ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ: SSL/TLS, , Firewalls, IDS. Β. Μάγκλαρης

Transcript

1 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ: SSL/TLS, , Firewalls, IDS Β. Μάγκλαρης 24/11/2014

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΑΠΕΙΛΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΔΙΚΤΥΩΝ (επανάληψη) Απόκτηση πληροφοριών για το σύστημα: Port Scanning Fingerprinting Μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση Υποκλοπή κωδικών Λάθος διαμορφώσεις (ανοικτά συστήματα) Από μη εξουσιοδοτημένα σημεία (π.χ. ανοιχτά σημεία ασύρματης πρόσβασης) Επιθέσεις Άρνησης Υπηρεσίας (Denial of Service Attacks - DoS) Υποκλοπή και παραποίηση επικοινωνιών Packet sniffing "Man-in-the-Middle" attacks Κακόβουλο λογισμικό (malware) Ιοί, Δούρειοι ίπποι (trojans) Αυτόματα διαδιδόμενοι ιοί (worms)

4 ΕΙΔΗ ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑΣ (επανάληψη) Συμμετρική (Ιδιωτικού Κλειδιού, Private Key Cryptography) Χρήση μοναδικού κλειδιού και από τα δύο μέρη Κρυπτογράφηση με συγκεκριμένου μήκους κομμάτια κειμένου (block cipher) ή ανά bit σε συνεχή ροή δεδομένων (stream cipher) Αλγόριθμοι κρυπτογράφησης: DES, triple DES, RC2, RC4, RC5, IDEA, AES Γρήγορη άλλα έχει προβλήματα στην ασφάλεια διανομής του κλειδιού Έχει πολλαπλή χρήση: Encryption, authentication, non-repudiation Μη Συμμετρική (Δημόσιου Κλειδιού, Public Key Cryptography) Κάθε μέρος έχει ιδιωτικό και δημόσιο κλειδί. Διανέμει το τελευταίο ελεύθερα Αλγόριθμοι κρυπτογράφησης: RSA, Diffie-Hellman Αλγόριθμοι κατακερματισμού (hash functions) για εξαγωγή περίληψης μέρους ή του συνόλου ενός μηνύματος: SHA & SHA-1, MD2, MD4, MD5 Ισχυρά σημεία: Δεν διανέμονται ιδιωτικά κλειδιά μόνο τα δημόσια κλειδιά Αδύνατα σημεία: Αργή στην εκτέλεση Αμφισβήτηση εμπιστοσύνης στα δημόσια κλειδιά: γι' αυτό συνιστάται η εγκατάσταση Αρχών Πιστοποίησης (Certification Authorities, CA) και οργανωμένων υποδομών Δημοσίου Κλειδιού (Public Key Infrastructures, PKI) Έχει πολλαπλή χρήση: Encryption, authentication, non-repudiation

5 ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ: Confidentiality (επανάληψη) Αποστολέας A και Παραλήπτης Π έχουν ανταλλάξει Δημόσια Κλειδιά (π.χ. με Ψηφιακό Πιστοποιητικό από Certification Authority CA selfsigned ή υπογραμμένο από 3 ης έμπιστη οντότητα Third Trusted Party TTP, στα πλαίσια αρχιτεκτονικής Public Key Infrastructure PKI) Κρυπτογράφηση: Με το Δημόσιο Κλειδί του Π Αποκρυπτογράφηση: με το Ιδιωτικό Κλειδί του Π Αποστολέας Α Δημόσιο Κλειδί Π Μετάδοση Παραλήπτης Π Ιδιωτικό Κλειδί Π Μήνυμα Αλγόριθμος Κρυπτογραφημένο Μήνυμα Κρυπτ. Μήνυμα Αλγόριθμος Αρχικό Μήνυμα

6 ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ: Sender Authentication / Non Repudiation Message Integrity (επανάληψη) Ψηφιακή Υπογραφή (Digital Signature) μηνύματος από Αποστολέα Α: Κρυπτογράφηση με το Ιδιωτικό Κλειδί του Α περίληψης του μηνύματος που προκύπτει με αλγόριθμο κατακερματισμού (hashing algorithm). Επιβεβαίωση (authentication) ταυτότητάς του Α, χωρίς δυνατότητά του άρνησης αποστολής (non-repudiation) & επιβεβαίωση μη αλλοίωσης του μηνύματος (message integrity) με βάση την σύγκριση στον Παραλήπτη Π: Ψηφιακής Υπογραφής, αποκρυπτογραφημένης με το γνωστό Δημόσιο Κλειδί του Α Νέας περίληψης του ληφθέντος (μη κρυπτογραφημένου) κυρίως μηνύματος, δημιουργημένης στον Π με τον ίδιο γνωστό αλγόριθμο κατακερματισμού Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Αλγόριθμος Κατακερματισμού Μήνυμα Περίληψη Μηνύματος (Hash) Μετάδοση Αλγόριθμος Κρυπτογραφίας Σύγκριση Αλγόριθμος Κατακερματισμού (Hashing Algorithm) Ιδιωτικό Κλειδί Α Digital Signature Δημόσιο Κλειδί Α

