Scurit des systmes informatiques rpartis I Lionel Brunie

Sécurité des systèmes informatiques répartis (I) Lionel Brunie Institut National des Sciences Appliquées de Lyon Lionel. Brunie@insa-lyon. fr http: //liris. cnrs. fr/lionel. brunie/version-francaise/cours-securite. html

Plan • Problématique et concepts de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM… • Discussion • Conclusion

Objectifs du cours • A l ’issue de ce cours introductif, vous ne « saurez » … pas grand chose : -( • Mais vous aurez des idées (parfois précises) sur… beaucoup de choses : -) • Objectifs de ce cours : – Introduction/sensibilisation à la problématique de la sécurité – panorama des différentes composantes de cette problématique – identification et maîtrise des concepts et techniques de base • La vie après ce cours – (ré-)étudier les « grands » algorithmes de cryptage et protocoles d’authentification/PKI/… – en attendant la suite du cours sur les attaques réseaux, étudier quelques documents de recommandation pour administrateurs – étudier les technologies de sécurisation réseau : IPsec, VLAN, VPN… – étudier des méthodes d’analyse de risques – why not ? Procédures de tolérance aux catastrophes, survivabilité, gestion de la confiance, mécanismes de réputation, « security patterns » , marché des PKI, etc.

Plan • Problématique et principes de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Problématique • L’entreprise évolue dans un milieu « hostile » : – concurrence économique – espionnage économique – gestion de ressources humaines ( « traîtres » internes – ingénierie sociale) – vandalisme ( « pirates » ) – catastrophes climatiques : inondations, feux, tempêtes, tremblements de Terre… – environnement politique : actes de guerre, actes terroristes – non-fiabilité des systèmes et logiciels informatiques – …

Conséquences des risques • • Panne/Arrêt Diminution de la qualité de service Perturbation interne de l’entreprise Perte d’image Retard de la mise sur le marché d’un produit Fuite de technologie. . .

Mise en place indispensable d’une politique de prise en compte des risques et de sécurisation du SI

Prise en compte des risques • Evaluation des risques et de leur impact • Evaluation des coûts de prise en charge • Décision : 3 approches – ne rien faire : protection trop chère pour le risque encouru – s’assurer (prendre une police d’assurance) – se protéger (attacher sa ceinture)

Préalable : analyse de risques - classification des données/processus • Données vitales : logiciels clefs, plans de reprise, données « maîtresses » , données d’E/S critiques… • Données essentielles : logs, historiques… • Données importantes : documentations, données de test… • Données utiles… quoique • Même analyse avec les processus métier • Identifier et classer les risques

Sécurité : quelques principes de base (I) • Mettre en place une politique globale de gestion des risques • Séparer les fonctions • Minimiser les privilèges • Centraliser les changements • Cerner les IHM - Contrôler et filtrer les E/S • Mettre en place des plans de sauvegarde et de reprise

Sécurité : quelques principes de base (II) • Cibler les éléments vitaux/essentiels • Utiliser des techniques de conception et de programmation standardisées • Monitorer l’ensemble des éléments de l’entreprise : systèmes informatiques, réseaux, personnel (traçabilité) • Informer et former les personnels

Plan • Problématique et principes de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Intelligence économique La nouvelle frontière de l’espionnage • C’est la réalité • Système informatique : protection classique • Cibler les données stratégiques • Point crucial : les ressources humaines • Et si ca arrive ?

Tolérance aux catastrophes • Plan de sauvegarde / plan de reprise • Tout-tout planifier ! • Le responsable informatique n’est qu’un des maillons : la gestion de catastrophes dépend directement de la DG • Sauvegarde des données • Sauvegarde des logiciels • Procédures de reprise/informatique – – – site de secours données de secours procédure de reprise rôle des personnes simulations grandeur réelle

« Piratage » • Contrairement aux idées reçues, les « attaques » viennent très majoritairement de l’ « intérieur » • Attaques « pures » vs spam • Déplacement du piratage « pour le fun » vers du piratage organisé voire mafieux • Ex : « location de botnets »

« Attaques terroristes » « Cyber-guerre » • • Ce sont les « buzzwords » du moment L’épisode balte L’épisode de la guerre en Géorgie Le ver Stuxnet et ses descendants • Infrastructure informatique d’un pays = composante stratégique • Communications = l’une des clefs du succès militaire

Sécurité des systèmes informatiques : propriétés OSI (I) • Authentification – authentification de l’entité homologue – authentification de l’origine des données • Contrôle d’accès / droits (autorisations) • Confidentialité des données – – en mode connecté en mode non-connecté sur des champs spécifiques flux de données (observation)

Sécurité des systèmes informatiques : propriétés OSI (II) • Intégrité des données – mode non-connecté (contrôle des données) / mode connecté (données + ordre messages) – avec reprise/sans reprise – globale/par champ • Non-répudiation (traçabilité) – avec preuve de l’origine – avec preuve de la remise • Protection contre l’analyse du trafic

Sécurité des systèmes informatiques « CIA Triad » • Confidentialité • Intégrité • Availability (Disponibilité)

