Hlzati ismeretek 10 Hlzati biztonsg Bujdos Gyngyi Debreceni

Hálózati ismeretek 10 Hálózati biztonság Bujdosó Gyöngyi Debreceni Egyetem • Informatikai Kar Komputergrafikai és Könyvtárinformatikai Tanszék

Számos terület • vállalati kémkedés • szabotázs … • személyes adatok − ellopása − megmásítása

Tárolt adatok • Törlés − fontos adatok elvesztése, használhatatlanná tétele • Illetéktelen hozzáférés − az adatok jogosulatlan használata, lemásolása, adatlopás • Megmásítás − az eredeti adatok megváltoztatása észrevétlenül • Hamísítás − más nevében illetéktelen adatok becsempészése egy rendszerbe, érvénytelen adatok bevitele • Akadályozás − a hozzáférés akadályoztatása vagy ellehetetlenítése, amely egy szolgáltatás kiesését vagy teljesítményének csökkenését okozhatja

Továbbított adatok (pl. e-mailek) • Illetéktelenek a küldött adatokat − ne olvashassák el − ne módosíthassák • A küldőt egyértelműen be lehessen azonosítani, hogy − biztosak lehessünk a forrásban (adóhatóság vagy maffia? ) − a küldő később ne tagadhassa le (pl. zaklató levelek, álinfók) • Ki lehessen szűrni az elfogott, esetleg módosított, majd továbbküldött üzeneteket

Webes biztonság • Objektumok és erőforrások biztonságos megnevezése • Biztonságos, hitelesített összeköttetés létesítése • Futtatható kódok biztonságossága

Elkövetők és motivációik * Az illusztrációk nagy része – például ez a táblázat is – a Tanenbaum könyvből származik (lásd Irodalom).

Problémák területei 1. Titkosság (secrecy, confidentiality) • Az információ ne juthasson illetéktelen kezekbe 2. Hitelesség (authentication) • Meggyőződhessünk arról, hogy kivel állunk kapcsolatban 3. Letagadhatatlanság (nonrepudiation) • Elküldött adatokat ne lehessen letagadni • Aláírásokkal foglalkozik 4. Sértetlenség (integrity) • Biztosak lehessünk abban, hogy az üzenetet ― Nem módosították útközben ― Nem ismeretlen küldte az ismerős címet ellopva

Biztonság és rétegek • fizikai réteg a vezeték megcsapolását igyekszik kiküszöbölni (pl. a vezeték argon gázzal töltött csőbe helyezésével egyes katonai hálózatoknál) • adatkapcsolati réteg — adatkapcsolati titkosítás küldőnél adatok kódolása, fogadónál dekódolása, Problémák − Routerek fogadónak számítanak — routerekben támadhatók! − Nem lehet csak egyes szolgáltatásokat titkosítani, csak az összeset • hálózati réteg — tűzfal csomagok hálózaton belül vagy kívül tartása • szállítási réteg — titkosítás végponttól végpontig összeköttetést titkosíthatósága végponttól végpontig, azaz alkalmazástól alkalmazásig • alkalmazási réteg felhasználó • azonosítása • letagadhatatlansága

A legtöbb biztonsági hiba oka A legtöbb visszaélés − a hozzá nem értő alkalmazottak, − a hanyag biztonsági eljárások, és − a bennfentes csalók miatt történik!

Kriptográfia = Titkosítás A kifejezés a görög „titkos írás” szavakból ered Ezen alapszik szinte minden biztonsági eljárás (leszámítva a fizikai rétegbeli biztonságot) Alapfogalmak • Rejtjel (cipher) − Karakterről karakterre vagy bitről bitre történő átalakítás − Nem veszi figyelembe az üzenet nyelvi szerkezetét • Kód (code) − Egy szó helyettesítése egy másik szóval vagy egy szimbólummal − Pl. II. világháború, amerikai hadsereg: navahó indiánok nyelve − Ma már nem használják

Fogalmak • A kódolandó üzeneteket nyílt szövegnek (plaintext) hívjuk • Ezeket egy olyan függvénnyel transzformáljuk, melynek paramétere egy kulcs (key) • A titkosító eljárás kimenete a titkosított szöveg (ciphertext) • Az eredeti üzenet megfejtésére törekszik a támadó (intruder) • A titkosításó eljárások kifejlesztésének tudománya a kriptográfia • A titkosított üzenet megfejtésének tudománya a kriptoanalízis • A titkosítást (kriptográfia) és a titkosított üzenet megfejtését (kriptoanalízis) együttesen kriptológiának hívjuk

