão Cabeçalho do protocolo de registro Segmento TCP é uma especificação de um conjunto de serviços Nem todos querem pagar o preço computacional necessário a criptografia Fornece uma estrutura e um mecanismo deixando a escolha do usuário o tipo de cifragem, autenticação e métodos de hashing Descrito nas RFCs 2401, 2402 e 2406 Benefícios de Transparente para as aplicações (abaixo do nível de transporte TCP/UDP) Oferece seguranca para usuários individuais Principais serviços: Confidencialidade, integridade e autenticidade Proteção contra ataques de reprodução (reply) Redes de Computadores 9 Redes de Computadores 10 Características do Modo de transporte (operação) É um protocolo orientado a conexão ( à la TCP ) Security Association (SA) na terminologia Objetivo é amortizar os custos de configuração da segurança SA é uma conexão é unidirecional (simplex) Possui um identificador associado a ela Comunicação bidirecional necessita duas SAs Dois modos de operação: Transporte e túnel Dois protocolos de segurança: Authentication Header (AH) e Encapsulating Security (ESP) Redes de Computadores 11 Protege apenas a carga útil (payload) de um datagrama IP Corresponde a T-PDU (cabeçalho TCP/UDP + dados) Emprego típico Proteção de dados fim a fim Emissor autentica e/ou cifra os dados e receptor verifica integridade e/ou decifra Camada de transporte (TCP/UDP) 1 2 IPv4/v6 3 IP-H IPSec-H PDU-transporte PDU-transporte Área de dados datagrama IP IPSec-T H = Header; T = Tail Redes de Computadores 12

4 Modo de túnel (operação) Protocolo Authentication Header (AH) Protege o datagrama IP inteiro Cria um novo datagrama IP com um cabeçalho com informações diferentes do datagrama IP original Emprego típico Usado entre dois sistemas intermediários (roteador) ou entre um sistema intermediário e um sistema final Camada de transporte (TCP/UDP) 1 IPv4/v IP-H IPSec-H Datagrama IP Area de dados datagrama IP IPSec-T H = Header; T = Tail Redes de Computadores 13 IP-H PDU-transporte Dados datagrama Objetivos: Autenticar a origem e assegurar a integridade da mensagem Não oferece confidencialidade Procedimento: Calcula uma função de resumo (hash) com o corpo da mensagem usando uma função de hashing e uma chave simétrica Chave é negociada antes de se instalar a SA Insere o resumo no cabeçalho AH antes da área de dados (payload) O cabeçalho IP é adicionado indicando 51 como tipo de protocolo Redes de Computadores 14 Descrição dos campos do protocolo AH Protocolo Encapsulating Security Payload (ESP) TCP, UDP, ICMP etc Tamanho do cabeçalho AH em palavras de 32 bits Identificador da conexão Fornece a ordem dos datagramas enviados (mesmo em retransmissões é único) Resumo da área de dados original + campos do IP Redes de Computadores 15 Objetivo: Fornecer autenticação de origem, integridade e confidencialidade Procedimento: Uma rabeira ESP é adicionada a área de dados do datagrama A área de dados e a rabeira são cifrados, formando uma nova área de dados Um cabeçalho ESP é adicionado a nova área de dados novo datagrama Gera informação de autenticação (MAC) do novo datagrama Agrega autenticação no final da rabeira Insere cabeçalho IP indicando 50 como tipo de protocolo Redes de Computadores 16

