Segurança em Redes TCP/IP. Redes Virtuais Privadas e Extranets

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1 Segurança em Redes TCP/IP Redes Virtuais Privadas e Extranets UNISANTA TELECOMUNICAÇÕES 2004 Acesso por linha discada Serviço de Acesso Remoto: Implementado pelos sistemas operacionais comerciais mais difundidos. Permite que um usuário acesse um servidor por linha discada. PRECISA DE UM PARA CADA USUÁRIO RAS OU NAS PSTN REDE PPP: POINT TO POINT PROTOCOL

2 PPP: Point to Point Protocol Permite criar conexão de rede através de links ponto a ponto. O PPP é um protocolo do nível de enlace destinado a transportar mensagens ponto a ponto. O PPP supõem que o link físico transporta os pacotes na mesma ordem em que foram gerados. IP IPX O PPP permite transportar diversos protocolos de rede. link físico Frame PPP O Frame PPP segue uma variante da estrutura do HDLC (High-level Data Link Control) FLAG: 0x7E ADDRESS: Usualmente FF (broadcast) CONTROL: 0x03 FCS: Checksum FLAG ADDRESS CONTROL PROTOCOL DADOS FCS FLAG 8 bits 8 bits 8 bits 16 bits 16 bits 8 bits

3 Sequência PPP Link Control Protocols (LCP) Configura parâmetros do link como tamanho dos quadros. Protocolos de Autenticação Determina o método para validar a senha do usuário no servidor. Pode variar de texto aberto até criptografia. Network control protocols (NCP): Configura parâmetros específicos do protocolo transportado, como IP, IPX, and NetBEUI. Acesso por linhas privativas EMPRESA FILIAL Links Redundantes Alto custo e Pouca Flexibilidade

4 Tecnologias para Linhas Privativas Linhas privativas podem ser implementadas com: ATM ou Frame-Relay Comunicação Orientada a Conexão Connecion-Oriented Ambas as tecnologias permitem dividir a banda de um enlace físico através de circuitos virtuais. ATM: VPI e VCI FRAME RELAY DLCI Circuitos Virtuais ATM ATM utiliza uma estrutura hierárquica para criar circuitos virtuais. CÉLULA VPI VCI DADOS VC VC VC caminho virtual VP Enlace Físico VC VC VC caminho virtual VP

5 Frame-Relay Frame-relay utiliza uma estrutura simples para criação de circuitos virtuais. DLCI DADOS Circuito Virtual Enlace Físico caminho virtual VP Backbone Embratel

6 Backbone Embratel Rede Frame Relay REDE ATM ATM REDE ATM FRAME-RELAY RELAY usual FRAD FRAD roteador HUB Interface Frame-Relay

7 Estrutura Geral de Quadros Estrutura do Quadro Frame Relay

8 Quadro Frame-Relay DLCI: Data Link Connection Identifier Número de 10 bits DLCI indica a porta em que a rede de destino está conectada. Normalmente o termo porta refere-se a porta física de um roteador. Todavia, as redes frame-relay podem ser implementadas também em switches ou bridges. Velocidade do Frame-Relay O serviço frame-relay é oferecido normalmente como: Frações de canais T1/E1 Taxas completas de T1/E1 Alguns vendedores oferecem frame relay até taxas T3: 45 Mbp.

9 CIR - Committed Information Rate bits/s CIR CIR = média no intervalo Tc tempo SLA: Service Level Agreement SLA define as métricas usadas para descrever o desempenho de um serviço Frame Relay. Essas métricas pode ser usadas para estabelecer um contrato entre o provedor de serviço e um usuário ou entre provedores de serviço. Frame Transfer Delay Frame Delivery Ratio Data Delivery Ratio Service Availability

10 SERVIÇO Intranet EMBRATEL BACKBONE EMBRATEL QUALIDADE DE SERVIÇO CONTROLADA Empresa A DLCI=1 Empresa D SEM QUALIDADE DE SERVIÇO Empresa B INTERNET VIA EMBRATEL Internet Mundial Empresa B DLCI=10 Empresa A VPN X Circuitos Virtuais Circuitos Virtuais ATM ou Frame Relay Objetivo: Garantia de Qualidade de Serviço (QoS). Princípio: Criam canais com QoS controlado. Limitação: Depende do provedor de serviço.

