1.264 Aula 17. Segurança na Internet: Criptografia (chave pública) SSL/TLS Assinaturas cegas (SET)

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1 1.264 Aula 17 Segurança na Internet: Criptografia (chave pública) SSL/TLS Assinaturas cegas (SET)

2 Premissas para a segurança na Internet Navegador-rede-servidor são os 3 principais componentes Premissas de usuário (navegador) O servidor remoto é operado por organização declarada Documentos devolvidos pelo servidor estão livres de vírus, etc. O servidor remoto não distribuirá informações privadas do usuário, como uso da Internet Premissas de Webmaster (servidor) O usuário não tentará invadir ou alterar conteúdos do site da Internet O usuário não tentará ganhar acesso a documentos aos quais não tem permissão O usuário não tentará penetrar no servidor ou negar serviço a outros Se o usuário se identificou, o usuário é quem alega ser Premissas de rede (usuário e Webmaster) A rede é livre de invasores terceirizados A rede fornece informações intactas, não atacadas por terceiros

3 Riscos do cliente Conteúdo ativo: applet, scripts, controles ActiveX, plug-ins Download de navegadores e operação de software sem aviso prévio O usuário normalmente não pode fazer checagem para vírus antes do uso Conteúdo anteriormente inócuo, como arquivos de Word, pode iniciar vírus Poucos applets maliciosos até agora: majoritariamente applets irritantes, exceto por informações privadas de Perda de privacidade Registros de site do servidor de Internet: endereços IP, documento recuperado, data/hora, URL anterior e mais. Cookies. Sofreram abuso pelo marketing para rastrear os hábitos do usuário Grupos de notícias. Usados para compilar listas de s para spam. clandestino com informações privadas. Muitos exemplos recentemente. O Microsoft Outlook foi repetidamente atacado via .

4 Riscos do servidor Webjacking (Seqüestro de Internet) Invasão e modificação de site Centenas relatadas, incluindo NASA, CIA, USAF,... Exploração do sistema operacional e de brechas no , configuração pobre,... Negação de serviço Ataques que fazem com que o sistema gaste muitos recursos na reação

5 Riscos da rede Rastreadores de pacote: procuram senhas, números de cartão de crédito Kits disponíveis na Internet Cable modems (redes compartilhadas) são o principal risco Programas pequenos, instalados em computadores comprometidos de rede Freqüentemente pequenos provedores de serviços de Internet (ISP) ou mesmo pequenas empresas Poucos ataques de rastreadores conhecidos na Internet (romperam SSL) Criptografia é a solução técnica para rastreamento Imitação de endereço de IP: finge que você é outra máquina Sites parecidos estabelecidos com páginas roubadas, etc. Imitação de comércio, banco de Internet, etc. Autenticação (certificados digitais) é a solução técnica

6 Criptografia e codificação Texto original (plaintext): mensagem original Texto cifrado (ciphertext): mensagem codificada Algoritmo: função convertendo texto simples para texto cifrado Chave: número usado por algoritmo para codificar e/ou decodificar

7 Algoritmos simétricos Algoritmos simétricos: usam a mesma chave para codificar e decodificar DES (Data Encryption Standard Padrão de Criptografia de Dados): chave de 56 bits, de uso comum Divide os dados em pedaços, XORs, rearranja Quebrado em dois dias em junho de 1998 DES Triplo: codificar/decodificar/codificar com 2 ou 3 chaves DES: tamanho efetivo de chave de 168 bits Codificar com chave 1, decodificar com chave 2, codificar com chave 1 novamente RC2, RC4, RC5: chaves de 40 (exportação)-2048 bits, em uso comum para codificar servidores e navegadores de Internet IDEA: chave de 128 bits, popular na Europa, usada em PGP, patenteada Blowfish, Twofish: chave de até 448 bits, não patenteada, utilização crescente Rijndael: Atual padrão de AES do governo norte-americano Problemas com chaves simétricas Devem ser trocadas antecipadamente, via métodos seguros Comunicação inviável multi-caminhos Se muitos usuários devem se comunicar com o servidor, comprometer um pode comprometer todos