7 ΨΗΦΙΑΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ (επανάληψη) 7

8 ΨΗΦΙΑΚΑ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ Χ (επανάληψη) Αν συνοδεύουν υπογραμμένο μήνυμα, βεβαιώνουν τη γνησιότητα του Δημοσίου Κλειδιού του αποστολέα (subject) κατά μια Τρίτη Έμπιστη Οντότητα TTP - Third Trusted Party: Την Αρχή Πιστοποίησης, Certification Authority CA Αν χρειάζεται και έλεγχος του Δημοσίου Κλειδιού της CA, μπορεί να αποστέλλεται και 2 ο (ή και 3 ο, 4 ο πιστοποιητικό) από ιεραρχικά δομημένες CA Η CA υπογράφει ένα ψηφιακό πιστοποιητικό με το Ιδιωτικό Κλειδί της. Το Δημόσιο Κλειδί της (ανώτερης) CA πρέπει να είναι γνωστό στους παραλήπτες (π.χ. ενσωματωμένο στον Web browser) ή αποδεκτό λόγω σχέσης εμπιστοσύνης (π.χ. σε περιπτώσεις Self-Signed CA)

9 ΜΕΙΚΤΟ ΣΧΗΜΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΙΔΙΩΤΙΚΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ (επανάληψη) Συνδυασμός που αξιοποιεί τα πλεονεκτήματα και των 2 σχημάτων σε 2 φάσεις ανά σύνοδο (session) ή μήνυμα: Φάση hand-shaking (αρχική φάση) Ταυτοποίηση (Authentication) άκρων επικοινωνίας μέσω Public Key Cryptography Δημιουργία (συμμετρικών) κλειδιών ανά σύνοδο με ανταλλαγή κρυπτομηνυμάτων (και τυχαίων ακολουθιών pseudo random) μέσω Public Key Cryptography Φάση μετάδοσης δεδομένων σύνδεσης (1 έως πολλά πακέτα) Χρήση συμμετρικής κρυπτογραφίας για περαιτέρω ανταλλαγή πακέτων με δεδομένα που αφορούν στη σύνοδο Κυρίαρχο σχήμα στο Internet Secure Shell, SSH: Ταυτοποίηση & κρυπτογράφηση από άκρο σε άκρο, π.χ PuTTY (ασφαλής σύνοδοςtelnet, client SSH Server), SFTP Secure Sockets Layer, SSL: Ταυτοποίηση Web server από τους χρήστες clients μέσω του γνωστού Public Key του server & μετάδοση πακέτων με συμμετρική κρυπτογραφία, π.χ. https (http over SSL over TCP), imaps (IMAP over SSL over TCP), OpenVPN (απαιτείται OpenVPN server και προεγκατεστημένο client S/W)

10 ΜΕΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΣΦΑΛΟΥΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ (SSL/TLS - Secure Sockets Layer / Transport Layer Security) 1 η Φάση: Handshaking Ο χρήστης (User) U λαμβάνει γνώση του Δημοσίου Κλειδιού του εξυπηρετητή (Server) S με Ψηφιακό Πιστοποιητικό από Certification Authority CA self-signed ή υπογραμμένο από 3 ης έμπιστη οντότητα Third Trusted Party TTP, στα πλαίσια αρχιτεκτονικής Public Key Infrastructure PKI Ο U δημιουργεί Κοινό Συμμετρικό Κλειδί με τυχαίο αλγόριθμο και το κοινοποιεί στον S κρυπτογραφημένο με το Δημόσιο Κλειδί του S 2 η Φάση: Κρυπτογραφημένος Διάλογος με Κοινό Συμμετρικό Κλειδί Γρήγορη συμμετρική κρυπτογραφία σε Secure Channel μεταξύs U (το Συμμετρικό Κλειδί ισχύει μόνο για το συγκεκριμένο session) ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Ο U δεν απαιτείται να έχει Πιστοποιητικό με Δημόσιο Κλειδί (ψηφιακή υπογραφή), μόνο ο S (Server Based Authentication) Αν απαιτείται Ταυτοποίηση Εξουσιοδότηση του U από τον S (Client & Server Based Authentication) απαιτείται μετάδοση από το secure channel Digital Identity του Client (συνήθως User_Name/Password ή όπου υπάρχουν Client Certificates) έλεγχος στον S σε Βάση Δεδομένων Χρηστών (με πρωτόκολλο LDAP - TCP π.χ. για εφαρμογές Web, Mail και με πρωτόκολλο RADIUS UDP αν μεσολαβεί Remote Access Server π.χ. για πρόσβαση DSL, WiFi 10 roaming )