11 VPN X Circuitos Virtuais VPN: Virtual Private Networks Objetivos: Oferecer segurança através de redes IP potencialmente inseguras. Permitir o transporte de outros protocolos de rede sobre a Internet. Princípios: Encapsulamento adcional de quadros e pacotes. Limitação: Não oferece qualidade de serviço Tipos de VPN rede Insegura ENTRE DUAS MÁQUINAS rede Insegura ENTRE UMA MÁQUINA E UMA REDE (VPN DE ACESSO) rede Insegura ENTRE DUAS REDES (INTRANET OU EXTRANET VPN)

12 VPN = Tunelamento rede Insegura pacote protegido rede Insegura pacote desprotegido rede Insegura Exemplo: VPN de Acesso Vendedor que precisa acessar a rede corporativa de um ponto remoto. SERVIDOR DE VPN CATÁLOGO DE PRODUTOS SISTEMA DE PEDIDOS INTERNET

13 Intranet VPN Permite construir uma intranet utilizando recursos de uma infra-estrutura de comunicação pública (e.g. Internet). EMPRESA EMPRESA VPN INTERNET Extranet VPN Permite construir uma rede que compartilha parcialmente seus recursos com empresas parceiras (fornecedores, clientes, parceiros,etc.). EMPRESA INTERNET PARCEIRO VPN VPN PARCEIRO

14 Conceitos Básicos de uma VPN TUNELAMENTO: Permite tranportar pacotes com IP privado ou com outros protocolos de rede através da Internet. AUTENTICAÇÃO: Permite controlar quais usuários podem acessar a VPN Reduz o risco de ataques por roubo de conexão e spoofing. CRIPTOGRAFIA: Garante a confidencialidade dos dados transportados através da VPN. TUNELAMENTO TUNELAR: Significa colocar as estruturas de dados de um protocolo da mesma camada do modelo OSI dentro do outro. Existem dois tipos de Tunelamento: Camada 3: Transporta apenas pacotes IP Camada 2: Permite tranportar outros protocolos de rede: IP, NetBEUI, IPX. CABEÇALHO QUADRO CABEÇALHO PACOTE DADOS CRC CABEÇALHO QUADRO CABEÇALHO IP CABEÇALHO PACOTE IP DADOS CRC TUNELAMENTO DA CAMADA 3 CABEÇALHO QUADRO CABEÇALHO PACOTE IP CABEÇALHO QUADRO DADOS CRC TUNELAMENTO DA CAMADA 2

15 TUNELAMENTO Pilha Normal SSL Tunelamento Camada 3 Tunelamento Camada 2 Aplicação APLICAÇÃO APLICAÇÃO APLICAÇÃO APLICAÇÃO SSL S.O. TRANSPORTE TRANSPORTE TRANSPORTE TRANSPORTE REDE REDE REDE REDE REDE ENLACE REDE Placa de Rede ENLACE ENLACE ENLACE ENLACE FISICA FISICA FISICA FISICA Exemplo Regra: se destino /24 então tunelar IP Pr1 IP Pr2 para IPb2 IP Pr3 IP Pr4 REDE A /24 IP Pr IP Pr REDE B /24 IP Pr1 IP Pr4 DADOS IP Pr1 IP Pr2 DADOS IP Pb1 IP Pb2 IP Pb1 IP Pb2 IP Pr1 IP Pr4 DADOS Regra: se destino /24 então tunelar para IPb1

16 Autenticação FILIAL EMPRESA LOGIN LOGIN INTERNET Exemplo Regra: se destino /24 então tunelar IP Pr1 IP Pr2 para IPb2 IP Pr3 IP Pr4 REDE A /24 IP Pr IP Pr REDE B /24 IP Pr1 IP Pr4 DADOS IP Pr1 IP Pr2 DADOS IP Pb1 IP Pb2 IP Pb1 IP Pb2 IPcriptografia Pr1 Pr4 DADOS Regra: se destino /24 então tunelar para IPb1

