PROPOSTA E IMPLEMENTAÇÃO DE UM SERVIÇO SEGURO DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS

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1 MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS INPE-7508-TDI/722 PROPOSTA E IMPLEMENTAÇÃO DE UM SERVIÇO SEGURO DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS Eduardo Gomes de Barros Dissertação de Mestrado em Computação Aplicada, orientada pelo Dr. Ulisses Thadeu Vieira Guedes, aprovada em 18 de novembro de INPE São José dos Campos 2000

2 BARROS, E. G. Proposta e implementação de um serviço seguro de transferência de dados / E. G. Barros. São José dos Campos: INPE, p. (INPE-7508-TDI/722). 1.Segurança de informações. 2.Dados. 3.Integridade. 3.Privacidade. 4.Protocolo Simples de Transferência de Arquivos (TFTP). 5.Criptografia. I.Título.

3 Aprovado pela Banca Examinadora em cumprimento a requisito exigido para a obtenção do Título de Mestre em Computação Aplicada. Candidato (a) : Eduardo Gomes de Barros São José dos Campos, 18 de novembro de 1999.

4 A meus pais que me proporcionaram o estudo, à minha esposa que me proporcionou a condição, aos meus filhos que me deram a motivação.

5 RESUMO O crescente uso da Internet para transferência de dados digitais requer sistemas computacionais que garantam a privacidade, integridade e acessabilidade desses dados. Por sua vez, o sistema computacional deve ser seguro, garantindo a operacionalidade das máquinas e da rede que o compõe e atendendo às necessidades técnicas e administrativas da organização. A especificação desse sistema computacional deve ser feita obedecendo à política de segurança estabelecida para a organização. O presente trabalho propõe um sistema computacional seguro, projetado em função da política de segurança de uma organização genérica. No escopo do sistema proposto, é implementado o protótipo de um software para transferência segura de dados, derivado do serviço Trivial File Transfer Protocol (TFTP). Como o novo serviço é destinado a arquivos de tamanho limitado, foi conveniente o uso do protocolo de transporte User Datagram Protocol (UDP), não orientado à conexão. Procura-se garantir a integridade e inviolabilidade dos dados através do uso de criptografia e de procedimentos de autenticação e autorização de acesso. O serviço proposto incorpora uma metodologia de cifragem dados, baseada em dois algoritmos de criptografia de domínio público.

6 A NEW TFTP-LIKE SERVICE FOR SECURE DATA TRANSFER ABSTRACT The increasing use of the Internet for the transfer of digital data requires computational systems able to provide the privacy, integrity and accessability of such data. Furthermore, the computational system itself shall be safe, ensure the serviceability of its computers and local network and attend the requirements of a given institution or company. The specification of this computational system shall be made in order to conform the adopted safety policy. The current work proposes a safe computational system, designed to meet the requirements of the safety policy of a particular institution or company. As part of this system, it was developed and tested the prototype of a software aimed for safe data transfer. This software was derived from the Trivial File Transfer Protocol (TFTP). As this service is intended for files that are limited in size, it was suitable to choose the connectionless protocol User Datagram Protocol (UDP). Data integrity and inviolability is ensured by cryptography and also authentication and authorization procedures. The proposed service uses a methodology for data encryptation, which is based on two public domain cryptography algorithms.

7 SUMÁRIO Pág. LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO AMBIENTAÇÃO FINALIDADE OBJETIVO CAPÍTULO 2 - FUNDAMENTOS DE SEGURANÇA DE REDES INTRODUÇÃO CONCEITOS BÁSICOS MECANISMOS PARA SEGURANÇA FIREWALL FUNDAMENTOS DE CRIPTOGRAFIA PROPRIEDADES DE UM SISTEMA CRIPTOGRÁFICO OBJETIVOS DA CRIPTOGRAFIA ALGORITMOS E CHAVES ALGORITMOS SIMÉTRICOS AUTENTICAÇÃO EM SISTEMAS SIMÉTRICOS ALGORITMOS ASSIMÉTRICOS CAPÍTULO 3 - FUNDAMENTOS DE COMPRESSÃO DE DADOS INTRODUÇÃO FUNDAMENTOS DE COMPRESSÃO DE DADOS COMPRESSÃO SEM PERDA DE INFORMAÇÃO COMPRESSÃO COM PERDA DE INFORMAÇÃO MEDIDAS DA PERFORMANCE COMPRESSÃO E CRIPTOGRAFIA... 46