Plan • • Problématique et principes de base Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • • • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux Sécurisation des réseaux : VLAN, Ipsecure, VPN, DLP, ERM, IAM Discussion Conclusion

Système de management de la sécurité de l’information (SMSI) • SMSI = « ensemble d’éléments permettant à un organisme d’établir une politique et des objectifs en matière de sécurité de l’information, d’appliquer cette politique, d’atteindre ces objectifs et de le contrôler » [from CLUSIF] • Le SMSI inclut donc au minimum : – – – – documentations méthode d’analyse des risques processus de sécurité mis en œuvre responsabilités ressources monitoring des activités liées à la sécurité liste documentée des évolutions apportées • Exemples de normes : ISO 27 K (notamment 27001 (mise en place SMSI), 27002 (ex 17799 – bonnes pratiques), 27005), ISO 13335 (management sécurité), ISO 15408 (évaluation/certification sécurité – « Critères communs » ), ISO 31000 (management du risque)… • Modèle PDCA : Plan-Do-Check-Act (roue de Deming) : planifier-mettre en œuvre-surveiller-améliorer

Critères Communs (CC) Concepts et relations de base Source : Critères communs, partie 1

Echelle de risque Exemple : nucléaire Source : DCSSI

Echelle de risque dans les SI Source : ANSSI

Règles de défense (ANSSI)

Méthodologies • Objectifs principaux : – – Disponibilité Intégrité Confidentialité Preuve Triade CIA • Politique de sécurité • Méthode d’analyse de risques. Exemples : – EBIOS : Expression des Besoins et Identification des Objectifs de Sécurité (ANSSI) – Mehari (CLUSIF)

Elaboration d’une politique de sécurité d’un SI (PSSI) (ANSSI) • CONVENTIONS D'ÉCRITURE • • • PHASE 0 : PRÉALABLES Tâche 1 : organisation projet Tâche 2 : constitution du référentiel • • PHASE 1 : ÉLABORATION DES ÉLÉMENTS STRATÉGIQUES Tâche 1 : définition du périmètre de la PSSI Tâche 2 : détermination des enjeux et orientations stratégiques Tâche 3 : prise en compte des aspects légaux et réglementaires Tâche 4 : élaboration d'une échelle de besoins Tâche 5 : expression des besoins de sécurité Tâche 6 : identification des origines des menaces • • PHASE 2 : SÉLECTION DES PRINCIPES ET RÉDACTION DES RÈGLES Tâche 1 : choix des principes de sécurité Tâche 2 : élaboration des règles de sécurité Tâche 3 : élaboration des notes de synthèse • • • PHASE 3 : FINALISATION Tâche 1 : finalisation et validation de la PSSI Tâche 2 : élaboration et validation du plan d’action

Analyse de risques : EBIOS (I) Origines des attaques Vulnérabilités Risques et Impacts Entités Eléments à protéger Objectifs de sécurité Exigences fonctionnelles Exigences d’assurance

EBIOS (2010) (II) • MODULE 1 – ÉTUDE DU CONTEXTE – Activité 1. 1 – Définir le cadre de la gestion des risques – Activité 1. 2 – Préparer les métriques – Activité 1. 3 – Identifier les biens • MODULE 2 – ETUDE DES EVENEMENTS REDOUTES – Activité 2. 1 – Apprécier les événements redoutés • MODULE 3 – ETUDES SCENARIOS DE MENACES – Activité 3. 1 – Apprécier les scénarios de menaces • MODULE 4 – ETUDE DES RISQUES – Activité 4. 1 – Apprécier les risques – Activité 4. 2 – Identifier les objectifs de sécurité • MODULE 5 – ETUDE DES MESURES DE SECURITE – Activité 5. 1 – Formaliser les mesures de sécurité à mettre en œuvre – Activité 5. 2 – Mettre en œuvre les mesures de sécurité Cf. http: //www. securite-informatique. gouv. fr et http: //www. ssi. gouv. fr

Modèle ISO 27001 • 1 - Phase « Plan » – Définir le périmètre du SMSI – Identifier et évaluer les risques – Définir la politique de sécurité – Analyser les risques et définir le plan de gestion des risques – Définir les mesures de sécurité à mettre en place • 2 - Phase « Do » – Allouer et gérer les personnels et les moyens – Rédiger les procédures et documentations – Former les personnels – Mettre en œuvre les mesures de sécurité définies en phase 1 • 3 - Phase « Check » – Monitorer le SI (en permanence) – Auditer (régulièrement) le SMSI (sur la base des documentations, des traces collectées et de tests) – Identifier les dysfonctionnements et les risques nouveaux • 4 - Phase « Act » – Définir les actions à engager pour traiter les faits constatés en phase 3

Plan • Problématique et principes de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Techniques de base • Chiffrement • Authentification • Signature numérique • Contrôle d’accès