17 L2F: PROTOCOLOS PARA VPN Layer 2 Fowarding Protocol (Cisco) Não é mais utilizado. PPTP: Tunelamento de Camada 2 Point-to-Point tunneling Protocol L2TP: Tunelamento de Camada 2 Level 2 Tunneling Protocol (L2TP) Combinação do L2F e PPTP IPSec: Tunelamento de Camada 3 IETF (Internet Engineering Task Force) Protocolos para VPN Protocolo Tunelamento Criptografia Autenticação Aplicação PPTP Camada 2 Sim Sim VPN de Acesso Iniciada no Cliente L2TP Camada 2 Não Sim VPN de Acesso Iniciada no NAS Intranet e Extranet VPN IPsec Camada 3 Sim Sim VPN de Acesso Intranet e Extranet VPN IPsec e L2TP Camada 2 Sim Sim VPN de Acesso Iniciada no NAS Intranet e Extranet VPN

18 PPTP: Point-to-Point Tunneling Protocol Definido pelo PPTP Forum: Ascend Communication, U.S. Robotics, 3Com Corporation, Microsoft Corporation e ECI Telematics Formalizado por RFC Requisitos para Utilização: Os sistemas operacionais do cliente e do servidor devem suportar PPTP PPTP é o protocolo de tunelamento mais difundido no mercado: Windows, Linux, Roteadores, etc... Cenários: Cenários de Utilização do PPTP A) Acesso por modem: O cliente estabelece uma conexão com um provedor (ISP) e depois com o servidor de VPN. B) Acesso por placa de rede: O cliente já está na Internet, ele se conecta diretamente ao servidor de VPN. O cliente e o servidor da VPN se encontram na mesma rede corporativa.

19 Tipos de Conexão O cliente tem acesso direto ao servidor, seja via linha discada, seja via rede. Protocolo IP IPX NetBEUI Protocolo IP IPx NetBEUI possui protocolo PPTP instalado e serviço de VPN server possui protocolo PPTP instalado e serviço de VPN cliente discado permanente PLACA DE REDE Opções de Configuração Opção no Cliente: - Conexões Virtuais Simultâneas (1 no WINDOWS 95/98). - Criptografia - Método de Autenticação PORTAS VPN PARA DISCAGEM Opções no Servidor: - Número de portas VPN - DHCP ou RAS - O cliente pode especificar seu IP (S/N) - Range de IP s - Tipo de Autenticação - Criptografia de Dados (S/N) - Acesso ao servidor ou a toda rede. discado rede PORTAS VPN PARA RECEPÇÃO

20 Conexão PPTP PSTN NAS USUÁRIO REMOTO PPP ISP REDE TELEFÔNICA SERVIDOR EMPRESA PPTP INTERNET PROVEDOR DE ACESSO A INTERNET TUNEL Topologias de Conexão PORTAS VPN PORTAS VPN RAS Acesso apenas a esta máquina WINDOWS 95/98 WINDOWS NT/LINUX RAS Outro Servidor da Rede WINDOWS 95/98 WINDOWS NT WINDOWS 95/98 WINDOWS NT/LINUX O servidor VPN libera acesso a toda rede

21 1) Situação Inicial Exemplo Considere um cliente e um servidor conectados por uma rede TCP/IP. Ambos possuem endereços pré-definidos. IP NORMAL1 IP NORMAL2 SERVIDOR RAS RANGE IP IP VPN1 IP VPN2... INTERNET EXEMPLO: Estabelecimento da Conexão PPTP 2) O cliente disca para o endereço IP do servidor. Nesse processo, o cliente deve fornecer seu login e senha. A conta do usuário deve existir no servidor, e ele deve ter direitos de acesso via dial up. O servidor atribui um IP para o cliente, e reconfigura suas rotas. IP NORMAL2 LOGIN SENHA IP VPN E ROTAS IP NORMAL1 SERVIDOR RAS RANGE IP IP VPN1 IP VPN2... INTERNET

22 IP s de tunelamento Uma conexão PPTP que encapsula protocolos TCP/IP em outro datagrama IP envolve a utilização de 2 pares de IP: IP sem tunelamento cliente: IP NORMAL2 (e.g ) servidor: IP NORMAL1 (eg ) IP com tunelamento cliente: IP VPN2 ( ) servidor: IP VPN1 ( ) Rotas do Cliente antes da Conexão VPN DESTINO GATEWAY INTERFACE INTERNET IP GATEWAY IP NORMAL2 IP NORMAL2 LOOPBACK LOOPBACK REDELOCAL IP NORMAL2 IP NORMAL2 IP GATEWAY IP NORMAL2 IP NORMAL1 INTERNET

