ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Μέρος Β’ Β. Μάγκλαρης 04/02/2009.

Παρουσίαση με θέμα: "ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Μέρος Β’ Β. Μάγκλαρης 04/02/2009."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ Μέρος Β’ Β. Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 04/02/2009

2 Θεματικές Περιοχές Ασφάλειας Επανάληψη 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:

3 Βασικές Απειλές για την Ασφάλεια Δικτύων 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 Ταυτότητα Χρήστη Μη Εξουσιοδοτημένη Πρόσβαση Επανάληψη Ταυτότητα χρήστη (user Global ID – GID): –Μία ταυτότητα αντιστοιχεί σε ένα χρήστη user@netmode.ntua.gr@netmode.ntua.gr –Πολλαπλές ταυτότητες μπορεί να συνυπάρχουν σε διαφορετικούς παρόχους user@netmode.ntua.gr, user@gmail.com …. user@netmode.ntua.gruser@gmail.com –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»

5 Επιθέσεις Άρνησης Υπηρεσίας (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

6 Επιθέσεις Άρνησης Υπηρεσίας (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)

7 Επιθέσεις Ενίσχυσης – Τύπου "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

8 Επιθέσεις 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

9 Υποκλοπή & Παραποίηση Δεδομένων (1) Υποκλοπή & Παραποίηση Δεδομένων (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 email, 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

10 Υποκλοπή & Παραποίηση Δεδομένων (2) Λύσεις –Χρήση κρυπτογραφίας Αντικατάσταση του telnet με SSH (Secure Shell) Κρυπτογραφημένη έκδοση του IMAP για e-mail 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 802.11.X βασισμένο σε καταλόγους authorized χρηστών LDAP και προ-εγκατεστημένο λογισμικό (certificate) στον Η/Υ

11 Είδη Κρυπτογραφίας 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

12 Κρυπτογραφία Δημόσιου Κλειδιού (1) Αποστολέας και Παραλήπτης έχουν ανταλλάξει Δημόσια κλειδιά (π.χ. μέσω SSL ή –Κρυπτογράφηση: Με το δημόσιο κλειδί του Παραλήπτη –Αποκρυπτογράφηση: με το ιδιωτικό κλειδί του Παραλήπτη Μήνυμα Δημόσιο Κλειδί Π Κρυπτογραφημένο Μήνυμα Κρυπτ. Μήνυμα Αρχικό Μήνυμα Μετάδοση Ιδιωτικό Κλειδί Π Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Αλγόριθμος

13 Κρυπτογραφία Δημόσιου Κλειδιού (2) Χρήση για την επιβεβαίωση αποστολέα και τη μη δυνατότητα άρνησης αποστολής (non-repudiation) –Επιβεβαίωση ταυτότητας αποστολέα (ψηφιακή υπογραφή, digital signature) –Χρησιμοποιείται επίσης για την υπογραφή ψηφιακών πιστοποιητικών Μήνυμα Δημόσιο Κλειδί Α Μετάδοση Αποστολέας Α Παραλήπτης Π Αλγόριθμος Κατακερματισμού Περίληψη Μηνύματος Ιδιωτικό Κλειδί Α Αλγόριθμος Κρυπτογραφίας Αλγόριθμος Κατακερματισμού Σύγκριση

14 Μεικτό Σχήμα Δημοσίου-Ιδιωτικού Κλειδιού 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 Socket 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)

15 Ψηφιακά Πιστοποιητικά (1) Βεβαιώνουν την ακεραιότητα του Δημόσιου κλειδιού. Βεβαιώνουν τη σύνδεση ενός δημόσιου κλειδιού με ένα άτομο ή οργανισμό μέσω της Έμπιστης Τρίτης Οντότητας (Trusted Third Party, TTP) – Αρχή Πιστοποίησης (Certification Authority, CA) στο πλαίσιο σχήματος Υποδομής Δημοσίου Κλειδιού (Public Key Infrastructure, PKI) Ανάλογα με την Αρχή Πιστοποίησης το πιστοποιητικό έχει και διαφορετικό εύρος αναγνώρισης. Συνήθως υπάρχει ιεραρχία πιστοποίησης που ορίζεται από το πρότυπο X.509. Από τι αποτελείται ένα ψηφιακό πιστοποιητικό: –Κάποια πληροφοριακά στοιχεία για το χρήστη του –Το δημόσιο κλειδί του χρήστη –Το όνομα μιας Αρχής Πιστοποίησης (CA Name) –Την ψηφιακή υπογραφή της Αρχής Πιστοποίησης (CA Digital Signature)

