Tecnologias de Segurança em Redes

Módulo: ESASIUC: Gestão da Segurança e Auditoria de Sistemas de Informação(MSI/MEGSI)Tecnologias para Segurança em RedesHenrique Santos (hsantos@dsi.uminho.pt)Dpt. Sistemas de InformaçãoExt. 510302DSI/UM © 20084Sumário􀂄Considerações prévias􀂄Notas sobre:􀂉VPN􀂉SSH􀂉SSL􀂉IPSEC􀂉IKE􀂄Firewalls􀂄IDSDSI/UM © 20085Considerações prévias􀂄Principais ameaças:􀂉Execução deprogramas emcomputadores remotos􀂉Intercepção dedados emtrânsito􀂉Modificação dedados emtrânsito􀂉Acesso a programase dadosremotamente􀂉Modificação deprogramas e dadosremotamente􀂉Inserção dedados emcomunicações􀂉Usurpação deidentidade􀂉Bloqueamento decomunicações (totalou selectivamente)􀂄Cada vezmais osataques explorammultiplasvulnerabilidades!Considerações préviasDSI/UM © 20086•De-Militarized Zones and Screened SubnetsConsiderações préviasDSI/UM © 20087Software Security Solutions Layered Security Model ™•Defense inDepthDSI/UM © 20088Considerações prévias􀂄Arquitectura da rede (controlo preventivo)􀂉Promover a segmentação (facilita o controlo e a gestão)􀂉Promover a redundância􀂉Evitar os pontos singulares de falhas􀂉Promover comunicações cifradas (em função do risco)DMensSTNEMensagemCabeçalho da aplicaçãoCabeçalho do transporteCabeçalho da redeCabeçalho da ligação•Link EncryptionDMensSTNEMensagemCabeçalho da aplicaçãoCabeçalho do transporteCabeçalho da redeCabeçalho da ligação•End-to-End Encryption•Quando o meio de transmissão é o foco das ameaças•Quando os computadores são o foco das ameaçasDSI/UM © 20089Notas sobre VPN􀂄Acesso remoto seguro􀂉Antes Dados sobre Voz (DoV) –custo dependente da distância􀂉Hoje Dados sobre Dados (DoD) –tarifa única, apenas dependendo da largura de banda e do tráfego. Vantagens:􀂄Factores económicos􀂉Número de utilizadores􀂉Partilha de recursos (WAN)􀂄Flexibilidade e escalablidade􀂄Largura de banda􀂄Qualquer tecnologia de “últimamilha”DSI/UM © 200810Notas sobre VPN􀂄VPN (VirtualPrivateNetwork) sobre DoDcompensa a únicadesvantagem dafilosofia abertado DoD, a segurança􀂄VPN usaa Internetpara estabelecerum circuitovirtual (outúnel), parainterligar doisterminaisDSI/UM © 200811Notas sobre VPN􀂄É vulgaruma soluçãohíbrida (DoVaté aoponto deacesso –ISP)DSI/UM © 200812Notas sobre VPN􀂄Protocolos􀂉Tipicamente em três fases:􀂄Autenticação do cliente num firewall􀂄Firewall responde com uma chave de sessão􀂄Servidor e Cliente comunicam num canal cifrado com essa chave􀂉PPTP (Point-to-PointTunnelProtocol), é uma extensão ao PPP e permite encapsular TCP/IP, IPX/SPX e NetBEUI em pacotes PPP. Os pacotes podem ser encriptados utilizando o MPPE (Microsoft Point-to-PointEncryption–128 bits, a partir do SP2 do W2k). Neste caso, a autenticação pode ser feita usando MS-CHAP, MS-CHAPv2 ou EAP/TLS.􀂉L2TP (Layer2 forwardingmais PPTP); utiliza IPSecpara encriptar os dados, aumentando grandemente o nível de segurança => servidor e cliente suportam l2TP e IPSec(não é o caso do Windows NT e o Windows 9x)DSI/UM © 200813Notas sobre VPN􀂄Passos para a implementação de uma VPN􀂉Número de portas (ou número de sessões virtuais simultâneas) –típico 1 para 10 utilizadores􀂉A largura de banda disponível (WAN + Servidor) será repartida por todos as portas => LBmin/porta􀂉Classificar os utilizadores:􀂄Escritórios remotos􀂄Regime de mobilidade􀂄Regime de teletrabalho􀂄Regime