ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΕΜΠΟΡΙΟ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Β. Μάγκλαρης 26/05/2011

ΘΕΜΑΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Είδη Απειλών και Επιθέσεων Προστασία –Πολιτικές –Αρχιτεκτονικές Ελέγχου Πρόσβασης (Authorization & Authentication Infrastructures - ΑΑΙ) & Διαχείρισης Δημοσίων Κλειδιών (Public Key Infrastructures - PKI) –Εργαλεία (Access Control Lists – ACL’s, Firewalls) –Συστήματα Εντοπισμού Επιθέσεων (Intrusion Detection Systems – IDS) & Ανωμαλιών (Anomaly Detection Systems) Κρυπτογραφία Η σίγουρη μέθοδος εξασφάλισης ενός δικτύου:

ΑΠΕΙΛΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΔΙΚΤΥΩΝ 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)

ΤΑΥΤΟΤΗΤΑ ΧΡΗΣΤΗ Μη Εξουσιοδοτημένη Πρόσβαση Ταυτότητα χρήστη (user Global ID – GID): –Μία ταυτότητα αντιστοιχεί σε ένα χρήστη –Πολλαπλές ταυτότητες μπορεί να συνυπάρχουν σε διαφορετικούς παρόχους …. –Ταυτοποίηση χρήστη: Με μόνο Με ψηφιακό πιστοποιητικό σε κατάλογο χρήστη (ανά σύνοδο - session ή αποθηκευμένο σε κατάλογο χρηστών LDAP στο home organization ενός χρήστη) –Ταυτοποίηση & Εξουσιοδοτήσεις Χρήστη: Ιδανικά σε Authorization & Authentication Infrastructure, AAI με δυνατότητες περιαγωγής (roaming) του user_profile –Κίνδυνοι υποκλοπής από την μεταφορά του user_profile μέσα στο Internet: Περιορισμός της ελάχιστης δυνατής πληροφορίας (π.χ. μέσω των home organizations) Κίνδυνοι υποκλοπής –"Αδύναμοι" κωδικοί & πρωτόκολλα - one time passwords? –Κακή προστασία μετάδοσης (π.χ. επικοινωνίες χωρίς κρυπτογράφηση, ανεπαρκώς φυλασσόμενες εγκαταστάσέις) –Φυσική απώλεια (PDA κλπ.) –«Social Engineering»

ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ ΑΡΝΗΣΗ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ (1) Denial of Service Attacks - DoS Επιθέσεις που έχουν σκοπό να αποτρέψουν τη χρήση ενός συστήματος από όλους –Εκμεταλλεύονται προβλήματα του λογισμικού (`Operating System ή εφαρμογές εξυπηρετητών) - Software Exploits –Θεωρητικά κινδυνεύει οποιοδήποτε σύστημα είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο Δρομολογητές και άλλες δικτυακές συσκευές επίσης ευάλωτες –Και ένα μοναδικό πακέτο αρκεί σε κάποιες περιπτώσεις για να θέσει εκτός λειτουργίας κάποιο τρωτό σύστημα –Δεν γίνονται προσπάθειες παραβίασης ή υποκλοπής στοιχείων –Απόκρυψη του επιτιθέμενου με παραποίηση της διεύθυνσης αποστολέα στο πακέτο Χρησιμοποίηση: Διαμάχες hackers, επίδειξη ικανοτήτων, εκδίκηση, κυβερνοπόλεμος

ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ ΑΡΝΗΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ (2) Denial of Service Attacks - DoS Επιθέσεις εξάντλησης πόρων –Εξάντληση υπολογιστικών ή δικτυακών πόρων –Χρήση μεγάλου αριθμού νόμιμων δικτυακών κλήσεων –Σε κάποιες περιπτώσεις χρησιμοποίηση περισσότερων του ενός συστημάτων επίθεσης – Επιθέσεις Ενίσχυσης (Amplification Attacks) Επόμενο βήμα: Κατανεμημένες Επιθέσεις Άρνησης Υπηρεσίας – Distributed Denial of Service Attacks – DDoS –Χρήση πολλών "ελεγχόμενων" υπολογιστών από τον επιτιθέμενο Bots "Αυτόματη" παραβίαση και έλεγχος τους Συνεχίζουν να λειτουργούν χωρίς ο χρήστης τους να αντιλαμβάνεται διαφορά –Ιεραρχία ελέγχου τους με ενδιάμεσα στάδια (attack masters)

ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ ΤΥΠΟΥ "Smurf" Επιτιθέμενος Μη ασφαλισμένο δίκτυο ICMP Echo request Destination: LAN broadcast Source: victim.host Διαχειριστικό Πρόβλημα: Επιτρέπεται το ping στη διεύθυνση broadcast Στόχος (web Server) victim.host ICMP Echo reply Destination:victim.host ICMP Echo reply Destination:victim.host ICMP Echo reply Destination:victim.host

ΕΠΙΘΕΣΕΙΣ Distributed DoS (DDoS) Διαχειριστικό Πρόβλημα: Λειτουργία κακόβουλου λογισμικού Δίκτυο Στόχος " Ζόμπι" ή "bots" Attack Agents X Attack Master Attack Master Επιτιθέμενος Διαχειριστικό Πρόβλημα 2: Επιτρέπονται πακέτα με παράνομη διεύθυνση προέλευσης