Chiffrement (I) • Cryptographie (écriture cachée) Stéganographie (écriture couverte) • Stéganographie : tête des esclaves, Lord Bacon (codage binaire de caractères cachés), tatouage images (filigranes) • Cryptographie : depuis l’Antiquité (César (alphabet décalé)) • Techniques de base – – décalages substitutions mono(poly)alphabétiques transpositions (permutations) arbitraires chiffrement par blocs de bits • Cf. cours Marine Minier • Cf. présentation Stefan Katzenbeisser “Large-Scale Secure Forensic Watermarking -- Challenges and Solutions” (colloque MDPS’ 2008) (et son livre “Information hiding : techniques for steganography and digital watermarking”)

Un peu de culture (I). . . – George SAND : – Je suis très émue de vous dire que j'ai bien compris l'autre soir que vous aviez toujours une envie folle de me faire danser. Je garde le souvenir de votre baiser et je voudrais bien que ce soit là une preuve que je puisse être aimée par vous. Je suis prête à vous montrer mon affection toute désintéressée et sans calcul, et si vous voulez me voir aussi vous dévoiler sans artifice mon âme toute nue, venez me faire une visite. Nous causerons en amis, franchement. Je vous prouverai que je suis la femme sincère, capable de vous offrir l'affection la plus profonde comme la plus étroite en amitié, en un mot la meilleure preuve que vous puissiez rêver, puisque votre âme est libre. Pensez que la solitude oú j'habite est bien longue, bien dure et souvent difficile. Ainsi en y songeant j'ai l'âme grosse. Accourrez donc vite et venez me la faire oublier par l'amour où je veux me mettre.

Un peu de culture (II). . . – Réponse d'Alfred de MUSSET : Quand je mets à vos pieds un éternel hommage Voulez-vous qu'un instant je change de visage ? Vous avez capturé les sentiments d'un cœur Que pour vous adorer forma le Créateur. Je vous chéris, amour, et ma plume en délire Couche sur le papier ce que je n'ose dire. Avec soin, de mes vers lisez les premiers mots Vous saurez quel remède apporter à mes maux. – Réponse finale de George SAND : Cette insigne faveur que votre cœur réclame Nuit à ma renommée et répugne mon âme. – Sans doute un faux ! Mais ils s’échangèrent de vraies lettres cryptées • Voir aussi Sade. . .

Encore un peu de culture (Bacon)… • C'est l'essaim des Djinns qui passe, Et tourbillonne en sifflant. Les ifs, que leur vol fracasse, Craquent comme un pin brûlant. Leur troupeau lourd et rapide, Volant dans l'espace vide, Semble un nuage livide Qui porte un éclair au flanc. Victor Hugo

Chiffrement symétrique (à clef secrète) • Exemples – Data Encryption Standard (DES) (IBM, 1975) – Advanced Encryption Standard (AES) (NIST, 2000) • Mécanismes mis en œuvre – – – permutations classiques permutations avec expansion permutations avec réduction substitutions additions modulo 2 (XOR) multiplication avec une matrice auxiliaire

Chiffrement asymétrique (à clef publique/clef privée) (1/3) • Exemples : – Algorithme de Rivest, Shamir et Adleman (RSA) – Algorithme d’El Gamal (utilisé par GNU, PGP, Diffie-Helmann…) – Cryptographie sur les courbes elliptiques (ECC) • Mécanismes mis en œuvre – problèmes mathématiques NP-difficiles • RSA : fonction puissance et arithmétique finie (factorisation de grands nombres) • El Gamal, ECC : logarithme discret – génération de 2 clefs : une clef publique et une clef privée – déduction de la clef privée à partir de la clef publique irréalisable dans un temps acceptable

Chiffrement asymétrique (à clef publique/clef privée) (2/3) • Utilisations – Confidentialité : l’expéditeur code le message avec la clef publique du destinataire ; le message codé ne peut être décodé que si l’on dispose de la clef privée – Authentification de l’expéditeur : l’expéditeur code le message avec sa clef privée, le destinataire le décode avec la clef publique – rq : codage clef privée expéditeur + clef publique destinataire ; puis double décodage confidentialité + authentification – Intégrité : signature du message (hachage du contenu du message + chiffrement avec la clef privée de l’expéditeur - voir plus loin) – Challenge-réponse : voir plus loin

Chiffrement asymétrique (à clef publique/clef privée) (3/3) Confidentialité Authentification : chiffrer avec la clef privée de l’expéditeur Intégrité : ajouter une signature From Chassande-Daroux

Echange de données à l’aide de clefs publiques (1/2) Protocole de Needham – Schroeder (1978) pour clef publique (simplifié) 2) S envoie la Clé Publique de B à A Serveur d’authentification Annuaire 3) A génère un nombre aléatoire, NA, et lance un « challenge » à B : « Décrypte mon message M 1(A, NA) crypté avec ta clef publique et renvoie NA pour me le prouver ! » (Clefs Publiques de A & B) 4) B décrypte M 1 et demande à S la Clé Publique de A S 1 5) S envoie la Clé Publique de A à B 4 2 6) A son tour, B lance un « challenge » à A : « Décrypte mon message M 2(NA, NB) crypté avec ta clef pub. et renvoie NB ! » 5 3 M 1 6 M 2 7) A décrypte M 2 et renvoie M 3(NB) à B crypté avec la clef publique de B pour lui montrer qu’elle y est arrivée 7 M 3 A 8 1) A demande la Clé Publique de B B 8) A et B peuvent maintenant dialoguer, éventuellement en créant une Clé de session privée à partir de (NA, NB)