11 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (1/2) UA 1 MTA 1 (Session 1) User Agent Message Transfer Agent SMTP (TCP Session 1) Δυνατότητα SSL/TLS security MTA 1 MTA 2 (Session 2) SMTP (TCP Session 2) Δυνατότητα κρυπτογράφησης (αν υποστηρίζεται από το Μail S/W π.χ. sendmail) MTA 2 (Mail Server) UA 2 (Session 3) Πρωτόκολλα POP/IMAP (TCP Session 3) Δυνατότητα SSL/TLS 11

12 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (2/2) 12

13 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ (1/3) Firewalls Τι είναι ένα Firewall: "Ένα σύστημα ή συνδυασμός συστημάτων που ελέγχουν την πρόσβαση και παρέχουν έναν βαθμό ασφάλειας μεταξύ δικτύων" Marcus J. Ranum, δημιουργός του πρώτου firewall Λειτουργία Δρομολογητής που ελέγχει την κίνηση (Screening router / Bastion Host). Μπορεί να συνδυαστεί με την ύπαρξη ιδιωτικών εσωτερικών διευθύνσεων και μετάφραση στο σύνορο (Network Address Translation). Ο πιο απλός Firewall είναι ο δρομολογητής με σωστά στημένες ACLs Για να χρησιμοποιήσουμε Firewall χρειάζεται να σχεδιαστεί κατάλληλα το δίκτυο, σύμφωνα με τις πολιτικές ασφαλείας

14 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ (2/3) Firewalls Βασικοί κανόνες <RuleGroup> <Action> Deny ή Allow <Protocol> IP, TCP, UDP, ICMP, κ.λπ. <SrcPort> <DstPort> <SrcIP> <SrcMask> Πηγή - Ξεχωριστές διευθύνσεις IP ή ομαδοποιήσεις τους <DstIP> <DstMask> Προορισμός Παράδειγμα (από δρομολογητή Cisco): access-list 100 permit tcp any host eq 80 Οι σύγχρονοι Firewall έχουν πολλά επιπλέον χρήσιμα χαρακτηριστικά Γραφικό περιβάλλον Ορισμό ομάδων κανόνων Ορισμό περιοχών προστασίας και ομάδων χρηστών Διαδικασία ενημέρωσης κανόνων μέσω εξυπηρετητών και σύμφωνα με τις εταιρικές πολιτικές ασφαλείας κ.λπ.

15 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ (3/3) Firewalls Πολιτικές πρόσβασης Απαγόρευση όλων των συνδέσεων πλην εξαιρέσεων ("Deny unless allowed") χρησιμοποιείται για ισχυρή προστασία, συνήθως στην εισερχόμενη κίνηση ενός δικτύου. Διέλευση όλων πλην εξαιρέσεων ("Allow unless denied") δίνει μεγαλύτερη ελευθερία Επιπλέον: Διέλευση κίνησης που έχει ήδη ολοκληρώσει το TCP Three Way Handshake (Established) Απαγόρευση πακέτων που δεν έχουν τις προβλεπόμενες διευθύνσεις προέλευσης (προστασία από το spoofing)

16 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (1/3) Διαδίκτυο Δρομολογητής Πρόσβασης Firewall Εσωτερικό Δίκτυο

17 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (2/3) Διαδίκτυο Δρομολογητής Πρόσβασης Firewall Το Firewall αποτελεί το σημείο υλοποίησης της πολιτικής ασφάλειας του οργανισμού: Έλεγχος συνδέσεων Έλεγχος πρόσβασης ανά περιοχή Εσωτερικό Δίκτυο Web Άλλες Υπηρεσίες "Αποστρατικοποιημένη Ζώνη" Demilitarized Zone - DMZ Παρέχει αυξημένη πρόσβαση σε κάποια συστήματα του δικτύου χωρίς να θέτει σε κίνδυνο το υπόλοιπο