8 Algoritmos assimétricos ou de chave pública Texto original Chave pública Texto cifrado Chave particular Texto original Pares de chave: chave pública para codificação, chave particular para decodificação RSA: bits, em uso comum para Internet e ElGamal: não patenteada, violação de Diffie-Hellman expirado em 1997 Problemas com algoritmos de chave pública Velocidade: o RSA é vezes mais lento que algoritmos simétricos Problema evitado usando RSA para trocar uma chave de sessão simétrica e, então, usando método simétrico para o resto da sessão

9 Conceito de chave pública (RSA) Chave pública P é par de números inteiros (N, p) Chave particular ou secreta S é par de números inteiros (N, s) Gerar 3 números primos grandes aleatórios (Pequeno Teorema de Fermat) O maior é s. Chame os outros dois de x e y. N= xy p= o menor número inteiro de modo que (ps) mod (x-1)(y-1)= 1 Codificar mensagem m para texto cifrado c por: c = m p Decodificar mensagem c para texto original m por: m = c s s é difícil de computar de N e p Exige conhecimento de x e y, o que exige fatoração de N Fatoração é algoritmo de tempo exponencial, então se o número a ser fatorado é grande o suficiente, leva muito tempo...

10 Tamanho de chave Presuma: O algoritmo é bom O algoritmo foi codificado corretamente O gerenciamento de chave é correto e seguro Então, a única maneira de invadir a mensagem é força bruta Os tamanhos de chave pública devem ser maiores que os simétricos para oferecer o mesmo nível de segurança A chave pública de 384 bits oferece a mesma segurança que chave simétrica de 40 bits (não muita) As chaves públicas devem ser de, pelo menos, 1024 bits Tamanho de chave Tempo para Tempo para invadir simétrica invadir PCs máquinas big iron 40 bits Segundos Milisegundos 56 bits Dias Horas 64 bits Meses Dias 80 bits Milhões de Anos Milhares de Anos

11 Tamanho de chave e política de criptografia dos EUA Criptografia é uma munição Ainda um problema contencioso, mas as restrições estão sendo aliviadas Isenções para criptografia de 40 bits ou menor (RSA de 512 bits) garantidas Exceções de banqueiros para navegadores usarem criptografia de 128 bits Você pode ser considerado um traficante internacional de armas se levar seu laptop com RSA de 1024 bits em um vôo internacional Recuperação de chave Permite que o governo recupere informações criptografadas O envelope digital contém: Chave de sessão criptografada com a chave pública do receptor, como normal Chave de sessão criptografada com a chave da agência de recuperação de chaves do governo Mensagem A controvérsia continua: se a chave particular da agência vazar, todas as mensagens podem ser lidas

12 Remetente Assinatura do remetente Chave particular do remetente Assinaturas digitais Assinatura digital Chave pública do remetente Receptor Assinatura do remetente Benefício adicional dos algoritmos de chave pública Problemas com assinaturas digitais O imitador pode cortar e colar assinatura criptografada de mensagem velha para mensagem nova falsificada. Uma solução é uma das partes enviar frase de desafio à outra A outra, então, codifica com chave particular e envia à primeira, que pode verificá-la Funções de sumário de mensagem oferecem verificação de integridade (freqüentemente 128 bits) Hash é a função de sumário que roda na mensagem inteira e produz sumário curto (perceba que 2128 é um número de combinações muito grande!) Envia hash e mensagem. O receptor mapeia a mensagem e verifica se é o mesmo hash. MD5 (RSA) e SHA (NIST) são funções de sumário de mensagens comuns SSL usa hash de (chave de sessão mais hash(chave de sessão e mensagem))

13 Envelopes digitais Para resolver problemas de desempenho com criptografia de chave pública 1. Gerar chave de sessão, uma chave simétrica secreta, aleatoriamente 2. Codificar mensagem usando chave de sessão e algoritmo simétrico 3. Codificar chave de sessão com a chave pública do receptor: envelope digital 4. Enviar mensagem criptografada e envelope digital ao receptor 5. O receptor usa sua chave particular para decodificar o envelope e obter a chave de sessão 6. O receptor usa a chave de sessão para decodificar a mensagem 7. Quando a sessão acaba, ambas as partes descartam a chave de sessão A Camada de Soquetes Segura (Secure Sockets Layer (SSL)) essencialmente implementa isso Sistema de segurança mais usado na Internet