23 Rotas do Cliente após a Conexão VPN DESTINO GATEWAY INTERFACE REDE VPN IP VPN2 IP VPN2 IP VPN2 LOOBACK LOOBACK INTERNET IP GATEWAY IP NORMAL2 IP NORMAL2 LOOPBACK LOOPBACK REDELOCAL IP NORMAL2 IP NORMAL2 IP GATEWAY IP NORMAL2 IP NORMAL1 IP VPN2 IP VPN2 INTERNET Rede Virtual Os clientes conectados a rede virtual utilizam o servidor RAS como roteador. VPN SERVIDOR RAS VPN VPN VPN

24 Rotas do Servidor antes da Conexão VPN DESTINO GATEWAY INTERFACE INTERNET IP GATEWAY IP NORMAL1 IP NORMAL1 LOOPBACK LOOPBACK REDELOCAL IP NORMAL1 IP NORMAL1 IP GATEWAY IP NORMAL2 IP NORMAL1 INTERNET Rotas do Servidor após a Conexão VPN DESTINO GATEWAY INTERFACE IP VPN1 LOOBACK LOOBACK IP VPN2 IP VPN1 IP VPN1 IP VPN3 IP VPN1 IP VPN1 IP VPN4 IP VPN1 IP VPN1 INTERNET IP GATEWAY IP NORMAL1 IP NORMAL2 LOOPBACK LOOPBACK REDELOCAL IP NORMAL1 IP NORMAL1 IP VPN2 VPN SERVIDOR RAS IP VPN3 VPN VPN IP VPN4 VPN IP VPN1

25 Comunicação com Tunelamento CLIENTE SERVIDOR RAS CLIENTE IPN2 IPVPN2 IPN1 IPVPN1 IPN3 IPVPN3 IPN2 IPN1 IPVPN2 IPVPN3 IPN1 IPN3 IPVPN2 IPVPN3 Pacotes PPTP A técnica de encapsulamento PPTP é baseada no padrão Internet (RFC 1701 e 1702) denominado: Generic Routing Encapsulation (GRE) O PPTP é conhecido como GREv2, devido as extensões que acrescentou: controle de velocidade da conexão identificação das chamadas.

26 Estrutura do PPTP Um pacote PPTP é feito de 4 partes: Delivery Header: adapta-se ao meio físico utilizado IP Header: endereço IP de origem e destino sem tunelamento GREv2 Header: indentifica qual protocolo foi encapsulado Payload Datagram: pacote encapsulado (IPX, IP, NetBEUI, etc.) Formato Geral de um Pacote PPTP A figura abaixo mostra o formato geral de um pacote PPTP. O conteúdo de cada campo varia de acordo como o meio utilizado e com o protocolo transportado. Delivery Header IP Header GREv2 Header Payload Datagram Protocolo de Enlace IP de tunelamento Protocolo Encapsulado Datagrama do Protocolo Encapsulado

27 Datagramas Tunelados A figura abaixo mostra o que acontece quando um datagrama IP é tunelado através de uma rede local Ethernet, com protocolo TCP/IP. Delivery Header IP Header GREv2 Header Payload Datagram Ethernet Header IP Header GREv2 Header IP Protocolo de Transporte Protocolo de Aplicação IP Origem e Destino do Tunel IP Origem e Destino Final Porta de Controle O estabelecimento de uma conexão PPTP é feito pela porta de controle TCP Esta porte precisa ser liberada no firewall para implantar uma VPN de acesso. > 1024 configuração do link autenticação configuração de rotas TCP 1723 IP: Protocol Type = 2F

28 Exemplo de VPN com Firewall IP_Servidor_VPN > INTERNET FIREWALL: Liberar a porta TCP 1723 no IP = Servidor_VPN Liberar o protocolo PPTP (Protocol Type=2F) para o IP=Servidor_VPN Segurança do PPTP PPTP fonece dois serviços de segurança: Autenticação Criptografia de Dados Diversos tipos de autenticação podem ser utilizadas: CHAP: Standard Encrypted Authentication MS-CHAP: Microsoft Encrypted Authentication Unico Método que Permite Criptografia PAP: Password Authentication Protocol Autenticação Sem Criptografia