Echange de données à l’aide de clefs publiques (2/2) Protocole de Needham – Schroeder (1978) pour clef publique (simplifié) Attention : ce protocole est vulnérable à une attaque de type « Man in the Middle » : C initie le protocole avec A et relaie les messages à B en faisant croire à B qu’il est A ! => à l’étape 7, A envoie NB crypté avec la clef de C => B croit échanger avec A mais il échange en fait avec C et NA/NB sont connus de C (i. e. , C se fait passer pour A auprès de B et pour B auprès de A !) From Zeitoun Solution : protocole de Needham-Schroeder. Lowe : à l’étape 6, B envoie M’ 2(NA, NB, B) crypté avec la clef publique de A Algorithme publié en 1978, démontré faux (Gavin Lowe) en… 1995 -1996 ! Précaution de base dans les protocoles sécurisés : toujours inclure l’id de l’expéditeur (voire du destinataire) !

Echange de données à l’aide d’une clef secrète (1/3) Protocole de Needham – Schroeder (1978) pour clef secrète (simplifié) 2) S envoie à A le message M 1 crypté avec la Clef Secrète de A : Serveur d’authentification – Annuaire (Clés Secrètes de A & B) 1 M 1 = [CSAB ; (CSAB)CPB]CPA où CPA (resp. CPB) = clef secrète de A (resp. B) et CSAB = clef de session 3) A décrypte M 1 et lance un «challenge» à B : « Décrypte le message M 2=[CSAB]CPB et renvoie un N crypté par CSAB » S 4) B décrypte M 2 et lance un «challenge» à A : « Décrypte mon message M 3=[N]CSAB et renvoie N-1 » 2 M 1 3 M 2 5) A décrypte M 3 et renvoie M 4=[(N-1)]CSAB 4 M 3 5 M 4 6 A 1) A demande une Clef de Session pour pouvoir parler avec B B 6) A et B, sûrs l’un de l’autre, peuvent désormais s’envoyer des messages avec la Clef de Session CSAB

Echange de données à l’aide d’une clef secrète (2/3) Protocole de Needham – Schroeder pour clef secrète (simplifié) Serveur d’authentification – Annuaire Attention : protocole sensible aux attaques de type « Rejeu » (Denning et Sacco (1981) : si la clef de session est compromise, un attaquant peut « rejouer » le challenge (étape 3) sans que B puisse s’en rendre compte. (Clés Secrètes de A & B) 1 S Solution : estampille ou N unique ( « nonce » ) échangé€ avant le début du protocole et Inclus(e) dans le message M 2 échangé à l’étape 3 2 M 1 3 M 2 4 M 3 5 M 4 6 A B

Echange de données à l’aide d’une clef secrète (3/3) Protocole de Needham – Schroeder (1978) pour clef secrète (non simplifié) Serveur d’authentification – Annuaire (Clés Secrètes de A & B) 1 S 2 M 1 3 M 2 4 M 3 5 M 4 6 A B 1) A → B : « Coucou, c’est A ; je veux te parler » 2) B → A : [A, N 0]CPB 3) A → S : A, B, NA, [A, N 0]CPB 4) S → A : [NA, CSAB, B, [CSAB, A, N 0]CPB]CPA 5) A → B : [CSAB, A, N 0]CPB 6) B → A : [NB]CSAB 7) A → B : [NB-1]CSAB

Echange de données (III) Protocole d’échange de clefs de Diffie-Hellman(-Merkle) (1976) (1/2) • Base mathématique : logarithme discret très difficile à inverser lorsque p est grand • Alice et Bob choisissent : – un nombre premier p (grand) – un nombre entier g p (g = générateur) – g et p sont publics • • Alice choisit un entier a ; Bob, un entier b ; a et b sont secrets Alice calcule A = ga mod p ; Bob calcule B = gb mod p • • Alice envoie A à Bob envoie B à Alice • • Alice calcule Ba mod p = gba mod p ; Bob calcule Ab mod p = gab mod p Ces deux valeurs sont égales : elles constituent la clef secrète partagée par Alice et Bob (analogie : mélange de 3 couleurs gp, a, b) • Possibilité de généraliser à n participants

Echange de données (III) Protocole d’échange de clefs de Diffie-Hellman(-Merkle) (1976) (2/2) • Attaque « Man in the Middle » (cf. diapo suivante) : – Carole intercepte A et envoie à Bob sa valeur C en faisant croire qu’elle est Alice – de même, elle intercepte B et envoie à Alice C en faisant croire qu’elle est Bob – elle peut alors intercepter tous les messages échangés entre Alice et Bob • Raison de cette vulnérabilité : pas d’authentification de l’émetteur d’un message (horreur !) • Solution : signature des messages (protocole « Station. To-Station » )

Sorcière in the middle !!! A = ga mod p C = gc mod p gac mod p C = gc mod p Sorcière Alice/Bob B = gb mod p gbc mod p

