Rede Privada Virtual - VPN. Eng. Alessandro Coneglian Bianchini

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1 Rede Privada Virtual - VPN Eng. Alessandro Coneglian Bianchini

2 Tópicos Abordados Introdução a VPN Protocolos de Tunelamento Criptografia Infraestrutura de Chave Pública - PKI Introdução IPSec Arquitetura IPSec Protocolos de Segurança da Arquitetura IPSec Internet Key Exchange IKE Estudo de Casos

3 Introdução a VPN O que é uma VPN? Para que serve a VPN? VPN x Link Dedicado Segurança VPN

4 O que é uma VPN? Matriz-SP Filial-RJ / / / / /24 Internet Túnel / / / / /24

5 Para que serve uma VPN? Para transmitir dados privado através de uma rede pública. A VPN é implementa através de criação de túneis virtuais.

6 VPN x Link Dedicado O preço do link dedicado é proporcional a distancia a ser interligada. A VPN utiliza a capilaridade da Internet para fazer as interligações. Comparativo...

7 Segurança VPN Autenticidade Integridade Confidencialidade Controle de Acesso

8 Protocolos de Tunelamento PPTP L2TP

9 Point-to-Point Tunneling Protocol Desenvolvido por um consórcio US-Robotics, Microsoft, 3Com, Ascend e ECI. Amplamente utilizado em sistemas windows. Encapsulamento feito através do protocolo GRE Autenticação feita através dos protocolos PAP, CHAP e MS-CHAP. Criptografia através do MPPE. Inclui suporte aos protocolos NetBEUI e IPX.

10 Layer 2 Tunneling Protocol Desenvolvido pela Cisco System Herdeiro do PPTP e L2F Algumas características do PPTP são mantidas. Utilização de PPP para acesso remoto Suporte aos protocolos NetBEUI e IPX Não prove mecanismo de encapsulamento e criptografia. Combinado com o IPSec para realização de acesso remoto com segurança.

11 Criptografia Criptografia de chave simétrica Criptografia de chave assimétrica

12 Criptografia de Chave Simétrica Texto Texto Criptografado Este texto é usado para fazer a apresentação no Inatel Algoritmo de criptografia Aalsfhaslfd asldashdashdsak dhsadjsahdjashdj asdhsajdhsa Algoritmo de decriptografia DES 3DES Texto Este texto é usado para fazer a apresentação no Inatel

13 Criptografia de Chave Assimétrica Privada Pública Texto Texto Criptografado Este texto é usado para fazer a apresentação no Inatel Algoritmo de criptografia Aalsfhaslfd asldashdashdsak dhsadjsahdjashdj asdhsajdhsa Algoritmo de decriptografia RSA Texto Este texto é usado para fazer a apresentação no Inatel

14 Infraestrutura de Chave Pública Certification Authority Certificado Empresa A Certificado Empresa B

15 Tipos de VPN VPN Client-to-site VPN Site-to-site VPN SSL

16 VPN Client-to-site

17 VPN Site-to-Site

18 VPN SSL

19 Introdução ao IPSec Ipsec é um conjunto de Protocolos que definem uma arquitetura e as especificações do serviço de segurança. Trabalha em dois modos, Transporte e Túnel.

20 Modo Transporte Pacote original IP TCP Dados Modo transporte IP IPSec TCP Dados

21 Modo Túnel Pacote original IP TCP Dados Modo túnel Novo IP IPSec IP TCP Dados

22 Arquitetura IPSEC Arquitetura ESP AH Algoritmo de criptografia Algoritmo de autenticação DOI Gerenciamento de Chaves Políticas

23 Protocolos de Segurança da Arquitetura IPSec Encapsulation Security Payload ESP Authentication Header AH

24 Protocolo ESP Pacote original IP TCP Dados Modo transporte Autenticado IP ESP TCP Dados ESP Trailer ESP Autenticação s Encriptografado Pacote original IP TCP Dados Modo túnel Autenticado Novo IP ESP IP TCP s Dados Encriptografad ESP Trailer ESP Autenticação

25 Protocolo ESP Cont. SPI Sequence number Protected Data Pad Pad Length Next header Autentication Data ESP Modo Transporte ESP Modo Tunnel IP Header New IP Header SPI SPI Sequence number Sequence number Inicialization Vector Authentication Inicialization Vector Authentication Encrypted TCP Header Data Encrypted IP Header TCP Header Pad Pad Length Next header Data Autentication Data Pad Pad Length Next header Autentication Data

