Ασφάλεια (PGP)

Ασφάλεια e-mail (PGP) Τμήμα Μηχ. Πληροφορικής ΤΕΙ Κρήτης Ασφάλεια e-mail (PGP) 1

Ασφάλεια email Το email είναι μία από τις πλέον χρήσιμες και διαδεδομένες υπηρεσίες δικτύου Η αποστολή των email δεν είναι ασφαλής σήμερα Είναι δυνατό να διαβαστεί κατά τη μεταφορά του Καθώς και από μη εξουσιοδοτημένους χρήστες στους ενδιάμεσους κόμβους ή στον προορισμό (π.χ. email server administrator) Το περιεχόμενο του email είναι δυνατό να τροποποιηθεί από μη εξουσιοδοτημένους χρήστες Η ταυτότητα του αποστολέα είναι δυνατό να είναι ψευδής Η ευρεία χρήση του email γίνεται αντικείμενο εκμετάλλευσης από επιτιθέμενους Αποκάλυψη ευαίσθητων πληροφοριών Μετάδοση ιών Ασφάλεια e-mail (PGP) 2

Ασφάλεια email Εμπιστευτικότητα μηνύματος (confidentiality) Προστασία για τη μη γνωστοποίηση του περιεχομένου σε μη εξουσιοδοτημένους χρήστες Αυθεντικότητα αποστολέα (authentication) Πιστοποίηση της ταυτότητας του αποστολέα ότι είναι όντος αυτός που φαίνεται στο μήνυμα Ακεραιότητα μηνύματος (message integrity) Προστασία από τροποποίηση του περιεχομένου Μη άρνηση αποστολής (non-repudiation) Προστασία από άρνηση αποστολής του μηνύματος από τον αποστολέα Ασφάλεια e-mail (PGP) 3

PGP (Pretty Good Privacy) Είναι ευρέως διαδεδομένο και αποτελεί de facto πρότυπο για εφαρμογές email Παρέχει εμπιστευτικότητα και αυθεντικότητα Εφαρμογές Email Αποθηκευμένα αρχεία στον δίσκο ημιουργός του ο Philip R. Zimmerman Ακτιβιστής υπέρ της ελεύθερης χρήσης της κρυπτογραφίας 1991 Ασφάλεια e-mail (PGP) 4

PGP H δημοτικότητα οφείλεται στo ότι Βασίζεται σε γνωστούς αλγόριθμους ιατίθεται δωρεάν (επιπλέον διατίθεται και εμπορικά) Τρέχει σε όλες τις πλατφόρμες (Windows, Mac, Unix, κλπ) εν έχει σχεδιαστεί από κυβερνήσεις ή άλλους οργανισμούς προτύπων Ο δημιουργός του δέχθηκε διώξεις βασισμένες στο νόμο περί απαγόρευσης εξαγωγής κρυπτογραφικών προϊόντων Ασφάλεια e-mail (PGP) 5

PGP - Αυθεντικότητα Ο αποστολέας ημιουργεί το μήνυμα Με το SHA-1 υπολογίζεται το 160-bit hash του μηνύματος Το hash κρυπτογραφείται με το ιδιωτικό κλειδί του αποστολέα και επισυνάπτεται στο μήνυμα (RSA/SHA, DSS/SHA) Ο παραλήπτης Αποκωδικοποιεί το hash με το δημόσιο κλειδί του αποστολέα Ο παραλήπτης υπολογίζεται το 160-bit hash του μηνύματος και το συγκρίνει με το αποκωδικοποιημένο hash Εάν τα δύο συμπίπτουν τότε το μήνυμα γίνεται δεκτό σαν αυθεντικό Ασφάλεια e-mail (PGP) 6

PGP - Εμπιστευτικότητα Ο αποστολέας δημιουργεί το μήνυμα και ένα τυχαίο αριθμό 128-bit ο οποίος θα χρησιμοποιηθεί σαν session key μόνο για αυτό το μήνυμα Ο αριθμός αυτός προέρχεται από είσοδο με τυχαία χαρακτηριστικά (π.χ. χρονικές καθυστερήσεις στο πάτημα πλήκτρων του πληκτρολογίου) Το μήνυμα κωδικοποιείται χρησιμοποιώντας το session key και έναν από τους αλγόριθμους CAST-128 / IDEA-128 / 3DES-168 Το session key κρυπτογραφείται με το δημόσιο κλειδί του παραλήπτη και επισυνάπτεται στο μήνυμα Ο παραλήπτης με το ιδιωτικό του κλειδί αποκρυπτογραφεί το session key Με το session key αποκρυπτογραφεί το μήνυμα Ασφάλεια e-mail (PGP) 7