Signature numérique et certificats (1/3) • Les certificats sont délivrés par des autorités de certification • Champs de base d’un certificat : – – – clef publique du propriétaire et algorithme de chiffrement utilisé par le propriétaire nom propriétaire TTL (date limite de validité) nom de l’autorité n° de série et version du certificat signature de l’autorité de certification (et algorithme de signature utilisé) • Certificat d’un acteur réseau : nom, clef publique pour l’échange de clefs, clef publique pour la signature, n°, infos autres, TTL, signature de l’autorité • Standard certificats : UIT : X 509 • Infrastructures de clefs publiques (PKI) • PGP/GPG

Signature numérique et certificats (2/3) • Fonctionnement (cf. diapo suivante) : vérification de l’intégrité d’un document/message – Côté émetteur-signataire-propriétaire • document haché (SHA, MD*, Whirlpool…) → empreinte • empreinte chiffrée avec la clef privée du propriétaire-signataire → signature • envoi du document avec la signature ( « document signé » ) – Côté destinataire • • calcul de l’empreinte par le destinataire comparaison avec l’empreinte signée par l’expéditeur égalité des empreintes => document reçu = document initial inégalité des empreintes => document reçu = altération du document initial

Signature numérique et certificats (3/3) M : message KB+, KB- : clef publique/privée de B KA+, KA- : clef publique/privée de A H : fonction de hachage Hash H Déchiffrement Chiffrement Nœud A Nœud B From Lucas Bouillot, 5 IF

IGC - PKI • Entité Finale (EE : End Entity) • Autorité/opérateur de Certification (AC ou CA) - Service de validation – Délivre et signe des certificats – Joue le rôle de tiers de confiance – Opérateur de certification : travaille par délégation de l’AC – Service de validation : vérification des certificats, via, par ex. , la publication de listes de révocation (CRL : Cert. Revoc. List)) • Autorité d'Enregistrement (AE ou RA) – Réception et traitement des demandes de création, renouvellement, révocation de certificats • Autorité de Dépôt (Repository) /Annuaire de publication – Affichage des certificats et des listes de révocation • Autorité de Séquestre – Archivage des couples de clefs privée/publique (cf. perte clef privée => données cryptées perdues) – Sécurité nationale : obligations légales • Certification croisée/hiérarchique

PKI – (Discutable…)Exemple Discutable : AC sur Internet Source : sécuritéinfo

Authentification : Kerberos • Originellement : basé sur le DES • Fonctionnement (cf. diapo suivante) – Init : connexion (mdp ou non), récupération clef de session Kg et ticket (avec TTL) (encrypté avec mdp) ; envoi d’une copie de la clef de session au Ticket granting server (TGS) (cryptage clef partagée par Kerberos et TGS) – Accès service : requête au TGS (ticket, nom du service, paramètres service) cryptée clef de session Kg ; si OK, retour par le TGS d ’un ticket de service encrypté avec une clef partagée Kp par le TGS avec le serveur + clef de session spécifique Ks ; le tout est crypté par la clef de session globale Kg ; enfin, envoi par l’utilisateur au service du ticket de service (contenant Ks) encrypté par Kp + authentificateur (estampille. . . ) crypté avec Ks • Envoi des données : cryptage avec Ks. • Rq : il existe beaucoup de variantes !!!

Protocole Kerberos simplifié 1 - connexion (mdp) client 5 - [ticket]Kp + [auth]Ks « Kerberos » : Serveur de clefs TGS : Ticket Granting Server Ktgs : clef partagée Kerberos/TGS Kg : clef de session entre client et TGS Kerberos TGS 2 - [Kg]mdp 2 - [Kg]Ktgs 3 - [req]Kg 4 - [[ticket]Kp + Ks]Kg Serveur 6 - récupération Ks vérif auth ticket : contient Ks Ks : clef de session client/serveur Kp : clef partagée TGS/serveur

Protocole Kerberos (un peu moins) simplifié « Kerberos » : Serveur de clefs Kc : clef partagée Kerberos/client Ktgs : clef partagée Kerberos/TGS Kg : clef de session entre client et TGS ticket 1 : contient Kg ticket 2 : contient Ks Ks : clef de session client/serveur Kp : clef partagée TGS/serveur 1 - connexion (mdp) + req client 5 - [ticket 2]Kp + [auth]Ks Kerberos TGS 2 - [Kg + [ticket 1]Ktgs]Kc 3 - [ticket 1]Ktgs 4 - [[ticket 2]Kp + Ks]Kg Serveur 6 - récupération Ks vérif auth

Plan • Problématique et principes de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Modèles de contrôle d’accès • Modélisation de la politique de contrôle d’accès aux ressources du SI • Eléments – Sujet : personne/système qui manipule/accède à des ressources – Objet : ressource – Droit : type d’accès accordé au sujet sur l‘objet – Conditions et contexte de la règle