26 Protocolo AH Pacote original IP TCP Dados Autenticado Modo transporte IP de Autenticação TCP Dados Pacote original IP TCP Dados Autenticado Modo túnel Novo IP Autenticação IP TCP Dados s s

27 Protocolo AH - Cont. Next header Payload Length SPI Sequence number Authentication Data Reservado AH no Modo Transporte IP Header Next header Payload Length Reserved Authenticated SPI Sequence number AH no Modo Túnel IP Header TCP Header Data Authenticated Next header Payload Length SPI Sequence number Reserved IP Header TCP Header Data

28 Diffie-Hellman 1. O primeiro passo é combinar dois números inteiros (A e B). 2. Cada um (Alice e Bob) escolhem um número inteiro secreto. Alice escolhe o número X e Bob escolhe o número Y. 3. Alice usa a fórmula: Ra = (AX) mod B. 4. Bob usa a fórmula: Rb = (AY) mod B. 5. Alice divulga para Bob que o resultado foi Ra. 6. Bob divulga para Alice que o resultado foi Rb. 7. Alice usa a fórmula seguinte para descobrir a chave privada (PSK): PSK = (RbX) mod B. 8. Bob usa a fórmula seguinte para descobrir a chave privada (PSK): PSK = (RaY) mod B. A partir deste momento, se Alice enviar um e- mail para Bob encriptado por AES-256, utilizando a chave PSK, somente quem souber essa chave (Bob ou Alice) poderá desencriptar o e ler seu conteúdo.

29 Exemplo Prático 1.Que eles tenham combinado A = 7 e B = Que Alice tenha escolhido X = Que Bob tenha escolhido Y = 3 4. Alice envia para Bob Ra = 4. [Ra = (76) mod 11 => Ra = 4] 5. Bob envia para Alice Rb = 2. [Rb = (73) mod 11 => Rb = 2] 6. Alice calcula PSK = 9. [PSK = (26) mod 11 => PSK = 9] 7. Bob calcula PSK = 9. [PSK = (43) mod 11 => PSK = 9] A chave definida (PSK) é igual a 9.

30 Descobrindo a chave Para descobrir a chave calculada, é preciso utilizar a fórmula: PSK = (AX*Y) mod B. Como vocês podem ver, as combinações de pares X e Y são infinitas e é muito difícil que alguém consiga descobrir os dois números.

31 Modelo DH Group 1: 768-bit group DH Group 2: 1024-bit group DH Group 5: 1536-bit group

32 Internet Key Exchange - IKE É um protocolo híbrido baseado em framework, definido pelo Internet Security Association and Key Manengement Protocol - ISAKMP

33 ISAKMP É implementado como parte de dois protocolos de gerenciamento de chave OAKLEY, desenvolvido por Hilare Orman (criptografista da Universidade do Arizona), e SKEME, protocolo de troca de chave desenvolvido por Hugo Krawczyk, também criptografista.

34 Protocolo ISAKMP Initiator Cookie Responder Cookie Next Payload Major Version Minor Version Exchange Type Flag Message ID Message Length

35 ISAKMP Interligação de Payload Initiator Cookie Responder Cookie KE 0 KE Exchange Payload Type Message ID Total Message Length Flag I S A K M P H E A D E R Nonce 0 KE Payload Lenght KE Payload Data KE Payload 0 0 Nonce Payload Lenght Nonce Payload Data Nonce Payload

36 ISAKMP Troca de Chave O ISAKMP descreve duas fases separadas de negociação. Na primeira, os terminais se autenticam e estabelecem um canal seguro entre eles. Na segunda, utilizam autenticação e o canal seguro criado pela primeira fase serve para a negociação de serviços de segurança de diferentes protocolos.