14 Secure Sockets Layer (SSL) Protocolo predominante para comunicações navegador-servidor Sendo padronizada como Transport Layer Security (TLS), TLS 1.0 é o mesmo que SSL 3.0 O TSL tem funções diferentes de hash/sumário e criptografia propostas para versões futuras Secure HTTP (S-HTTP) era concorrente Mesma tecnologia (envelopes digitais, certificados, sumários de mensagem) S-HTTP funcionava apenas com HTTP: SSL funciona em nível TCP SSL suporta HTTP, ftp, telnet, etc. S-HTTP é caro; SSL era fornecido gratuitamente junto com o Netscape SSL 2.0 foi a primeira versão Invadida devido a bug em gerador de número aleatório Invadida novamente ao modificar o download de código SSL usando um rastreador Ainda um problema em potencial Vulnerável a ataques homem-no-meio SSL 3.0 estável, versão atual

15 SSL, continuação Muitas escolhas em algoritmo simétrico, sumário de mensagem e autenticação Cliente e servidor negociam o protocolo comum mais forte SSL tem compressão embutida Mensagem criptografada não tem padrões e não pode ser comprimida, então a compressão deve ser feita antes ou dentro do SSL, ou de maneira nenhuma SSL codifica todas as comunicações cliente-servidor A única informação pública disponível é que o cliente está falando com este servidor Fazer com que os proxies permaneçam anônimos pode ser usado para lidar com isso se for um problema

16 Etapas do protocolo SSL

17 Etapas do protocolo SSL 1. ClientHello: lista as capacidades do cliente: versão SSL, suítes de cifra, compressão 2. ServerHello: suíte de cifra escolhida, compressão de dados, ID da sessão 3. Servidor envia seu certificado (o cliente pode verificar com o CA raiz no navegador) 4-5. Opcional, raramente feito hoje (mas feito no MIT) 6. ClientKeyExchange: O cliente gera chave simétrica de teste, codifica-a com a chave pública do servidor e a envia ao servidor - Isso evita que um ouvinte (imitador) copie a mensagem (imitação) 7. CertificateVerify: Opcional, raramente feito. Pode autenticar um cliente 8. ChangeCipherSpec: Confirma a chave da sessão e cifra a serem usadas 9. Finished: Cliente e servidor mapeiam toda a conversa para garantir que todas as mensagens foram recebidas intactas e não adulteradas 10. Cliente e servidor mudam para modo criptografado usando chave de sessão simétrica

18 Secure Electronic Transactions (SET) Desenvolvimento em conjunto: Visa, Mastercard, Netscape, Microsoft Usadas apenas para garantir as transações com cartões de crédito e débito Tem os mesmos recursos que o sistema atual de cartões de crédito: Registro, pedidos de compra, autorização, transferência de fundos,... SSL suporta criptografia, mas não funções financeiras Precisa de autorização de cartão online, transações de banco, etc. SSL não codifica bancos de dados financeiros no servidor: SET faz isso SET não dá ao comerciante o número do cartão de crédito do cliente SET inibe a adivinhação de números do cartão de crédito (desabilita escolhas múltiplas) SET não suporta funções não-financeiras, foi abandonado Usamos isso como um exemplo de assinaturas cegas, para as quais precisaremos de uma tecnologia e padrões no futuro

19 Protocolo SET

20 Mais informações (Bruce Schneier) Newsletter mensal Cripto-grama Grupo de notícias comp.risks Prosseguimentos do Simpósio Anual IEEE sobre Segurança e Privacidade Segurança aplicada Disponível online (bibliotecas do MIT) Consultorias, patches Criptografia Aplicada, Schneier A área evolui rápido demais para que os livros se tornem uma fonte útil

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