PGP Αυθεντικότητα & Εμπιστευτικότητα Και οι δύο προηγούμενες διαδικασίες εφαρμόζονται στο ίδιο μήνυμα ημιουργία υπογραφής και επισύναψη στο μήνυμα Κρυπτογράφηση του μηνύματος και της υπογραφής Επισύναψη του session key (κωδικοποιημένου με το δημόσιο κλειδί του παραλήπτη) Ασφάλεια e-mail (PGP) 8

PGP - Συμπίεση Η συμπίεση έχει τα παρακάτω οφέλη Μειώνει τον απαιτούμενο χώρο αποθήκευσης Μειώνει το χρόνο αποστολής Μειώνει την πιθανότητα κρυπτανάλυσης Το PGP συμπιέζει το μήνυμα μετά την υπογραφή αλλά πριν την κωδικοποίηση Η παραπάνω σειρά στη διαδικασία είναι σημαντική Το μήνυμα αποθηκεύεται ασυμπίεστο και η υπογραφή είναι δυνατό να εξακριβωθεί οποιαδήποτε στιγμή στο μέλλον Ο αλγόριθμος συμπίεσης είναι ο ZIP Ασφάλεια e-mail (PGP) 9

PGP Αυθεντικότητα/Εμπιστευτικότητα Ασφάλεια e-mail (PGP) 10

PGP Αυθεντικότητα/Εμπιστευτικότητα Ασφάλεια e-mail (PGP) 11

PGP Συμβατότητα email To PGP στέλνει binary δεδομένα (π.χ. κρυπτογραφημένο μήνυμα, κλπ) Όμως αρκετοί διανομείς email έχουν σχεδιαστεί μόνο για text Για αυτό το λόγο το PGP κωδικοποιεί τα binary δεδομένα σε εκτυπώσιμους ASCII χαρακτήρες Χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο radix-64 Απεικονίζει 3 bytes (24 bits) σε 4 bytes (32 bits), καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε εκτυπώσιμους χαρακτήρες Το μήνυμα αυξάνει σε μέγεθος κατά 33% Ασφάλεια e-mail (PGP) 12

PGP Συμβατότητα email Ασφάλεια e-mail (PGP) 13

PGP Συμβατότητα email Ασφάλεια e-mail (PGP) 14

PGP Κατάτμηση Συχνά το μέγιστο επιτρεπόμενο μέγεθος μηνύματος περιορίζεται στα 50,000 octets Μεγαλύτερα μηνύματα χωρίζονται σε μικρότερα τμήματα Το PGP αυτόματα χωρίζει σε κομμάτια ένα μήνυμα το οποίο είναι πολύ μεγάλο Ο παραλήπτης αφαιρεί όλες επικεφαλίδες όλων των e-mail που περιέχουν τα τμήματα του μηνύματος τα οποία στο τέλος τα συναρμολογεί όλα μαζί Ασφάλεια e-mail (PGP) 15

PGP Σχέδιο μηνύματος Ασφάλεια e-mail (PGP) 16

PGP Αποστολή μηνύματος Ασφάλεια e-mail (PGP) 17

PGP Αποστολή μηνύματος Ο αποστολέας ακολουθεί τα παρακάτω βήματα Υπογραφή του μηνύματος Με χρήση του passphrase που αποκωδικοποιεί το ιδιωτικό κλειδί Κρυπτογράφηση του μηνύματος ημιουργία συμμετρικού κλειδιού Κρυπτογράφηση του μηνύματος με χρήση του συμμετρικού κλειδιού Κρυπτογράφηση του συμμετρικού κλειδιού με χρήση του δημόσιου κλειδιού του παραλήπτη Ασφάλεια e-mail (PGP) 18

PGP Λήψη μηνύματος Ασφάλεια e-mail (PGP) 19

PGP Ακύρωση δημόσιου κλειδιού Ο ιδιοκτήτης ενός κλειδιού μπορεί να εκδώσει ένα πιστοποιητικό ακύρωσης (revocation certificate) για ένα από τα κλειδιά του Το πιστοποιητικό αυτό είναι το ίδιο με ένα πιστοποιητικό υπογραφής με μόνη διαφορά την παρουσία του πεδίου «ακύρωση» Είναι απαραίτητο το πιστοποιητικό αυτό να υπογράφεται από το ιδιωτικό κλειδί του χρήστη Ασφάλεια e-mail (PGP) 20

PGP Σχέδιο αρχείων κλειδιών Κάθε χρήστης του PGP έχει ένα ζευγάρι από αρχεία στο δίσκο του Το public-key ring περιέχει όλα τα δημόσια κλειδιά άλλων PGP χρηστών ταξινομημένα με το key ID Το private-key ring περιέχει το δημόσιο/ιδιωτικό ζευγάρι κλειδιών του χρήστη ταξινομημένα με το key ID Το ιδιωτικό κλειδί είναι κωδικοποιημένο με ένα κλειδί που προέρχεται από το passphrase Το key ID είναι τα τελευταία 64 bits του κλειδιού και είναι σχεδόν βέβαιο ότι τα bits αυτά θα αντιστοιχούν στο κλειδί με μοναδικό τρόπο Ασφάλεια e-mail (PGP) 21