37 Métodos de Autenticação Preshared Key Digital Signatures Digital Signature Algorithm (DSA) Rivest Shamir Adelman (RSA) Nonces

38 Geração da Chave Primária Para autenticação com preshered key, SKEYD=PRF (preshared-key Ni Nr) Para autenticação com assinatura, SKEYD=PRF (Ni Nr, g xy ) Para autenticação com nonce SKEYD=PRF (hash Ni Nr, CKY-1 CKY-R)

39 Derivação da Chave Primária SKEYID_d, usada no IPSEC SA; SKEYD_d = PRF(SKEYD, g xy CKY-I CKY-R 0) SKEYID_a, usada para prover integridade aos dados e autenticação de origem para as mensagens IKE; SKEYD_a = PRF(SKEYD, SKEYD_d g xy CKY-I CKY-R 1) SKEYID_e, usada para criptografar as mensagens do IKE. SKEYD_e = PRF(SKEYD, SKEYD_a g xy CKY-I CKY-R 2)

40 Fases do IKE Fase 1 Main Mode Agressive Mode Fase 2 Quick Mode

41 Exemplo Preshared Key Iniciador,SA Respondedor,SA,KE,Nonce,KE,Nonce, IDi,Hash, IDr,Hash hash do iniciador: HASH-I = PRF(SKEYD,g i g r CKY-I CKY-R SA-offer ID-I); e o hash do respondedor: HASH-R = PRF(SKEYD,g r g i CKY-R CKY-R SA-offer ID- R).

42 Estudo de Caso Estudo de caso VPN LAN-to-Lan Site A Site B Gateway VPN A Gateway VPN B / /26 ADSL 512K/128K Internet(ADSL) /24 ADSL 256K/128K / /24

43 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0x Next payload: Security Association (1) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = No encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 176 Security Association payload Next payload: NONE (0) Length: 148 Domain of interpretation: IPSEC (1) Situation: IDENTITY (1) Proposal payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 136 Proposal number: 0 Protocol ID: ISAKMP (1) SPI size: 0 Number of transforms: 4 Transform payload # 0 Next payload: Transform (3) Length: 32

44 Transform number: 0 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5) Transform payload # 1 Next payload: Transform (3) Length: 32 Transform number: 1 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): SHA (2) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5) Transform payload # 2 Next payload: Transform (3) Length: 32 Transform number: 2 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): SHA (2) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): Alternate 1024-bit MODP group (2) Transform payload # 3 Next payload: NONE (0) Length: 32 Transform number: 3 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): Alternate 1024-bit MODP group (2)

45 Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Security Association (1) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = No encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 80 Security Association payload Next payload: NONE (0) Length: 52 Domain of interpretation: IPSEC (1) Situation: IDENTITY (1) Proposal payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 40 Proposal number: 0 Protocol ID: ISAKMP (1) SPI size: 0 Number of transforms: 1 Transform payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 32 Transform number: 0 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5)

46 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Key Exchange (4) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = No encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 244 Key Exchange payload Next payload: Nonce (10) Length: 196 Key Exchange Data Nonce payload Next payload: NONE (0) Length: 20 Nonce Data

47 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Key Exchange (4) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = No encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 244 Key Exchange payload Next payload: Nonce (10) Length: 196 Key Exchange Data Nonce payload Next payload: NONE (0) Length: 20 Nonce Data

48 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Identification (5) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 60 Encrypted payload (32 bytes)

49 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Identification (5) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x Length: 60 Encrypted payload (32 bytes)

50 Modo Rápido (quick mode) Iniciador respondedor,hash1,sa,ni [,KE] [,Idci,Idcr],HASH2,SA,Nr [,KE] [,Idci,Idcr],HASH3 HASH1=PRF(SKEYID_a, M-ID SA Ni [KE] [ IDci IDcr]) HASH2=PRF(SKEYID_a,M-ID Ni SA Nr [KE] [ IDci IDcr]) HASH3=PRF(SKEYID_a, 0 M-ID Ni Nr )

51 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x60B914E0 Length: 380 Encrypted payload (352 bytes)

52 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x243F6037 Length: 380 Encrypted payload (352 bytes)

53 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x243F6037 Length: 348 Encrypted payload (320 bytes)

54 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x60B914E0 Length: 348 Encrypted payload (320 bytes)

55 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x60B914E0 Length: 52 Encrypted payload (24 bytes)

56 Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags = Encryption = No commit = No authentication Message ID: 0x243F6037 Length: 52 Encrypted payload (24 bytes)

57 Encapsulating Security Payload SPI: 0x57d9bb0d Sequence: 1 Data (108 bytes)

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