A titkosítási modell

Titkosítás, jelölések P nyílt szöveget E titkosítási eljárással K kulcsot használva kódoljuk, akkor a C titkosított üzenetet kapjuk

Dekódolás, jelölések azaz C titkosított üzenetet D dekódolási eljárással K kulcsot használva dekódoljuk, akkor a P nyílt szöveget kapjuk vissza

Kerckhoff elve Minden algoritmusnak nyilvánosnak kell lennie; csak a kulcsok titkosak. Kerkckhoff flamand hadikriptográfus felismerése, 1883

Titkosítási módszerek 1. Helyettesítő kódolók 2. Keverő kódoló 3. Egyszer használatos bitminta

1. Helyettesítő kódolók • Caesar-titkosító az egyik legrégebbi módszer Az ábécé betűit 3 -mal eltoljuk: a D, b E, …, z C • Caesar-titkosító általánosítása Ez alapján képezhetünk k tetszőleges számú karakterrel eltolt kódot — ez esetben k a kulcs • Egybetű-helyettesítéses titkosítás Ha a nyílt szöveg minden szimbólumához egy másik karaktert rendelünk, pl. betűhöz betűt:

1/b Helyettesítő kódolókra vonatkozó kriptoanalízis • Első látásra a rendszer biztonságosnak tűnik, hiszen a lehetséges variációk száma 26!, ami kb. 4*10^26 verzió • Ennek ellenére a kód viszonylag könnyen megfejthető a természetes nyelvek statisztikai adatai alapján: gyakori betűkettősök, és betűhármasok mintáinak keresésével a probléma megoldható • Másik módszer is alkalmazható, ha ismert a levél témája: ekkor jellemző szavakat és kifejezések kereshetők a szövegben

2. Keverő kódolók A betűk változatlanok, a sorrendjük változik Kulcs a MEGABUCK szó a szó betűinek ábécében elfoglalt sorrendje jelöli ki az oszlopok sorrendjét

2/b Keverő kódolókra vonatkozó kriptoanalízis • A támadónak rá kell jönnie, hogy ilyen kódolással áll szemben. Ennek jele, hogy a betűk előfordulásának valószínűsége nagy hasonlóságot mutat az adott nyelvre vonatkozó betű-valószínűségekkel • A körülményekből gyanítható kifejezést kell alapul venni (pl. harckocsi), majd ebből a szóból betűkettősöket képezni a feltételezett kulcshossz alapján • Ezután a betűkettősök előfordulási gyakorisága alapján a minta megvizsgálható

3. Egyszer használatos bitminta Feltörhetetlen kódoló készítése kifejezetten egyszerű: • Válasszunk a titkosítani kívánt mintával azonos hosszúságú véletlen bitsorozatot, és hozzuk XOR kapcsolatba őket! • Kellően hosszú sorozatban a betűk előfordulási valószínűsége azonos lesz — ezáltal az üzenet nem hordoz információt • A vevőnél a bitmintával megint XOR kapcsolatba hozva a titkosított szöveget, előáll az eredeti üzenet Üzenet: 1001001 0100000 1101100 Bitminta: 101001011 1110010 Titkosított szöveg: 0011011 1101011 0011110

3/b Probléma Hogyan továbbítható biztonságosan a bitminta? − DVD-n, de ez lassú − Kvantumkriptográfia — a jövő (jelen? ) módszere Az egyszerhasználatos bitminta hálózaton való átvitelére szolgál

A titkosítás típusai 1. Szimmetrikus kulcsú titkosítások (kódoló és dekódoló ugyanaz vagy egymásból könnyen előállíthatók) • • • AES DES 3 DES Blowfish Twofish 2. Biztonságos hash 3. Aszimmetrikus kulcsú titkosítások (kódoló és dekódoló nem ugyanaz, egymásból nem állíthatók elő) • RSA • DSA

Szimmetrikus kulcsú algoritmusok

Digitális aláírások • A digitális világban az aláírás megoldása komoly műszaki probléma • Mindezt úgy kell megoldani, hogy teljesüljenek a következő feltételek: − A fogadó ellenőrizhesse a feladó valódiságát − A küldő később ne tagadhassa le az üzenet tartalmát − A fogadó saját maga ne rakhassa össze az üzenetet

Szimmetrikus kulcsú aláírások Ehhez szükséges egy központi hitelességvizsgáló szerv Nagy Testvér (BB)