5 Descrição dos campos do protocolo ESP Security Association (SA) Identificador da conexão Fornece a ordem dos datagramas enviados (mesmo em retransmissões é único) Resumo da área de dados original + rabeira + cabeçalho ESP Tamanho da área De padding TCP, UDP, ICMP etc Estabelecido através de um protocolo de sinalização Define uma conexão entre dois pontos Identificada por: Um SPI (Security Parameter Index) que age como um identificador de circuito virtual ou par de endpoints (sockets) Tipo do protocolo usado para a segurança (AH ou ESP) O endereço IP de destino Security Association Database (SAD) Armazenamento local (em cada ponto) das informações da SA Indexada pelo SPI Redes de Computadores 17 Redes de Computadores 18 Gerenciamento de Chaves Virtual Private Network (VPN) Relacionado com a determinação e a distribuição de chaves Dois tipos: Manual: configurado pelo administrador da rede Automática: gerado sob demanda Oakley Key Determination Protocol (Internet Key Excahnge ike) Baseado em Diffie-Hellman SKEME Protocolo para troca de chaves Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP) Define formatos de pacotes Necessidade: Prover acesso remoto a recursos da rede corporativa Interligar redes geograficamente dispersas como fossem uma só Soluções: Criar rede privada fisicamente (infraestrutura própria ou aluguel de linhas) Não resolve problema do usuário remoto (pode estar em diversos lugares) Usar a infraestrutura pública da Internet para prover uma rede privada (VPN) Uma VPN Conexão privada e segura sobre a rede pública (Internet) Usa protocolos para tunelamento, cifragem, autenticidade e integridade Necessita de uma ponta origem e outra ponta destino Redes de Computadores 19 Redes de Computadores 20

6 VPN: tipos de acesso Tipos de VPN Dois tipos básicos Remoto: estende o acesso a rede corporativa para usuários remotos Iniciado no dispositivo do próprio usuário (voluntária) OU Realizado pelo provedor de serviço (Network Access Server NAS) Intranet/Extranet: conecta locais fixos dispersos (filiais a matriz) pertencentes a rede corporativa (Intranet) ou com redes parceiros externos (extranet) Estabelecida de forma compulsória Configuração de roteadores ou rede do provedor de acesso Trusted VPN Serviço oferecido por provedores de telecomunicação Executa segregação de tráfego via circuitos virtuais (Frame relay, ATM, MPLS) Não realiza, necessariamente, cifragem dos dados Permite o estabelecimento de SLAs e QoS Secure VPN Executa cifragem de dados e autenticação Criação de túneis seguros sobre a infraestrutura de rede pública (Internet) Usa protocolos em diferentes camadas Nível 2: PPTP, L2F, L2TP, GRE Nivel 3: Nível de aplicação: SSL, OpenVPN, etc Redes de Computadores 21 Redes de Computadores 22 VPN e Problemas com e NAT Site X Cabeçalho IP Site A M1 Cabeçalho Roteador R A Payload seguro Datagrama de M1 para M2 Internet Datagrama de R A para R B Emprega o modo túnel Usuário remoto Site B Roteador R B M2 Cabeçalhos não possuem informação de porta Impossível passar através de redes intermediárias que usam NAT Demultiplexação feita pelo NAT exige conhecimento da porta No protocolo ESP essa informação está cifrada Soluções: sobre UDP OpenVPN (nível aplicação, portanto, encapsulada em TCP/UDP) IPv6 Redes de Computadores 23 Redes de Computadores 24

7 IPv6 e segurança Como diria Galvão Bueno: acabooouu... (parte teórica) Possui nativamente o em sua pilha Importante: ter suporte nativo não significa que ele é automaticamente configurado O protocolo de segurança a ser usado deve ser configurado Suporte a AH e a ESP através de cabeçalhos de extensão Pontos interessantes O IPv6 dispensa o uso de NAT (NAP-T, na verdade) e, assim, comunicação volta a ser fim-a-fim Cabeçalhos de extensão de segurança são manipulados somente pela origem e pelo destino Mas vocês ainda tem trabalho pela frente... Prova 2: 3 de dezembro de 2018 Prova de recuperação: 12 de dezembro de 2017 E o laboratório (que vocês devem resolver com o Valter...) Redes de Computadores 25 Redes de Computadores 26 Leituras complementares Tanenbaum, A.; Wethreall, D. Redes de Computadores (5 a edição), Editora Pearson Education, Capítulo 8 (seções e 8.6.3) Carissimi, A.; Rochol, J; Granville, L.Z; Redes de Computadores. Série Livros Didáticos. Bookman Capítulo 8 (seção 8.4.2) Kurose, J.F.; Ross, K.W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 5 a edição. Addison-Wesley. São Paulo Capítulo 8 (seção 8.6.1) Redes de Computadores 27