PGP Σχέδιο αρχείων κλειδιών Ασφάλεια e-mail (PGP) 22

PGP Δίκτυο εμπιστοσύνης Οι χρήστες του PGP δεν εξαρτώνται από κάποιο Πάροχο Πιστοποίησης (CA) ο οποίος εκδίδει πιστοποιητικά για δημόσια κλειδιά Στο PGP κάθε χρήστης είναι ο ίδιος CA Υπογράφει κλειδιά άλλων χρηστών τους οποίους γνωρίζει Έτσι σχηματίζεται ένα δίκτυο εμπιστοσύνης ( web of trust ) Ο χρήστης εμπιστεύεται τα κλειδιά που έχει υπογράψει Επίσης εμπιστεύεται κλειδιά που έχουν υπογράψει άλλοι εφόσον στην αλυσίδα των υπογραφών υπάρχει κάποιο κλειδί που εμπιστεύεται Ασφάλεια e-mail (PGP) 23

PGP Δίκτυο εμπιστοσύνης Ασφάλεια e-mail (PGP) 24

PGP Κρυπτογραφημένο Μήνυμα From president@whitehouse.gov Wed May 18 15:33:50 1994 Date: Thu, 6 July 95 04:49:54 EDT X-Ph: V4.3@argus.cso.uiuc.edu From: "William J. Clinton" Subject: Re: your secret assignment To: a-cain@uiuc.edu -----BEGIN PGP MESSAGE----- Version: 2.6.2 hgwdyxycvtjttgkbawcmpi/jmfuetmmanx3tgzs9pmebmqw7fojovfxfgth2jo t1yrib3dwkd8w7kiaxwfce11smkudyqoyqbadfbq+c9ekazobkocfpcy4hd H0ZPxqrBVO5WkJ5hOfh2h0Fif2mAAABb+SLLdZSUMSrLCf3IJpYcts7E9aFHK mwtzt4iqundd42hvrton/tlytqndjzttho36gowah7/wnjy8rbxhoosymzigjko WwK33EE3H5BO4DgkxckGNhH9WjtdDKQ92icIcA/ORPmyl/4O72pscJr186u0x Riyhu04LvRxsFQqzjWJjARaELKVCPwhg/W/QhlH3t7olK83yzEiRu5P/JyxPzRey Ec1MAYhLR57rsXwJyChhUgHcCAeRsPcMVKHW4wg1T7zNUcfKu2KzlYGkvg3 okgg8jz7juixdncjkcn0divuokqhah5ewcli1l9qepqxyq3v6xd/dxwlyhws52 owjeu73npmnh9j6scbdaicpi==lnfq -----END PGP MESSAGE----- Ασφάλεια e-mail (PGP) 25

PGP Ψηφιακά Υπογεγραμμένο Μήνυμα -----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE----- Dear Alice: I'm getting very tired of cryptographers talking about us behind our back. Why can't they keep their nosesin their own affairs?! Really, it's enough to make me paranoid. Sincerely, Bob -----BEGIN PGP SIGNATURE----- Version: 2.6.2 iqb1awubl4xfs2f2hfbsu7rpaqeqsqmavo3meturtunlblzcj9/u8ooqg/t7iq cjvzmedbcfdr6ah8sermv+3vrid64o2h2xwlkawpfvcc+2v5pba+bpvd86kip1 xrfie3ipmdnmayp+ivbxxbpvelundzzw7ire=xvrc -----END PGP SIGNATURE----- Ασφάλεια e-mail (PGP) 26

PGP Κρυπτογράφηση & Υπογραφή Ασφάλεια e-mail (PGP) 27

Εκδόσεις του PGP MIT v6.5.8 free version http://web.mit.edu/network/pgp.html www.pgp.com PGP desktop v9.0 released on 09/05/2005 http://www.pgpi.org/ GnuPG - GNU Privacy Guard Συμβατό με το RFC2440 (IETF OpenPGP working group) www.ietf.org/html.charters/openpgp-charter.html v1.9.16 (S/MIME) released on 21/04/2005 http://www.gnupg.org/ Κάποια από τα παραπάνω είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν σαν plug-ins σε γνωστά προγράμματα για διαχείριση email Ασφάλεια e-mail (PGP) 28

PGP 6.5.8 Ασφάλεια e-mail (PGP) 29

PGP Server Ασφάλεια e-mail (PGP) 38