Introducción a la seguridad En redes de datos - 2

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1 Administración y Gestión de Redes Lic. en Sistemas de Información Laboratorio de REDES Recuperación de Información y Estudios de la Web Introducción a la seguridad En redes de datos - 2 Fernando Lorge

2 Cómo proteger los datos? Diferentes soluciones a diferentes niveles: End-to-end link-level network-level PGP, S/MIME, Secure Shell (ssh), Transport Layer Security (TLS), IPSec, L2tp, user-space vpn's

3 Pretty Good Privacy / OpenPGP Pretty Good Privacy (PGP) desarrollado por Phil Zimmermann in 1991 Año 2007: Estándar OpenPGP de IETF (RFC 4880). Provee servicios de integridad de datos para mensajes y archivos mediante: Firmas digitales Cifrado (simétrico y de clave pública) Compresión Conversión Radix64 Además provee administración de claves y certificados.

4 OpenPGP Algoritmos soportados (gpg --version): Clave Pública: RSA, RSA-E, RSA-S, ELG-E, DSA Cifrado simétrico: 3DES, CAST5, BLOWFISH, AES, AES192, AES256, TWOFISH, CAMELLIA128, CAMELLIA192, CAMELLIA256. Hash: MD5, SHA1, RIPEMD160, SHA256, SHA384, SHA512, SHA224 Compresión: Sin compresión, ZIP, ZLIB, BZIP2 Para envío por SMTP: Radix64. Alternativa para correo: Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions (S/MIME RFC 5751) - Mensaje PKCS#7

5 Redes Privadas Virtuales (VPN) Una VPN es un conjunto de herramientas que permite a redes de diferentes lugares conectarse de forma segura, utilizando una red pública como capa de transporte [James Yonan:The User-Space VPN and OpenVPN ] Proveen un medio de establecer seguras sobre redes públicas o inseguras. Utilizan cifrado para proveer confidencialidad, autenticidad e integridad.

6 Redes Privadas Virtuales (VPN) Objetivos: Conectar usuarios de forma segura a sus redes empresariales (Acceso Remoto) Vincular sucursales con una red empresarial (Intranet). Ampliar la existente infraestructura de red de una organización para incluir socios, proveedores y clientes (Extranet)

7 Redes Privadas Virtuales (VPN) Servicios: Autenticación de usuarios: Solamente usuarios autorizados pueden tener acceso a la VPN. Administración de claves: Se debe generar y actualizar las claves de cifrado para los clientes VPN y el servidor VPN: La tecnología VPN debe encapsular los datos privados agregando una cabecera adicional que permita a estos transitar por la red pública, esto se conoce como túnel. Administración de direcciones: Se debe asignar a los clientes de la VPN las direcciones IP dentro de la intranet corporativa y asegurar que dichas direcciones se mantengan privadas.

8 Redes Privadas Virtuales (VPN) Servicios: Cifrado de datos: Los datos transmitidos sobre la infraestructura de red pública tienen que ser ilegibles para los clientes no autorizados de la VPN Encapsulamiento: La tecnología VPN debe encapsular los datos privados agregando una cabecera adicional que permita a estos transitar por la red pública, esto se conoce como túnel. Soporte a múltiples protocolos: Proveer soporte para los protocolos utilizados en la red pública.

9 Redes Privadas Virtuales (VPN) Tipos: De acceso remoto (Remote access): Conectan usuarios a redes a través de un Servidor de Acceso a la Red (NAS) (Interactúa con server de Autenticación, Autorización y Contabilidad). Sitio a sitio (site-to-site): Conectan redes con redes mediante gestores de tráfico. (conexiones iniciadas en 1 sentido o ambos)

10 IPSec Desarrollado en los '90, originalmente obligatorio en ipv6, luego recomendado. Opcional en ipv4. Última actualización 2005 (RFC 4301) 2 Modos de Operación: Transporte Túnel Servicio de Autenticación Authentication Header (RFC 4302) Servicio de Confidencialidad y/o integridad: IP Encapsulating Security Payload (RFC 4303)

11 IPSec AH Protocol: Provee autenticación, integridad y protección frente a reenvíos. (no confidencialidad) Asegura la carga de un paquete IP, y porciones del header IP. ESP Protocol: Puede proveer autenticación, integridad, protección frente a reenvíos y confidencialidad. Asegura todo la carga de un paquete IP. (no sus headers)

12 IPSec Asociaciones de seguridad (Security Associations - SAs) Describen exactamente como se alcanzará la protección deseada para cada conexión. Algunos parámetros típicos de una SA incluyen: Algoritmo de Cifrado, algoritmo de hash, clave de cifrado, clave de autenticación, tiempo de vida de claves, valores de inicialización. Seteo manual o automático (ISAKMP). Identificada por: Security Parameter Index (SPI) IP destino Security protocol Identifier

13 IPSec Base de datos de Asociaciones de Seguridad (Security Association Database, SAD) Definen los parámetros asociados a cada SA: Security Parameter Index Sequence Number Counter Sequence Counter Overflow Anti-Reply Window AH Information ESP Information Lifetime IPSec Protocol Mode Path MTU DSCP values Tunnel header IP source and destination address...