de extensão de horário􀂉Autenticação:􀂄Username/password􀂄Tokens􀂄Certificados digitais􀂉Hardware dedicado (Cisco, HP, Intel, vários routers)􀂉Suporte nativo em Linux e Windows (2K e XP ☺), e várias outras soluçõesDSI/UM © 200814Notas sobreIPSec􀂄Promove: Confidencialidade, Integridadee autenticidade􀂄Standard definidopela IETF paracomunicação segura(“tempo-real”)􀂄Pressupõe queos interlocutorespartilham umachave desessão (distribuídamanualmente, oucom IKE –a seguir)􀂄IPSectrabalha comIPv4 e comIPv6􀂄SA (SecurityAssociation) denota uma ligação unidirecionalcriptograficamente segura(endereço, númerosde sequência, algoritmosde encriptação, garanteou nãointegridade, etc.). Cada SA usauma chavee umaidentificação única, SPI –SecurityParameterIndex􀂄Um cabeçalhoIPSecidentifica a respectivaSA􀂄Em cadahosté precisoconfigurar osparâmetros pertinentes, queficam armazenadosna SPD –SecurityPolicyDatabase􀂄Qualquer sistema que implemente IPSectem que ter uma base de dados de SAs(SAD–SecurityAssociationDatabase)Notas sobreIPSecDSI/UM © 200815DSI/UM © 200816Notas sobre IPSec􀂄O cabeçalhodo pacoteIPSecpode terdois camposdistintos:􀂉AH (AuthenticationHeader) –garante integridade (também relativa a partes do cabeçalho IP) e autenticidade do emissor/IP􀂉ESP (EncapsulatingSecurityPayload) –garante confidencialidade e/ou integridade (apenas relativa ao conteúdo do pacote) e autenticidade do emissor/IP􀂉Modo Túnel: Host-to-Host; Host-to-Gateway; Gateway-to-GatewayIP headerpacoteIP headerpacoteIPSec headerNew IP headerModo TúnelIP headerpacoteIP headerIPSec headerpacoteModo TransporteDSI/UM © 200817Notas sobre IPSec􀂄IPSecé parteintegrante doIPv6􀂄No modoTúnel criaproblemas nas “caixas” NAT (NatworkAddressTranslation) e nos Firewall, porqueos impedede analisar/alterar oscabeçalhos IP!􀂄Os cabeçalhosAH e ESP sãoindicados nocabeçalho IP pelos“números deprotocolo” 51 e 50, respectivamenteDSI/UM © 200818Notas sobre IPSec4 bitsVersão4 bitsTamanho do cabeçalho (unidades de 32 bits)8 bitsTipo de serviço16 bitsTamanho do cabeça + dados16 bitsIdentificação do pacote3 bitsFlags13 bitsDeslocamento do fragmento8 bitsHops (ou Time To Live-TTL)8 bitsPROTOCOLO16 bitsChecksum do cabeçalho32 bitsEndereço da origem32 bitsEndereço do destinoVarOpções4 bytesVersão (4 bits) | Tipo de serviço2 bytesTamanho do pacote1 bytePROXIMO CABEÇALHO1 byteHops (ou Time To Live-TTL)16 bytesEndereço da origem16 bytesEndereço do destino1 bytePróximo cabeçalho1 byteTamanho do cabeçalhoVarDados neste cabeçalhoExtensões ao cabeçalhoCabeçalho IPv4Cabeçalho IPv6DSI/UM © 200819Notas sobre IPSec1 bytePróximo cabeçalho1 byteTamanho pacote2 bytesNão utilizado4 bytesSPI (Security Parameter Index)4 bytesNúmero de sequênciaVarDados de autenticação4 bytesSPI (Security Parameter Index)4 bytesNúmero de sequênciaVarIV (Initialization Vector)VarDadosVarPadding1 byteTamanho de padding(em bytes)1 bytePróximo cabeçalho /tipo de protocoloVarDados de autenticaçãoCabeçalho AHCabeçalho ESPDSI/UM © 200820Notas sobreIKE􀂄IKE (InternetKeyExchange) –Autenticaçãomútua, baseadanuma chavepartilhada, deutilização prolongada. Utilizado paradeduzir umachave desessão, paracada SA􀂄IPSecpode serconfigurado semIKE, masperde segurançae flexibilidade􀂄Dois protocolos:􀂉ISAKMP (InternetSecurityAssociationKeyManagementProtocol) –negociação