16 Ψηφιακά Πιστοποιητικά (2) Υπογραφή ενός ψηφιακού πιστοποιητικού με το ιδιωτικό κλειδί της Αρχής Πιστοποίησης (CA)

17 Ιοί, Δούρειοι ίπποι (trojans – προγράμματα "σε απόκρυψη") –Έχουν αργή μετάδοση, προσκείμενοι σε εκτελέσιμα προγράμματα Αυτόματα διαδιδόμενοι ιοί (worms) –Εκμεταλλεύονται συνήθως προβλήματα λογισμικού σε Λ.Σ. ή εφαρμογές για να μεταδοθούν στο Διαδίκτυο Διαδίδονται σε υπολογιστές με κοντινές σε τιμή διευθύνσεις IP και το ίδιο πρόβλημα ή από προκαθορισμένη λίστα διευθύνσεων –Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται παραπλανητικά μηνύματα email που παρασύρουν το χρήστη στο να εκτελέσει συγκεκριμένες ενέργειες στον υπολογιστή του Μέσω e-mail χρησιμοποιούν τον κατάλογο διευθύνσεων του χρήστη για τη μετάδοση τους σε νέους χρήστες –Εφόσον χρησιμοποιήσουν ιδιαίτερα διαδεδομένο πρόβλημα είναι δυνατόν να εξαπλωθούν με μεγάλη ταχύτητα σε ολόκληρο το Διαδίκτυο –Οι Δούρειοι Ίπποι πολλές φορές χρησιμοποιούν worms για τη μετάδοση τους Κακόβουλο Λογισμικό (1) malware

18 Κακόβουλο Λογισμικό (2) malware –Ιοί (viruses), Δούρειοι ίπποι (trojans) –Αυτόματα διαδιδόμενοι ιοί (worms) Διαδίδονται εκμεταλλευόμενα προβλήματα λογισμικού (vulnerabilities) ή παραπλανώντας χρήστες

19 Κίνδυνοι – Ιστορικό (1)

20 Κίνδυνοι – Ιστορικό (2)

21 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 Συστήματα Δικτυακής Προστασίας (1) Firewalls

22 Βασικοί κανόνες Deny ή Allow IP, TCP, UDP, ICMP, κ.λπ. Πηγή - Ξεχωριστές διευθύνσεις IP ή ομαδοποιήσεις τους Προορισμός Παράδειγμα (από δρομολογητή Cisco): 100 permit tcp any host 171.16.23.1 eq 80 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. Συστήματα Δικτυακής Προστασίας (2) Firewalls

23 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) Συστήματα Δικτυακής Προστασίας (3) Firewalls

24 Firewalls - Παραδείγματα Χρήσης (1)

25 Firewalls - Παραδείγματα Χρήσης (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

26 Firewalls - Παραδείγματα Χρήσης (3) Το Firewall υλοποιεί πολιτικές πρόσβασης ανάμεσα στα διάφορα τμήματα του οργανισμού X

27 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 Συστήματα Ανίχνευσης Επιθέσεων (1) Intrusion Detection Systems – IDS

28 Συστήματα Ανίχνευσης Επιθέσεων (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;)

29 Συστήματα Ανίχνευσης Επιθέσεων (3) Βασική Αρχιτεκτονική IDS

30 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 Συστήματα Ανίχνευσης Επιθέσεων (4) Παράμετροι Αποτίμησης Ποιότητας IDS

31 Ειδικά Θέματα: Αντιμετώπιση Επιθέσεων DDoS

32 Ειδικά Θέματα: 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)

33 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. Ειδικά Θέματα: Ανίχνευση Επίθεσης TCP SYN