MAC : Mandatory Access Control • Notions de niveau de sensibilité et de niveau d’accréditation • 1 ressource => 1 niveau accès • 1 utilisateur => 1 niveau d’accréditation • Accès <=> (accréditation >= accès ressource) • Simple pour une ressource, complexe pour un grand ensemble de ressources et d’utilisateurs • Peu flexible

DAC : Discretionary Access Control • 1 ressource => 1 propriétaire • Le propriétaire définit les droits d’accès • 1 ressource => 1 politique (ensemble de droits) d’accès • Mises en œuvre : ACL (Access Control List) ou Capacités (ex : certificat) • Simple • Souple • Lourd

RBAC : Role-Based Access Control • Définition de rôles • 1 utilisateurs => n rôles • 1 rôle => des droits sur des objets • 1 objet => des droits attribués à certains rôles • Extensions multiples pour prendre en compte le temps, le contexte, etc. • Correspond bien à la structure des organisations • Difficile à gérer si très nombreux rôles ; risque de d’inférence d’information en combinant des rôles

ABAC : Attribute-Based Access Control • Un utilisateur => des attributs • 1 ressource => certains attributs doivent être vérifiés • Accès => prouver qu’on valide ces attributs

Autres modèles de contrôle d’accès • • Action-Based Access Control Context-Based Access Control (CBAC) RSBAC (Rule Set Based Access Control) Policy-Based Access Control (PBAC) Organization-Based Access Control (Or. BAC) Lattice-Based Access Control (LBAC) Risk-Adaptive Access Control (Rad. AC) Bell-La. Padula Confidentiality Model ( « no read up, no write down » ) • Biba Integrity Model ( « no read down, no write up » ) • …

Du contrôle d’accès à la confiance et à la réputation • Techniques classiques de contrôle d’accès valides pour des environnements fermés • Nouveaux environnements ouverts (mobilité) => besoin d’approches différentes • Confiance : échange de certificats • Réputation : analyse de recommandations

Autres techniques utiles… • Single Sign-On (SSO) • Identity-Based Encryption (IBE) • Fédération d’identités (Shibboleth, Open. Id, Liberty Alliance, WS-Federation…) • SAML (Security Assertion Markup Language) : échange d’informations (XML) d’authentification et de contrôle d’accès • XACML : langage de description de politique de règles de contrôle d’accès

Plan • Problématique et principes de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, Ipsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Firewalls : basics • All packets exchanged between the internal and the external domains go through the FW that acts as a gatekeeper – external hosts « see » the FW only – internal and external hosts do not communicate directly – the FW can take very sophisticated decisions based on the protocol implemented by the messages – the FW is the single access point => authentication + monitoring site – a set of “flow rules” allows decision taking

Firewalls : usages • Access control : usage restriction on some protocols/ports/services • Packet filtering • Authentication : only authorized users and hosts (machines) • Monitoring for further auditing • Compliance with the specified protocols • Virus detection • Isolation of the internal network from the Internet • Data encryption • Connection proxies (masking of the internal network) • Application proxies (masking of the « real » software)

Firewalls : architecture (I) DMZ (De. Militarized Zone) servers DMZ router Interior router Exterior router Outside world Firewall Internal network

Firewalls : architecture (I-bis) servers DMZ Outside world Firewall Screening router: router which includes a FW Internal network

Firewalls : architecture (II) servers Outside world External firewall DMZ Internal firewall Internal network

Firewalls : architecture (II-bis) servers DMZ Internal firewall External firewall Outside world DMZ Internal network

Firewalls : architecture (III): managing multiple subnetworks DMZ servers DMZ Firewall DMZ Outside world Internal subnetwork A External/Internal Firewall Backbone Internal subnetwork B

Firewalls : architecture (IV): managing multiple exterior FW Internet Exterior Firewall A/France Exterior Firewall B/Germany servers DMZ Interior Firewall Internal network Internet DMZ

Firewalls : architecture (V): managing multiple DMZ E. g. supplier network Servers A DMZ A External/Internal Firewall A Servers B Internet DMZ B External/Internal Firewall B Internal network

Firewalls : architecture (VI): managing an internal FW servers DMZ Outside world External/Internal Firewall Internal network Sensitive area Firewall Sensitive area

Firewalls : some recommendations • Bastion hosts – – – – better to put the bastions in a DMZ than internal network disable non-required services do not allow user accounts fix all OS bugs safeguard the logs run a security audit do secure backups • Avoid to put in the same area entities which have very different security requirements

Using proxies (I) • Proxies can be used to « hide » the real servers/the real network • Exterior => Interior traffic – Gives the external user the illusion that she/he accesses to the interior server – But intercepts the traffic to the server, analyzes the packets (checks the compliance with the protocol, searches for keywords, etc. ), logs the requests • Interior => Exterior traffic – Give the internal user the illusion that she/he accesses to the exterior server – But intercepts the traffic to the server, analyzes the packets (checks the compliance with the protocol, searches for keywords, etc. ), logs the requests

Using proxies (II) • Advantage – knowledge of the service/protocol => efficiency and « intelligent » filtering – Ex : session tracking, stateful connection • Disadvantages – one proxy per service ! – may require modifications of the client – do not exist for all services