dos parâmetros de segurança􀂉Oakleykeyexchange(variação doDiffie-Hellman) e o Skemekeyexchangepara “troca” dechavesNotas sobreIKE􀂄IKE –Fase1􀂉Autenticação doutilizador remoto􀂄Chaves partilhadasou certificadospreviamente distribuidos(o maisvulgar) –embebidonas aplicações􀂄Dois modos: normal; e agressivo(mais rápidomas menosseguro)􀂉Troca dachave públicaque seráusada paracifrar a trocade informaçãona fase2􀂄IKE –Fase2􀂉Troca deinformação (cifrada) deconfiguração􀂉Apenas ummodo (quickmode), semelhante ao agressivo da Fase 1DSI/UM © 200821Notas sobreIKEDSI/UM © 200822Fase 1Fase 2•Exemplo dotráfego com um servidor VPN CiscoDSI/UM © 200823Notas sobre IKE􀂄Oakley(baseado no algoritmo deDiffie-Hellman)􀂉Ae Bescolhemdois númerosprimos ne g, taisque gé primitivomodn; (n-1)/2tambémdeve serprimo. Estes númerosão trocadosde formanão segura.􀂉Aescolheum númeroaleatório x e calculaX = gxmodnEnviaX paraB􀂉Bescolheum númeroaleatório y e calculaY = gymodnEnviaY paraA􀂉AcalculaK= Yxmodn􀂉BcalculaK’= Xymodn􀂉Em princípioK ≡ K’= gxymodne seráa chavede sessão􀂉Há pequenasvariantes destealgoritmo aindamais robustas.Notas sobreIPSec􀂄Principais fragilidades􀂉Eventual limitaçãono espaçode endereçamentoIP (IPv4)􀂉Falta deum mecanismoautónomo deconfiguração􀂉Falta desegurança intrínseca!􀂄Fragilidades herdadasdo IP, pensadopara ambientesde aplicaçãomais reduzidos􀂄O IPv6 resolvemuitas dasquestõesDSI/UM © 200824DSI/UM © 200825Notas sobre SSH􀂄SSH (Secure Shell) –protocolo que permite autenticação e comunicação cifrada ao nível do shelldos Sistemas Operativos􀂄Originalmente para Unix, mas já disponível para Windows􀂄Suporta um subconjunto dos comandos do shell􀂄Substitui, com vantagem, os tradicionais utilitários de loginremoto (telnet, rloginou rsh)􀂄Negociação do algoritmo de cifra (DES, IDEA, AES,…)􀂄Autenticação (inclui suporte a PKIs e Kerberos)DSI/UM © 200826Notas sobre SSL􀂄SSL (Secure Sockets Layer) –protocolo criado pela Netscape􀂄Posiciona-se entre a aplicação e o nível do transporte (TCP) e garante:􀂉Autenticação do servidor􀂉Autenticação opcional do cliente􀂉Canal cifrado com chave partilhada (algoritmo negociado –3DES, RC4, etc)􀂄Resumo do protocolo:􀂉Cliente solicita uma sessão SSL􀂉Servidor responde com o seu certificado digital (chave pública)􀂉Cliente envia parte da chave simétrica, encriptada com a chave pública do servidor􀂉Ambos calculam a chave de sessãoDSI/UM © 200827Firewalls􀂄Oficialmente inventadoem 1990, masbaseado noconceito dereferencemonitor, dosanos 70􀂄Basicamente é umdispositivo quefiltra o tráfegode redeprotegendo umarede “interna” deuma rede“externa” nãoconfiável􀂉Conjunto decaracterísticas fundamentais:􀂄Incontornável –analisatodoo tráfego(desempenho é crítico)􀂄Concentra a suafunção aonível 2 darede (cabeçalhoIP); maspode incluircaracterísticas donível 3 –controlodo fluxoatravés dosSN e dasportas TCP → ConnectionTracking)􀂄Resistente a ataques–mínimode funcionalidade􀂄Baixa complexidade–facilitaa análisee administraçãoDSI/UM © 200828Firewalls􀂉Normalmente nãochegam aonível daaplicação (osproxy estarãonaturalmente maisadequados)􀂉Diversas estratégiasde implementação⇒Políticade Segurançaadequada􀂉Atenção aocomportamento pordefeito:􀂄O quenão é expressamenteproibido é aceite; ou􀂄O quenão é expressamenteaceite é proibidoFirewalls•Mecanismo