18 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (3/3) Διαδίκτυο Δρομολογητής Πρόσβασης Το Firewall υλοποιεί πολιτικές πρόσβασης ανάμεσα στα διάφορα τμήματα του οργανισμού Web Server Εσωτερικό Δίκτυο (2) Mail Server X Firewall / NAT Πραγματικές διευθύνσεις Reverse Web Proxy Mail Relay Εσωτερικό Δίκτυο (1) Μη πραγματικές Διευθύνσεις IP, τύπου 10.1.x.x

19 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (1/4) Intrusion Detection Systems IDS Τα υπολογιστικά συστήματα, ασχέτως κατασκευαστή και λειτουργίας, είναι ευάλωτα σε πολλαπλές απειλές, η δε πλήρης εξασφάλιση τους είναι τεχνικά δύσκολη και οικονομικά ασύμφορη. Ένα IDS παρακολουθεί το περιβάλλον στο οποίο είναι εγκατεστημένο Υπολογιστικό σύστημα (Host based IDS) Δίκτυο (Network Based IDS) Μεθοδολογίες ανίχνευσης Σύγκριση των στοιχείων που συλλέγονται με συγκεκριμένες "υπογραφές" ("signatures") γνωστών περιστατικών ασφαλείας Misuse Detection Στατιστική ανάλυση κάποιων παραμέτρων ώστε να αναγνωριστεί η απόκλιση από τις συνηθισμένες τιμές τους Anomaly Detection

20 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (2/4) Το IDS Snort Σύστημα IDS που παρακολουθεί την κίνηση στο δίκτυο αναζητώντας υπογραφές γνωστών επιθέσεων στα πακέτα που παρακολουθεί. Εγκατάσταση σε σημείο απ' όπου διέρχεται η κίνηση του δικτύου Οι υπογραφές περιγράφονται με κανόνες που εισάγονται στο σύστημα Σύστημα ανοιχτού κώδικα (Open Source Project) Υποστήριξη επεκτάσεων (plugins) για πρόσθετη λειτουργικότητα Παράδειγμα κανόνα (προσπάθεια παράνομης εκτέλεσης εντολών με το cmd.exe στον εξυπηρετητή WEB-IIS): alert tcp $EXTERNAL_NET any -> $HTTP_SERVERS $HTTP_PORTS (msg:"web-iis cmd.exe access"; flow:to_server,established; uricontent:"cmd.exe"; classtype:web-application-attack;)

21 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (3/4) Βασική Αρχιτεκτονική IDS

22 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (4/4) Παράμετροι Αποτίμησης Ποιότητας IDS Ακρίβεια: Τί συχνότητα εμφάνισης έχουν οι εσφαλμένα θετικές ανιχνεύσεις (false positives) δηλαδή η θεώρηση νόμιμων λειτουργιών ως επιθέσεις Απόδοση: Πόσο γρήγορα μπορεί να συλλέξει στοιχεία και να επεξεργαστεί αναφορές. Ειδικά σε περιπτώσεις όπου υπάρχει μεγάλη ροή πληροφορίας (π.χ. συστήματα NIDS που παρακολουθούν δικτυακές συνδέσεις υψηλής ταχύτητας) Πληρότητα Ανίχνευσης: Το ποσοστό επιθέσεων που θα καταφέρει να ανιχνεύσει. Αντοχή σε επιθέσεις προς το ίδιο το σύστημα IDS Ταχύτητα κατάληξης σε συμπεράσματα

23 ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Αντιμετώπιση (Mitigation) Επιθέσεων DDoS

24 ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Πηγές Πληροφοριών για τη Κατάσταση Δικτύου Υπάρχουσες τεχνικές παθητικής παρακολούθησης δικτύων: Packet capture SNMP Netflow Διάφοροι περιορισμοί: ευκολία χρήσης, χρονική ακρίβεια, δυνατότητες μέτρησης, απαιτούμενοι πόροι (υπολογιστική ισχύς, μνήμη)

25 ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Ανίχνευση Επίθεσης TCP SYN Τα μετρικά bps, pps δεν είναι πάντα αποτελεσματικά. Καλό μετρικό είναι SFR (μέτρηση με packet capture) και πλήθος flows με μόνο SYN flag (μέτρηση με Netflow) λόγω συμμετρίας του TCP.

26 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.