Static Network Address Translation (NAT) (I) xxx. xxx yyy Internal network From Arkoon Inc. tutorial

Static Network Address Translation (NAT) (II) • The FW maintains an address translation table • The FW transforms address xxx into yyy in the field « source address » xxx yyy • The FW transforms address yyy into address xxx in the field « destination address » xxx • This operation is transparent for both the exterior Internal network and the interior hosts xxx Internal network yyy

Static Network Address Translation (NAT) (III): Applications • Non TCP/UDP based protocols • Pre-defined partnership addresses - Host known/authenticated outside the LAN with a specific address • Web server, mail…. (traffic to Internet) • Application server (hidden behind a FW) • …

PAT : Port Address Translation (I) Port 2033 Po rt 8 0 Internal network From Arkoon Inc. tutorial

PAT : Port Address Translation (II) • Connections are open from an exterior host • Translation table • Use of lesser public addresses • Flexible management of server ports

PAT : Port Address Translation (III) FW, @F Web server @IP 1, port 80 U → F: 80 U → IP 1: 80 F: 80 → U IP 1: 80 → U Web server U → IP 2: 80 U → F: 81 IP 2: 80 → U F: 81 → U User, @U Web server @IP 2, port 80 Internal network Translation Table @F @F, port 80 → @IP 1 : port 80 @F, port 81 → @IP 2 : port 80 From Arkoon Inc. tutorial

Masking (I) Internal network From Arkoon Inc. tutorial

Masking (II) • Connections are open by internal hosts • Dynamic connection table (IP address + source port number) • One single address is known outside (the FW address) • Spare IP addresses

FW, @F IP 1: 1025→W 1 F: 10000→W 1 Web server @W 1 W 1→F: 10000 F: 10001→W 1 W 1→IP 1: 1025 User 1 @IP 1 IP 2: 1025 ->W 1 W 1→IP 2: 1025 W 1→F: 10001 F: 10000→W 2 IP 2: 1026→W 2 User 2 @IP 2 Internal network W 2→IP 2: 1026 W 2→F: 10000 Translation table @F @IP 1: 1025→W 1 (10000) @IP 2: 1025→W 1 (10001) @IP 2: 1026→W 2 (10000) Web server @W 2 From Arkoon Inc. tutorial

Hacking… and security tools (I) • Network auditing (probing) – Checks if the network presents security weaknesses (accessible ports, badly configured services, etc. ) • Network/Host Intrusion Detection Systems (NIDS/HIDS) – NIDS can be put before the FW, on the DMZ, on the internal network – NIDS are based on intrusion signatures and statistics (abnormal behavior) – HIDS on sensitive hosts e. g. bastions, application servers

Hacking… and security tools (II) • • Sniffers : traffic snooping Packet filtering tools Proxy service tools Firewall toolkits • Reference sites : CERT (CMU) and CERTs (Computer Emergency Response Team), COAST (Perdue Univ. ), UREC (French, CNRS), CRU (French, MEN)…

Plan • Problématique et concepts de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Réseaux virtuels (VLAN) (I) • Limiter les domaines de diffusion - Gestion de la bande passante • Garantir la sécurité par l’isolation • Permettre la mobilité des utilisateurs • Idée : créer des réseaux logiques

Réseaux virtuels (VLAN) (II) • VLAN niveau 1 (physique) : Port Based VLAN – ensemble de ports physiques (commutateurs (switches))/segments ( « trunks » : liaisons entre commutateurs/routeurs) • VLAN niveau 2 (liaison) : MAC Address Based VLAN – ensemble d’adresses MAC • VLAN niveau 3 (réseau) – ensemble d’adresse IP : Network Address Based VLAN – filtrage de protocoles : Protocol Based VLAN • VLAN de niveau supérieur – fondé sur des règles (ex : login) – fondé sur un type de protocole de niveau supérieur (ex : h 323) • Les commutateurs (switches) doivent être compatibles • « Tagging » : modification de l’en-tête des paquets (norme 802. 1 Q) • Standards : IEEE 802. 1 Q, IEEE 802. 1 D, IEEE 802. 1 p, IEEE 802. 10

IPsec(ure) (I) • Internet Security protocol, intégré à IPv 6 • Objectifs : sécuriser les trames IP – Confidentialité des données et protection partielle contre l'analyse du trafic – Intégrité des données – Authentification des données et contrôle d'accès continu – Protection contre le rejeu

IPsec(ure) (II) • Principes : ajout de champs d’authentification dans l’en-tête IP, cryptage des données, hachage d’intégrité • 2 modes : – Transport : sécurité de bout en bout (jusqu’aux hôtes) – Tunnel : sécurité entre les 2 domaines • Avantage : sécurisation niveau réseau (couche OSI 3) • Inconvénients : coût, interfaces complexes avec les autres protocoles • IPsec peur être utilisé pour créer des VPN