ΥΠΟΚΛΟΠΗ & ΠΑΡΑΠΟΙΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (1) ΥΠΟΚΛΟΠΗ & ΠΑΡΑΠΟΙΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (1) Packet sniffing –Μπορεί να συμβεί σε δίκτυα με Hub, μη ασφαλισμένα ασύρματα δίκτυα ή σε περιπτώσεις υπερφόρτωσης του MAC Table ενός Switch –Κάθε πληροφορία που κυκλοφορεί μη κρυπτογραφημένη είναι διαθέσιμη σε αυτόν που παρακολουθεί Telnet passwords Web passwords Οικονομικά και προσωπικά στοιχεία (π.χ. προσωπικά , αριθμοί πιστωτικών καρτών κ.λπ.) "Man-in-the-Middle" attacks –Κάποιος μπορεί να παρεμβληθεί σε μια επικοινωνία και είτε να υποκλέψει τα στοιχεία είτε να "υποκριθεί" ότι είναι κάποιος τρίτος φορέας ARP "poisoning" TCP "session hijacking" DNS "poisoning" – URL redirection

ΥΠΟΚΛΟΠΗ & ΠΑΡΑΠΟΙΗΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (2) Λύσεις –Χρήση κρυπτογραφίας Αντικατάσταση του telnet με SSH (Secure Shell) Κρυπτογραφημένη έκδοση του IMAP για Γνώση των αδυναμιών των δικτυακών εφαρμογών (αποφυγή μετάδοσης κρισίμων δεδομένων χωρίς κρυπτογράφηση) –Χρήση ψηφιακών πιστοποιητικών (certificates) Προσφέρουν κρυπτογραφία και ταυτοποίηση (επιβεβαίωση ταυτότητας) –Προσοχή στην επιλογή των σημείων σύνδεσης: Αν χρησιμοποιείται hub χωρίς δυνατότητες διαχείρισης Αν χρησιμοποιείται ασύρματη σύνδεση WiFi προτείνονται οι εξής εναλλακτικοί τρόποι ελέγχου πρόσβασης: –Αρχική σύνδεση (ελαφρά κρυπτογραφημένη WPA, WEP) μόνο σε τοπική σελίδα Web εξουσιοδότησης & ταυτοποίησης (authorization & authentication). Η σύνδεση ανοίγει στο Internet με user_name, password –Access Lists εξουσιοδοτημένων διευθύνσεων MAC –Πρωτόκολλο X βασισμένο σε καταλόγους authorized χρηστών LDAP και προ-εγκατεστημένο λογισμικό (certificate) στον Η/Υ

ΕΙΔΗ ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑΣ 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

ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ: Confidentiality Αποστολέας A και Παραλήπτης Π έχουν ανταλλάξει Δημόσια Κλειδιά (π.χ. 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) –Κρυπτογράφηση: Με το Δημόσιο Κλειδί του Π –Αποκρυπτογράφηση: με το Ιδιωτικό Κλειδί του Π ΜήνυμαΚρυπτογραφημένο Μήνυμα Κρυπτ. Μήνυμα Αρχικό Μήνυμα Μετάδοση Ιδιωτικό Κλειδί Π Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Αλγόριθμος Δημόσιο Κλειδί Π

ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ: Sender Authentication / Non Repudiation – Message Integrity 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 Μήνυμα Μετάδοση Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Αλγόριθμος Κατακερματισμού (Hashing Algorithm) Περίληψη Μηνύματος (Hash) Ιδιωτικό Κλειδί Α Αλγόριθμος Κρυπτογραφίας Αλγόριθμος Κατακερματισμού Σύγκριση Δημόσιο Κλειδί Α Digital Signature

ΨΗΦΙΑΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ ΨΗΦΙΑΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ 14

ΨΗΦΙΑΚΑ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ Χ 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)

ΜΕΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ (SSL/TLS - Secure Sockets Layer / Transport Layer Security) 16 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 στονS κρυπτογραφημένο με το Δημόσιο Κλειδί του S 2 η Φάση: Κρυπτογραφημένος Διάλογος με Κοινό Συμμετρικό Κλειδί –Γρήγορη συμμετρική κρυπτογραφία σε Secure Channel μεταξύS - U 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 roaming…)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (1/2) 17

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (2/2) 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 18

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) ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Firewalls

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (1)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (2) "Αποστρατικοποιημένη Ζώνη" Demilitarized Zone - DMZ Παρέχει αυξημένη πρόσβαση σε κάποια συστήματα του δικτύου χωρίς να θέτει σε κίνδυνο το υπόλοιπο Το Firewall αποτελεί το σημείο υλοποίησης της πολιτικής ασφάλειας του οργανισμού: Έλεγχος συνδέσεων Έλεγχος πρόσβασης ανά περιοχή

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (3) Το Firewall υλοποιεί πολιτικές πρόσβασης ανάμεσα στα διάφορα τμήματα του οργανισμού X

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 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (1) Intrusion Detection Systems – IDS

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (2) 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;)

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (3) Βασική Αρχιτεκτονική 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 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (4) Παράμετροι Αποτίμησης Ποιότητας IDS

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Αντιμετώπιση Επιθέσεων DDoS

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)

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. ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Ανίχνευση Επίθεσης TCP SYN