PKI - Public Key Infrastructure

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1 PKI - Public Key Infrastructure Marco Antonio Gutierrez Instituto do Coração - FMUSP

2 Conectividade Isolados 56% Em rede Isolados Isolados 35% Em rede Isolados Em rede 44% Em rede 65%

3 Diagrama do Modelo OSI/ISO Sistema A Sistema B Aplicação Aplicação Apresentação Apresentação SW Sessão Sessão Transporte Sistemas Intermediários Transporte Rede Rede Rede Rede HW Enlace Física Enlace Física Enlace Física Enlace Física Meio Físico

4 Diagrama do Modelo OSI/ISO Sistema A Entrada para construção do frame Dados da Aplicação Saída do frame Sistema B Aplicação AH Dados da Aplicação Aplicação Apresentação PH Unidade de Dados Apresentação SW Sessão SH Unidade de Dados Sessão Transporte TH Unidade de Dados Transporte Rede NH Unidade de Dados Rede HW Enlace Física F A C Unidade de Dados Sequência de Bits F C S Enlace Física Meio Físico

5 Posição da Aplicação no Sistema de Computação GUI GUI Ap Ap Ap Ap Ap Ap SO SO SO HW HW HW COM

6 Posição da Aplicação no Sistema de Computação nos anos 90 REDE Diversos protocolos

7 Conectividade Fonte: Strategic Networks Consulting, Rockland, MA Switched Ethernet 29% Shared Token Ring 5% Switched Token Ring 2% Fast Ethernet 8% 100 VG-AnyLan 1% FDDI/CDDI 5% ATM 13% Fast Ethernet 100 VG-AnyLan Shared Ethernet 38% FDDI/CDDI ATM Shared Ethernet Switched Ethernet Shared Token Ring Switched Token

8 TCP/IP x Modelo OSI OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física TCP/IP Aplicação Transporte Rede Física Protocolos SMTP, DNS TCP, UDP IP void

9 TCP Segment header header payload # of bytes (32 bits words) mensagem

10 Public Key Infrastructure Infra-estrutura de comunicação segura, cujos serviços são implementados e distribuídos utilizando conceitos e técnicas envolvendo chaves-públicas Adams, C e Lloyd, S (1999)

11 Segurança em Redes de Computadores TCP/IP Protocolos PKI Aplicação Transporte Rede SMTP, DNS TCP, UDP IP Autenticação Integridade Controle de acesso Confidencialidade Packet filter (firewall) Física void

12 Criptografia 64-bits (texto) César : K=3 (a->d, b->e, c->f,...,z->c) CBIS -> FELV Substituição mono-alfabética abcdefghijklmnopqrstuvwxyz QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM K=26! ~ 4x10 26 ( 1us/solução -> anos) Chave - 56 bits transposição iteração 1 iteração 2 iteração bits swap transposição Texto cifrado

13 Criptografia: modelo básico intruso PASSIVO ATIVO Texto P Remetente Criptografa msg Destinatário De-criptografa Texto P=D k (C) Chave de criptografia (k) Texto cifrado C=E k (P) Chave de de-criptografia (k)

14 Criptografia O segredo está na chave (K); Quanto maior o tamanho (em bits) de K, maior o esforço para quebrar o segredo; Em geral, são utilizadas chaves de 128 bits para transações que exigem elevado grau de segurança;

15 Algoritmos mais utilizados Chaves Privadas DES (Data Encryption Standard, chave 56 bits); IDEA (International Data Encryption Algorithm, chave com 128 bits); Chaves Públicas Diffie-Hellman, Stanford University, 1976; RSA (Rivest, Shamir, Adleman), MIT, 1978; PGP (Pretty Good Privacy, OpenPGP, IETF RFC 2440)

16 Diffie-Hellman (1976) Primeiro algoritmo de chave-pública; Utilizado exclusivamente como protocolo de acordo de chaves entre as chaves; Cada entidade entidade utiliza a sua chave privada mais a chave pública da outra entidade para criar chave simétrica; Mecanismo básico baseado na dificuldade de se calcular logaritmos;

17 RSA (Rivest, Shamir e Adleman, 1978) Precursor dos algoritmos para chaves públicas; Utilizado em criptografia/de-criptografia, integridade de dados (assinatura/verificação); Mecanismo básico está baseado na dificuldade em se fatorar números inteiros de elevado valor;

18 Protocolos para Autenticação Autenticação x Autorização Um processo, de propriedade do usuário João, contatou o Servidor de Arquivo e solicitou apagar o arquivo login.log. Servidor de Arquivo Autenticação: O processo é realmente do usuário João? Autorização: O usuário João tem permissão para apagar o arquivo?