Réseaux Privés Virtuels (VPN) (I) • Interconnexion de LANs distribués via des « tunnels » audessus d’une infrastructure partagée (typiquement Internet ou un réseau opérateur) • Alternative à une ligne louée (dite « ligne spécialisée : LS » ) • Cryptage des donnés, authentification, contrôle d’intégrité • Protocoles mis en œuvre : IPsec, PPTP (Point to point Tunneling Protocol), SSL/TLS… • Principe de base : les paquets sont cryptés à leur sortie du LAN source et décryptés à leur entrée dans le LAN destination

Réseaux Privés Virtuels (VPN) (II) • Mobilité – les utilisateurs/collaborateurs connectés à Internet par modem/FAI peuvent accéder au VPN : client VPN client sur leur machine + attribution dynamique d’une adresse locale au VPN • Avantages – – transparence sécurité coût disponibilité d’Internet • Inconvénient – tous les LANs doivent être sécurisés (sécurité globale) – infrastructure physique partagée => qualité de service/performances moindres qu’une LS

« Data Loss Prevention (DLP)» « Enterprise Right Management (ERM) » « Identity and Access Management » (IAM) • DLP : Monitoring des échanges d’information sensibles (ex : échanges de courriels, clefs USB…) et limitation de l’accès à une information sensible dans un périmètre défini • 3 grandes fonctionnalités : – Network DLP (Data in Motion, Di. M) (analyse niveau réseau) – Storage DLP (Data at Rest, Da. R) (analyse niveau stockage) – Endpoint DLP (Data in Use, Di. U) (analyse niveau hôte) • Techniques mises en œuvre : – analyse statistique (ex : bayésienne) du contenu/des données – Analyse des transactions (source, destination, heure, etc. ) à l’instar des parefeux/IDS • Problèmes : – faux positifs / faux négatifs – transformation des données avant envoi – prise en compte complexe des processus métier • Liens avec l’ « Enterprise Right Management (ERM) » et l’ « Identity and Access Management » (IAM)

Plan • Problématique et concepts de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Politique de sécurité : finalités (recommandations de l’ANSSI) • Sensibiliser aux risques pesant sur les systèmes d'information et aux moyens disponibles pour s'en prémunir • Créer une structure chargée d'élaborer, de mettre en œuvre des règles, consignes et procédures cohérentes pour assurer la sécurité des systèmes informatiques • Promouvoir la coopération entre les différents services et unités de l'établissement pour l'élaboration et la mise en œuvre des règles, consignes et procédures définies • Susciter la confiance dans le système d'information de l'établissement • Faciliter la mise au point et l'usage du système d'information pour tous les utilisateurs autorisés de l'établissement

Rien ne sert… (CRU) (I) • de se payer un super coffre-fort pour protéger quelques pacotilles et de laisser l'accès libre à une cave remplie de grands crus classés ! il faut identifier ce qu'il faut réellement protéger il faut définir des objectifs de sécurité • de construire des remparts à la Vauban pour se protéger de l'aviation ! il faut identifier les risques d’attaques • d'utiliser un marteau pilon pour écraser une mouche ! les moyens utilisés pour se protéger doivent être adaptés au risque la sécurité doit avoir un coût raisonnable

Rien ne sert… (II) • d'acheter une super porte blindée et d'oublier de fermer la fenêtre ! la sécurité est une chaîne : si un maillon est faible, tout casse une cohérence doit être assurée et surtout la sécurité doit être vue globalement • d'employer un (et un seul) « gourou prêchant des formules secrètes » et de contraindre les enfants à assister aux offices la sécurité doit être simple et comprise (un minimum) par tous la convivialité ne doit pas trop en souffrir suffisamment de liberté (ouverture) doit être accordée • Addendum (cf. présentation Arkoon) : la sécurité ne doit pas entraver le fonctionnement de l’entreprise, ses processus métier, ses processus internes

Some practical recommendations Source inconnue Cf. cours sur les patrons de sécurité (security patterns)

Plan • Problématique et concepts de base • Types de risques : intelligence économique, « catastrophes » , « piratage » , cyber-guerre… - Propriétés de sécurité des systèmes informatiques • Eléments méthodologiques • Techniques de base : chiffrement, signature, certificats, authentification • Outils pour la sécurité : pare-feux, analyseurs de trafic, testeurs de réseaux • Modèles de contrôle d’accès, confiance et réputation • Sécurisation des réseaux : VLAN, IPsecure, VPN, DLP, ERM, IAM • Discussion • Conclusion

Conclusion • Sécurité = compréhension du fonctionnement de l’entreprise + de la méthodologie + un peu de technique + du bon sens + de la sensibilisation • Il existe des outils puissants mais aussi beaucoup de failles de sécurité • Outils techniques : IP secure, VLAN, VPN, IDS, pare-feux, DLP, ERM… • Outils méthodologiques : PSSI, SMSI, security patterns, survivabilité, confiance, réputation… • Passage d’une logique de « piratage » par un individu à un spectre composite de menaces : espionnage industriel et militaire, surveillance, criminalisation et mafia, attaques à grande échelle, cyberguerre • Le facteur humain est central • Complexification : « entreprise ouverte » , externalisation, « cloudification » ; botnets, « advanced persistent threats (APT) » , « advanced evasion techniques » … • Nécessité d’une prise en compte globale au niveau de l’entreprise