29 Autenticação no CHAP 1. Pedido de Login (Identificação) 2. Challenge String 4. VALIDAÇÃO Senha + Challenge String MD5 2. One-Way-Hash(Passord+Challenge String) = RSA s MD5 5 Senha Criptografada 5. OK COMPARAÇÃO Autenticação no MS-CHAP 4. VALIDAÇÃO 1. Pedido de Login (Identificação) Senha + Challenge String 2. Challenge String 2. One-Way-Hash(Passord+Challenge String) = RSA s MD4 MD4 5 Senha Criptografada 5. OK COMPARAÇÃO 6) SENHA => CHAVE SIMÉTRICA RSA RC4 (40 OU 128 BITS) 6) SENHA => CHAVE SIMÉTRICA RSA RC4 (40 OU 128 BITS)

30 Password Authentication Protocol (PAP) Para que o processo de autenticação possa ocorrer, é necessário que o processo de autenticação que seja conhecido pelo cliente e pelo servidor. O método de autenticação PAP é o mais simples de todos. Utiliza passwords transmitidos em texto aberto, e é suportado pela maioria dos servidores PPP utilizados pelos ISP s. PAP não deve ser utilizado em VPN, pois compromete todo processo de segurança da conexão. A única razão de existir é permitir que servidores ou clientes que não suportam CHAP ou MS-CHAP possam estabelecer conexões PPTP. L2TP: Layer Two Tunneling Protocol Baseado nos Protocolos: PPTP L2F As mensagens do protocolo L2TP são de dois tipos: Mensagens de controle: Utilizadas para estabelecer e manter as conexões Mensagens de dados: Utilizadas para transportar informações

31 PPTP: PPTP e L2TP Utiliza uma conexão TCP para negociar o túnel, independente da conexão utilizada para transferir dados. No Windows 2000, por exemplo, o cliente e o servidor utilizam a porta TCP 1723 para negociar os túneis PPTP. Não possui mecanismos fortes de integridade dos pacotes (baseiase apenas no PPP). Túneis são usualmente criados pelo cliente. L2TP: Envia tanto as mensagens de controle quanto os dados encapsulados em datagramas UDP. No Windows 2000, por exemplo, o cliente e o servidor utilizam a porta UDP 1701 para negociar os túneis L2TP. Túneis são usualmente criados automaticamente pelo NAS. Tunelamento L2TP O tunelamento no L2TP é feito com o auxílio do protocolo UDP. Observe como o L2TP é construído sobre o protocolo PPP.

32 Tipos de VPN de Acesso As VPNs de acesso podem ser de dois tipos, dependendo do ponto onde começa a rede segura: A) Iniciada pelo Cliente B) Iniciada pelo Servidor de Acesso a Rede (NAS) Iniciada pelo Cliente PPTP PSTN NAS USUÁRIO REMOTO PPP ISP REDE TELEFÔNICA SERVIDOR EMPRESA INTERNET PROVEDOR DE ACESSO A INTERNET TUNEL

33 Iniciada pelo Servidor de Acesso a Rede (NAS) PPP PPP PSTN NAS USUÁRIO REMOTO PPP ISP REDE TELEFÔNICA SERVIDOR PPTP INTERNET PROVEDOR DE ACESSO A INTERNET TUNEL EMPRESA Conexão L2TP Típica PPP PPP PSTN LAC USUÁRIO REMOTO PPP LNS INTERNET USUÁRIO REMOTO LAC: L2TP Access Concentrator LNS: L2TP Network Server TUNEL L2TP EMPRESA

34 L2TP Possui suporte as seguintes funções: Tunnelamento de múltiplos protocolos Autenticação Anti-spoofing Integridade de dados Certificar parte ou todos os dados Padding de Dados Permite esconder a quantidade real de dados Transportados Não possui suporte nativo para criptografia. SSL: Conclusão Criptografia feita pela aplicação Necessita que as aplicações sejam reescritas VPN Criptografia feita pelo serviço de rede do S.O. É transparente para as aplicações PPTP: Mais simples mas pouco versátil L2TP: Depende de outro protocolo para criptografia IPsec: Muito versátil, mas funciona apenas para IP (se não for combinado com L2TP).

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