19 Protocolos para Autenticação Diffie-Heelman Key Exchange (1976) Kerberos (MIT) Pollux (x) Castor (y) Pollux 1) n, g, g x mod n 2) g y mod n Castor Pollux calcula: (g y mod n) x = g xy mod n Castor calcula: (g x mod n) y = g xy mod n onde: n,g - >>primos, (n-1)/2 (Chave Pública) x,y - qq. (Chave privada)

20 Protocolos para Autenticação (Diffie-Hellman) (n, g, g x mod n) = (47,3,28) Variável Pollux Castor (g y mod n) = (17) n Pollux (x) Castor (y) g 3 3 Pollux 1) 47, 3, 28 2) 17 Castor x y Pollux calcula: (g y mod n) x = g xy mod n = 4 Castor calcula: (g x mod n) y = g xy mod n = 4 públicos Chave secreta compartilhada

21 Protocolos para Autenticação (Kerberos-MIT) pollux (P) user name (P) K P (K S,K TGS (P, K S )) K TGS (P,K S ), C, K S (t) K S (C,K PC ), K C (P,K PC ) K C (P,K PC ), K PC (t) K PC (t+1) castor (C) Authentication Server (AS) Ticket-Granting Server (TGS) Process Server (C) tempo

22 Protocolos para Autenticação (Kerberos-MIT) - Vantagens Autenticação utilizando um distribuidor central; A senha do usuário não trafega pela rede, é armezanada localmente e utilizada para de-criptar mensagens. É um padrão adotado em produtos comerciais (V4).

23 Arquitetura IP Security (IPsec - IETF RFC 2411) Plataforma aberta formada por um conjunto de protocolos que oferecem serviços de autenticação, integridade, controle de acesso e confidencialidade na camada de rede; Alternativa para implementar redes virtuais (VPNs) e oferecer serviços para os protocolos de nível superior (TCP, UDP e ICMP).

24 Arquitetura IP Security (IPsec - IETF rfc 2411) header payload autenticação criptografia Nuvem IP Túnel IP Sec Host A Host B

25 Serviços de Diretório Diretório lista indexada, onde cada entrada consiste de uma coleção de atributos definidos pelo par (nome, valor) Serviço de Diretório é um conjunto de ferramentas e APIs para consulta, inserção e modificação de entradas na hierarquia do diretório

26 Diretório Quais são as características fundamentais: conteúdo do diretório consiste de entradas unicamente identificadas. cada entrada possui um ou mais atributos. estrutura hierárquica de dados. freqüência de leitura >> escrita. pode ser distribuído entre vários servidores.

27 Exemplos Lista telefônica Domain Name Server (DNS) X.500 (ITU/OSI, Directory Access Protocol-DAP) Windows NT Domain Server Windows 2000 Active Diretory Novell Directory Services (NDS) Network Information System (NIS/NIS+) Lightweight Directory Access Protocol (LDAP)

28 Por que LDAP? padrão aberto para diretórios sobre TCP/IP (IETF). Protocolo de alto nível como SMTP (mail), HTTP (web), NNTP (news), etc. arquitetura cliente-servidor. modelo de dados extremamente flexível. possui controle de acesso interno que pode ser incrementado com SSL e Kerberos. tem sido aceito como padrão entre vários fabricantes (Active Directory e NIS podem se comunicar através de LDAP)

29 Modelo de Informação Atributos = Campos Entradas = Registros Classe de Objetos = Tabelas Exemplo 1: Classe Objeto: pessoa Atributos: nome, telefone Examplo 2: Classe Objeto: empregado Atributos: nome, telefone, , uid, passwd

30 Modelo Funcional Conectar ao LDAP Server Autenticar no LDAP Server Realizar operações (busca, inserção, etc) Des-autenticar Encerrar conexão

31 Modelo de Segurança (LDAP v3) Anonymous Simple - DN + password Client Certificate - DN + X.509 via Security Socket Layer (SSL)

32 Onde podemos utilizar LDAP? Serviço público de diretórios para a Instituição (Lista de Ramais, , etc) Autenticação de usuários (single-sign-on) Substituição aos serviços de diretório proprietários (Active Directory, NIS/NIS+, etc)

33 Como podemos utilizar? Cliente APIs (C, Java, Perl) Web (Netscape e IE) Server OpenLDAP (domínio público, Directory Server (Netscape/iPlanet) SunDS (Sun) Windows 2000

34 Referências Adams, C. e Lloyd, S. Understanding Public-Key Infrastrucuture: Concepts, standards and deployment considerations. Macmillan Technical Publishing, 1999; Stallings, W. Cryptography and Network Security (2nd ed). Prentice- Hall, 1999; Sheresh, B. e Sheresh, D. Understanding Directory Services. New Riders Publishing, 2000; Tanenbaum, A. Computer Networks (3rd ed.). Prentice-Hall, 1996;

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