deprocessamento dasmensagens implementadono Linux•A cadauma dasfases correspondeuma “tabela” e umaou maiscadeias deregras quedefinem o comportamentoglobal damáquina•A firewalldeve actuarnas tabelasfilter, em todas as cadeias•Na entrada, antesdo routing, nãoé aconselhávelfazer filtragem, umavez queo preroutingpode alteraros cabeçalhos•O mesmose aplicana saída, masdepois dorouting•É permitidocriar cadeiasde regrasque podemser invocadasa partirdas básicas, dentroda mesmatabelaDSI/UM © 200829DSI/UM © 200830Firewalls􀂄Packet Filtering Gatewayou Screening Routers􀂉A solução mais simples: filtra endereços e portas (nível do transporte)DSI/UM © 200831Firewalls􀂄Divisão clara entre rede interna e externa􀂄Deve rejeitar pacotes externos com endereços de origem internos!􀂉Não esquecer que é possível falsear endereços􀂄Grandes desvantagens􀂉Implementação de regras para casos excepcionais􀂉Manutenção das regras􀂉“Olha” cada pacote individualmenteDSI/UM © 200832Firewalls􀂄Stateful Inspection Firewall􀂉Mantém informação do estado de uma comunicação, entre pacotes consecutivos􀂉Permite detectar ataques baseados na fragmentação de pacotes􀂉Regras mais complexas, permitindo já analisar os dados􀂄Application Proxy Gatewayou Bastion Host􀂉Actua como um servidor de determinada aplicação (ou seja, interpreta o protocolo)􀂉Decide que comandos/dados serão passados ao servidor real e que dados são enviados para fora􀂉Pode até reforçar a função de autenticaçãoDSI/UM © 200833Firewalls􀂄Guard􀂉Tipicamente é um Bastion Hostmais “inteligente”, com capacidade para (por exemplo):􀂄Decidir que serviços solicitar em função do cliente (localização, utilizações prévias, etc.)􀂄Limitar dinamicamente a transferência de dados􀂄Executar um anti-virus sobre ficheiros embebidos􀂉Definição da Política é uma tarefa muito complexa 􀀯􀂄FirewallsPessoais􀂉Complementa o trabalho das firewallsprotegendo de forma fina cada computador ☺􀂉Permite Políticas de Segurança pessoais mas é necessário gerir as regras ☺􀀯􀂉Ocupa recursos da máquina pessoal 􀀯DSI/UM © 200834FirewallsPacket FIlteringStateful InspectionApplication ProxyGuardPersonal FirewallO mais simplesComplexoMais complexoO mais complexoSimplesEndereços e portasEndereços, portas e dadosAnalisa todos os dados do pacoteAnalisa todo o texto da comunicaçãoEndereços, portas e dadosAuditoria limitadaAuditoria é possívelAuditoria de actividadesAuditoria de actividadesAuditoria de actividadesUsa regras de ligaçãoUsa informação de sequências de pacotesBaseado no comportamento dos proxiesBaseado na interpretação do conteúdo da mensagemUsa regras de ligação (tipicamente)Configuração complexa (regras)Normalmente é configurado para deter ataques conhecidosRegras mais poderosas e em menor númeroFuncionalidade muito complexa pode limitar a segurança!Tipicamente configuração dinâmica (começa por negar tudo)DSI/UM © 200835Firewalls􀂄Limitações􀂉Apenas seguro se a firewallcontrolar todo o perímetro da rede􀂉Informação que sai (legitimamente) do perímetro não está segura􀂉É o componente mais visível da rede e, portanto, o mais sujeito a ataques (a sua defesa deve ser bem cuidada)􀂉A configuração deve ser cuidadosamente planeada e gerida􀂉Dados viciados ou manipulados, dissimulados dentro de comunicações legítimas não podem ser evitados –defesas ao nível da aplicação􀂉Capacidade limitada com tráfego cifradoDSI/UM © 200836Intrusion Detection Systems (IDS)􀂄Firewallse Controlode Acessosprevinema utilizaçãoindevida􀂄E a máutilização “legítima”? Deve serdetectada… ⇒IDS􀂉Tipicamente algumcomputador queprocura identificaractividade maliciosaou suspeitaArquitectura básica de um IDS•Monitoriza a actividade de utilizadores e máquinas•Auditoria à configuração de sistemas e a vulnerabilidades•Avaliação da integridade de ficheiros críticos•Reconhecimento de ataques conhecidos•Identificação de actividade anormal•Corrige erros de configuração•Gestão de armadilhas para intrusõesDSI/UM © 200837IntrusionDetectionSystems(IDS)􀂄Propriedades relevantes􀂉Eficiência􀂄Problema da detecção: falsos positivos􀂉Extensibilidade􀂉Adaptabilidade􀂄Tipicamente um IDS executa de modo furtivo(em rede, dispõe de duas placas)􀂄Tipicamente exige um grande esforço de intervenção humana 􀀯DSI/UM © 200838IntrusionDetectionSystems(IDS)􀂄Tipos de IDS (operação)􀂉Baseados em Assinaturas (SB)􀂄Verificação de padrões associados a ataques conhecidosSNORT; IDIOT; STAT; …􀂉Baseados em Anomalias (AB) –Heurísticos􀂄Constróemum modelo de comportamento normal ou aceitávele assinalam tudo o que não verificar esse modeloIDES􀂄Tipos de IDS (função característica)􀂉Baseados em Redes􀂄Componente isolado que monitoriza o tráfego de uma rede􀂉Baseados em Computadores􀂄Correm num computador, observando o seu comportamento(loganalyzers; file integritycheckers;…)IntrusionDetectionSystems(IDS)AnomalySelf-learningNontimeseriesRulemodellingWebStalkerDescriptivestatisticsIDEAS; NIDES;EMERALD; JiNao; HaystackTimeseriesANN (Artificial Neural Net.)HyperviewHMM (HiddenMarkovModel)programmedDescriptivestatSimplestatMIDAS; NADIR; HaystackSimplerule-basedNSMThresholdComputerWatchDefaultdenyStateseries modellingDPEM; JANUS; BroDSI/UM © 200839•Classificação dos princípios de detecçãoIntrusionDetectionSystems(IDS)signatureprogrammedState-modellingState-transitionUSTATPetri-netIDIOTExpert-systemNIDES;EMERALD; MIDAS-direct; DIDS; MIDAS(2)String-matchingNSM; SNORTSimplerule-basedNADIR; NADIR(2); ASAX; Bro; JiNao; Haystack(2)DSI/UM © 200840SignatureinspiredSelf-learningAutomaticfeatureselRipper•Classificação dos princípios de detecçãoDSI/UM © 200841IntrusionDetectionSystems(IDS)􀂄Classificação segundo as características do sistema􀂉Time-to-detection: tempo-real vs batch􀂉Granularidade dos dados: tipicamente, tempo-real ⇒menores quantidades de dados; batch⇒maiores quantidades de dados􀂉Locusofdata-processing: processamento central vs processamento distribuído􀂉Locusofdata-colletion: dados recolhidos localmente vs dados recolhidos remotamente􀂉Resposta a alarmes􀂄Procura recolher o maior número de dados􀂄Protege o recurso sob ameaça -Activo􀂄“Chama” um operador -PassivoNetworkIDS􀂄Que papel é atribuído normalmente aos NIDS?􀂉Identificador de vulnerabilidades􀂉Auditorias de segurança da rede􀂉Verificação da violação de políticas de segurança􀂉Detectar ataques iniciados pelos sistemas internos!􀂉Apoiar a resposta a incidentes e análise forense􀂉Complementar outros mecanismos de defesa ☺DSI/UM © 200842NetworkIDSDSI/UM © 200843•Arquitectura típica de um NIDShíbridoTaxonomia–tecnologiasde SegInfoDSI/UM © 200844Recursos dedicadosa cadatecnologiaDSI/UM © 200845