Nyilvános kulcsú aláírások • Jó lenne, ha az aláírás menne Nagy Testvér nélkül is… • Megoldás: titkosítsunk nyilvános kulcsok alkalmazásával • Ha Aliz szeretne küldeni aláírt kódolatlan üzenetet, elküldi az EB(DA(P)) üzenetet − Aliz ismeri Bob nyilvános kulcsát (EB) és a saját titkos kulcsát (DA) • Bob visszakódolja saját titkos kulcsával (DB), és megkapja DA(P)-t, amit Aliz nyilvános kulcsával (EA) dekódolva megkapja P-t

Nyilvános kulcsú aláírások

Üzenet pecsétek Az aláírások gyakran egyszerre két funkciót valósítanak meg: − hitelesítés és − titkosítás Ezért találták ki az üzenet pecséteket (MD: Message Digest), melyeknek tulajdonságai: − Adott P-hez könnyen számolható MD(P) − Adott MD(P)-hez gyakorlatilag lehetetlen P-t megtalálni − Senki sem képes két különböző üzenetet generálni (P-t és P'-t), melyekhez ugyanaz az üzenet pecsét tartozik − A bemeneten 1 bit megváltozása is teljesen más eredményt ad

Üzenet pecsétek működése • Legalább 128 bitesnek kell lenniük • A hash nagyon alaposan szórja szét a biteket

Üzenet pecsét típusai • MD 5 — 128 bitet generál — 10 éve ismert és eddig senkinek nem sikerült feltörni • SHA-1 — 160 bitet generál — jobban ellenáll a feltörési kísérleteknek, mint az MD 5

Tanúsítványok • CA-k (Certification Authority) segítségével • A kulcshoz attribútum is rendelhető

Tűzfalak

Tűzfalak típusai • Csomagszűrő − Ennél a típusnál IP címek és portok szerint szabályoznak − A legtöbb csomagszűrő tűzfal az UDP-t a nehéz szűrhetőség miatt egyszerűen nem engedélyezi • Alkalmazási átjáró − Ez csomag-szint felett működik − Ezzel lehet pl. leveleket szűrni, ill. beállítani bizonyos reakciókat találatok esetén • A támadások 70%-a a tűzfalon belülről érkezik

E-levelek biztonsága • PGP (Pretty Good Privacy – elég jól biztosított személyiségi jog) • A PGP támogatja az üzenetek − − titkosítását tömörítését aláírását és átfogó kulcskezelési szolgáltatásokat nyújt • Megjelentek újabb változatai − Open PGP − GNU Privacy Guard

Üzenetküldés PGP-vel

További levél-biztosítások • PEM – hasonlít a PGP-hez, de más algoritmusokat használ, és a kulcsok kezelése sokkal szervezettebb • S/MIME – a MIME-hoz jól illeszkedik, mindenféle üzenet titkosítható vele

Társadalmi kérdések • Személyiségi jogok védelme − Állami ellenőrzések — indokolt-indokolatlan • Franciaországban 1999 -ig nem volt szabad titkosítani… • USA 1993 áprilisa: minden hálózatba lehallgató chip — ezekkel minden kódhoz tartozó kulcs kinyerhető − Anonim postai közvetítők

Társadalmi kérdések 2 • Szólásszabadság − Tiltott tartalmak lehetnek: • Nem gyermekeknek vagy fiatalkorúaknak való tartalmak esetén • Különféle etnikai, vallási, szexuális v. egyéb csoportok ellen irányuló gyűlöletkeltés • Információk a demokráciáról • Kormány változatának ellentmondó történelmi bemutatás • Inf. zárak feltöréséhez, robbantásokhoz, stb.

Társadalmi kérdések 3 • Szerzői jogok − DMCA (Digital Millenium Copyright Act) • bűncselekmény a védett tartalmak biztosításának kijátszása − Tisztességes használat elve • Saját használatra készíthető másolat, kereskedelmi célú-e a felhasználás, az eladásokra milyen a hatása − TCPA (Trusted Computing Platform Alliance [Intel + Microsoft]) • Op. rendszer szintű ellenőrzés • Tartalomszolgáltatók manipulálhassák a felhasználók PC-jét • Társadalmi következmények!!? ?

Ajánlott olvasmányok 1. Andrew S. Tanenbaum: Hálózati biztonság, in: Számítógéphálózatok, Panem, Budapest, 2004, 773— 890. 2. ECDL: Titkosítás http: //hu. ecdlweb. org 3. Fank O’Yanko: Hálózati biztonság, 2001, http: //www. prog. hu 4. Wikipédia: Titkosítás