Β. Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 24/11/2014 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ: SSL/TLS, email, Firewalls, IDS Β. Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 24/11/2014

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)

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) Βλι κε

ΚΡΥΠΤΟΓΡΑΦΙΑ ΔΗΜΟΣΙΟΥ ΚΛΕΙΔΙΟΥ: Confidentiality (επανάληψη) Αποστολέας A και Παραλήπτης Π έχουν ανταλλάξει Δημόσια Κλειδιά (π.χ. με Ψηφιακό Πιστοποιητικό από Certification Authority CA self-signed ή υπογραμμένο από 3ης 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 Παραλήπτης Π Δημόσιο Κλειδί Π Ιδιωτικό Κλειδί Π Μετάδοση Εξήγηση για την "επαλληλία" των κλειδιών (ιδιωτικού και δημόσιου) μεταξύ τους Αλγόριθμος Αλγόριθμος Μήνυμα Κρυπτογραφημένο Μήνυμα Κρυπτ. Μήνυμα Αρχικό Μήνυμα

Κατακερματισμού (Hashing Algorithm) 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 Αλγόριθμος Κατακερματισμού Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Μήνυμα Περίληψη Μηνύματος (Hash) Μετάδοση Εξήγηση για την "επαλληλία" των κλειδιών (ιδιωτικού και δημόσιου) μεταξύ τους Να γίνει κάποιο σχήμα Αλγόριθμος Κρυπτογραφίας Σύγκριση Αλγόριθμος Κατακερματισμού (Hashing Algorithm) Digital Signature Ιδιωτικό Κλειδί Α Δημόσιο Κλειδί Α

ΨΗΦΙΑΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ (επανάληψη) http://en. wikipedia ΨΗΦΙΑΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ (επανάληψη) http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_signature

ΨΗΦΙΑΚΑ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ Χ. 509 http://www. verisign. com ΨΗΦΙΑΚΑ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΤΙΚΑ Χ.509 http://www.verisign.com.au/repository/tutorial/digital/intro1.shtml (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 2ο (ή και 3ο, 4ο …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 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 κρυπτο-μηνυμάτων (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 προ-εγκατεστημένο client S/W)

ΜΕΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΣΦΑΛΟΥΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ (SSL/TLS - Secure Sockets Layer / Transport Layer Security) 1η 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 3ης 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 2η 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 roaming…)

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

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (2/2)

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ (1/3) Firewalls "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

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 171.16.23.1 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.

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)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (1/3)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (2/3) Έλεγχος συνδέσεων Έλεγχος πρόσβασης ανά περιοχή "Αποστρατικοποιημένη Ζώνη" Demilitarized Zone - DMZ Παρέχει αυξημένη πρόσβαση σε κάποια συστήματα του δικτύου χωρίς να θέτει σε κίνδυνο το υπόλοιπο

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ - Firewalls (3/3) X

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (2/4) Το IDS Snort 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;) Εξήγηση της παραμετροποίησης με μεταβλητές τύπου $HTTP_SERVERS

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΕΠΙΘΕΣΕΩΝ (3/4) Βασική Αρχιτεκτονική IDS

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

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ: Αντιμετώπιση (Mitigation) 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) Το δεύτερο ερώτημα που θέσαμε είναι ποιες είναι οι πηγές δεδομένων που θα τροφοδοτήσουν την διαδικασία ανίχνευσης. Οι υπάρχουσες τεχνικές παρακολούθησης δικτύων είναι η συλλογή πακέτων (packet capture) μιας δικτυακής ζεύξης, η χρήση του πρωτοκόλλου SNMP ή της τεχνολογίας Netflow. Κάθε μία από τις τεχνικές αυτές έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της όσο αφορά την ευκολία χρήσης, την χρονική ακρίβεια, τις δυνατότητες μέτρησης που προσφέρουν αλλά και τους απαιτούμενους πόρους σε υπολογιστική ισχύ και μνήμη. Στην παρουσίαση αυτή δεν θα προχωρήσουμε σε μια αναλυτική παρουσίαση των μεθόδων αυτών αλλά πρέπει να τονίσουμε ότι οι τεχνικές αυτές είναι αλληλοσυμπληρούμενες και πρέπει να προβλέψουμε την ταυτόχρονη χρήση τους.

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. Ας δούμε λοιπόν κάποια από τα προτεινόμενα μετρικά μέσα από 2 παραδείγματα. Το πρώτο είναι μια επίθεση τύπου TCP SYN. Στα 2 κάτω διαγράμματα βλέπουμε ότι τα pps & bps δεν ανίχνευσαν την επίθεση σε αντίθεση με το λόγo των εξερχόμενων SYN προς τα εισερχόμενα FIN ή το πλήθος των flows με το SYN flag όπου ανίχνευσαν την επίθεση με μεγάλη βεβαιότητα. For example here we see a SYN attack and it seems that the SYN/FIN packet ratio is a good indication