8 CAPÍTULO 4 - ESPECIFICAÇÃO DA POLÍTICA DE SEGURANÇA INTRODUÇÃO INFRA ESTRUTURA DA REDE INTERNA NECESSIDADES DE COMUNICAÇÕES INTERNAS NECESSIDADES DE COMUNICAÇÕES PARA O EXTERIOR CUSTO DE ATUALIZAÇÃO DO PÚBLICO INTERNO POLÍTICA DE SEGURANÇA QUAIS RECURSOS ESTAMOS QUERENDO PROTEGER? DE QUEM QUEREMOS NOS PROTEGER? QUANTO SE QUER PAGAR? REGRAS DE SEGURANÇA CONSIDERAÇÕES SOBRE SEGURANÇA DE REDES PROJETO DE FIREWALL FILTRAGEM DE PACOTES CAPÍTULO 5 - PROJETO DE SEGURANÇA INTRODUÇÃO ESPECIFICAÇÕES PARA HARDWARE HARDWARE PARA O PROJETO DE SEGURANÇA ESPECIFICAÇÕES PARA SOFTWARE PLATAFORMA E SISTEMA OPERACIONAL INICIALIZAÇÃO DOS SERVIÇOS ARQUIVOS DE REGISTRO PROTOCOLOS DE TRANSPORTE E PORTAS CAPÍTULO 6 - O SERVIÇO TFTPS INTRODUÇÃO CONVENÇÕES SISTEMA AUTENTICADOR CHAVE DO USUÁRIO CHAVE DE SESSÃO PROTOCOLO DE AUTENTICAÇÃO... 92

9 6.2.4 SERVIÇO DE AUTENTICAÇÃO SISTEMA AUTORIZADOR PROTOCOLO DE AUTORIZAÇÃO FORMATO DO REGISTRO DE AUTORIZAÇÃO SERVIÇO DE AUTORIZAÇÃO SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS DIAGRAMA DE ESTADOS PARA O PROGRAMA CLIENTE DIAGRAMA DE ESTADOS PARA O PROGRAMA SERVIDOR INTERFACE DO PROGRAMA COM O USUÁRIO DO PROGRAMA CLIENTE PARÂMETROS DA LINHA DE COMANDO DO SERVIDOR PARÂMETROS DO SERVIÇO CAPÍTULO 7 - MÓDULOS IMPLEMENTADOS MÓDULO DE TIMEOUT E RETRANSMISSÃO MÓDULO DE CRIPTOGRAFIA MÓDULO DE COMPRESSÃO MÓDULO PROXY CAPÍTULO 8 - CONCLUSÕES E SUGESTÕES CONCLUSÕES SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRAFIA GLOSSÁRIO

10 LISTA DE FIGURAS Pág. 1.1 Fluxograma de Desenvolvimento do Projeto Colocação conceitual de um firewall para proteção da parte interna Barreira lógica imposta por um firewall Representação esquemática das Regras de Segurança Firewall com um roteador Configuração de um firewall com roteador e gateway Configuração de um firewall com roteador e gateway com duas NIC Configuração de um firewall com roteador e dois gateways cada um com duas NIC Configuração de um firewall com dois roteadores e um gateway Projeto Físico para as condições estabelecidas Configuração de hardware a ser utilizada nesta dissertação Descrição, por passos, do relacionamento entre os vários elementos do sistema computacional Atividades a serem executadas para a inicialização de um serviço através do daemon inetd Atividades a serem executadas para a inicialização de um serviço através da linha de comando Passos a serem executados pelo serviço TFTPS pelo Sistema Autenticador Diagrama de transição de estados da primeira parte da autenticação de um cliente pelo Sistema Autenticador Diagrama de transição de estados da segunda parte da autenticação de um cliente pelo Sistema Autenticador Diagrama de transição de estados para a primeira parte do programa cliente Diagrama de transição de estados para a segunda parte do programa cliente

11 6.6 Fluxograma do servidor de autenticação Passos a serem executados pelo serviço TFTPS pelo Sistema Autenticador Relacionamento do Sistema Autenticador com os demais elementos do sistema computacional Campo Byte de controle N do banco de dados do Sistema de Autorização Fluxograma de funcionamento do módulo de autorização Passos a serem executados pelo serviço TFTPS pelo Sistema de Transferência de Arquivos Pacotes definidos pela RFC 783 (1999) para o TFTP (a) Solicitação de download; (b) Solicitação de upload Representação esquemática da Sorcerer s Apprentice Syndrome

12 LISTA DE TABELAS Pág. 2.1 Número possível de chaves para vários símbolos Tempo necessário para obter a chave num ataque por força bruta Tamanho da chave para diferentes informações Máquina de estados finitos para o cliente Máquina de estados finitos para o cliente

13 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ACK ASCII CBC DES DMZ DNS ECB EDE FAQ FTP IP NIC NSA PASV PC RFC RTT SHA TCP TCP/IP TFTP TFTPS UDP WWW - Acknowledgement - American Standard Code for Information Exchange - Cipher Block Chaining Mode - Data Encryption Standard - Desmilitarized Zone - Domain Name Service - Eletronic Codebook - Encrypt-Decrypt-Encrypt - Frequently Asked Questions - File Transfer Protocol - Internet Protocol - Network Interface Card - Unated States National Security Agency - Passive Open - Personal Computer - Request For Comments - Round Trip Time - Secure Hash Algorithm - Transfer Control Protocol - Transfer Control Protocol/Internet Protocol - Trivial File Transfer Protocol - Trivial File Transfer Protocol Secure - User Datagram Protocol - World Wide Web

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