14 IPSec Base de datos de Políticas de Seguridad (Security Policy Database, SPD) Definen cómo se aplica IPSec al tráfico transmitido o recibido. Opciones de procesamiento: DISCARD, BYPASS, PROTECT En las entradas se utilizan Selectores : Local Address, Remote Address, Next Layer Protocol, Local Port, or ICMP message type/code or Mobility Header type (depending on the next layer protocol) Remote Port, or ICMP message type/code or Mobility Header type (depending on the next layer protocol)

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19 Transport Layer Security (TLS) Protocol Basado en Secure Sockets Layer (SSL) desarrollado por Netsacape: SSL v2.0: SSL v3.0: (RFC Historic 6101, per RFC Junio SSLv3 MUST NOT be used ) TLS v1.0: (RFC 2246) TLS v1.1: (RFC 4346) TLS v1.2: (RFC 5246) TLS v1.3: draft-ietf-tls-tls13-07 Implementado sobre TCP proporciona seguridad a protocolos de aplicación como HTTP, SNMP, SIP, etc. Provee Cifrado y Autenticación mediante certificados x509 (de 1 o ambos extremos)

20 Transport Layer Security (TLS) Protocol Arquitectura: Handshake Protocol Alert Protocol Change Cipher Spec Protocol Application Data Protocol (HTTP, etc) TLS Record Protocol TCP IP El protocolo TLS Record provee confidencialidad e integridad.

21 Transport Layer Security (TLS) Protocol TLS Record Protocol Funcionamiento: Toma mensajes de aplicación a transmitir (HTTP, SMTP, o los protocolos Handshake, Alert y Change Cipher Spec del propio TLS). Fragmenta en bloques a enviar de bytes o menor. Comprime los datos (opcional) Aplica un código de autenticación de mensaje (HMAC definido en RFC basado en hash) Cifra el mensaje y el MAC calculado utilizando algoritmos simétricos (AES, IDEA, RC2, RC4, 3DES...) Agrega encabezado: Content-Type (protocolo de nivel superior) Major Version Minor Version Compressed Length

22 Transport Layer Security (TLS) Protocol TLS Record Protocol Formato: Content Typel Major Version Minor Version Compressed length Fragment IP

23 Transport Layer Security (TLS) Protocol TLS Record Protocol Formato: Content Type: Protocolo de nivel superior change_cipher_spec(20) alert(21) handshake(22) application_data(23) Version: Major 3, Minor 3 para TLS v1.2 Length: Longitud en bytes del fragmento (No debe superar 2^ ) Fragment: Datos de aplicación protegidos por cifrado. (posiblemente comprimidos + PAD + MAC)

24 Transport Layer Security (TLS) Protocol Alert Protocol Transmisión de mensajes de alerta entre pares. Mensajes de 2 bytes: El primero indica la criticidad (1-warning o 2-fatal) El segundo indica la alerta específica Mensajes de alerta con nivel fatal determina la finalización inmediata de la conexión. Cifrado y comprimido de acuerdo al estado actual.

25 Transport Layer Security (TLS) Protocol Change Cipher Spec Protocol Señala el cambio en especificaciones de cifrado y claves negociadas previamente a partir del próximo registro. Mensaje único de 1 byte (valor 1) cifrado y comprimido de acuerdo al estado actual.

26 Transport Layer Security (TLS) Protocol Handshake Protocol Permite la autenticación de las partes y la negociación de parámetros de seguridad (algoritmos de cifrado y MAC, claves..). Mensajes de 3 campos: Tipo (1 byte) Longitud (3 bytes) Contenido (0+ bytes)

27 Transport Layer Security (TLS) Protocol Handshake Protocol Se negocia una sesión con los siguientes ítems: Session identifier Peer certificate Compression method Cipher spec (pseudorandom function, bulk data encryption algorithm, MAC algorithm, mac_length) Master secret (48-byte secret compartido entre cliente y servidor) Is resumable

28 Transport Layer Security (TLS) Protocol Handshake Protocol

29 Transport Layer Security (TLS) Protocol Handshake Protocol

30 Secure Shell (SSH) Login remoto. Tunneling de conexiones TCP/IP. Compuesto por Transport Layer Protocol. (RFC 4253) Authentication Protocol. (RFC 4252) Connection Protocol. (RFC 4254) Autenticación de hosts mediante Host Keys Negociación de intercambio de claves, algoritmos de cifrado simétrico y de clave pública, autenticación de mensajes y hash.

31 Secure Shell (SSH) SSH User Authentication Protocol SSH Connection Protocol SSH Transport Layer Protocol TCP IP SSH Transport Layer Protocol: Provee autenticación, confidencialidad e integridad (opcional compresión) SSH User Authenticacion Protocol: Autentica usuario frente al servidor SSH Connection Protocol: Multiplexa múltiples canales de comunicación lógicos.

32 SSH: Transport Layer Protocol

33 SSH: User autenticacion protocol Métodos de autenticación: Clave pública (publickey) Contraseña (password) Basada en host (hostbased)

34 SSH: Connection Protocol Tipos de canales: Session X11 Forwarded-tcpip Direct-tcp

35 Virtual LANs Virtual LANs Subred lógica a nivel 2 definida por software. Segmentan una red en diferentes dominios de broadcast. Se utilizan para agrupar servers, pc's, etc. de acuerdo a requerimientos similares de manejo de datos y seguridad. La comunicación entre dispositivos de diferentes VLANs debe realizarse a nivel 3.

36 Virtual LANs Virtual LAN Algunas ventajas: Independizan la ubicación física de los dispositivos. Permiten aislar entre sí diferentes partes de una red. Permiten cambiar el dominio de broadcast y acceso a recursos de un dispositivo sin moverlo físicamente. (o cambiando el puerto del switch al que se conecta). Dirigir tráfico broadcast sólo a aquellos dispositivos que necesitan recibirlo, para reducir el tráfico en la red. La comunicación entre dispositivos de diferentes VLANs debe realizarse a nivel 3.

37 Virtual LANs IEEE 802.1Q 4094 vlans posibles

38 Virtual LANs IEEE 802.1ad (Stacked VLAN o QinQ) Client Tagging (C-tag) Service provider tagging (S-tag)

39 Virtual LANs Private VLANs Puerto Promiscuo. Puertos host: Isolated ports Community ports

40 Bibliografía Bibliografía: Cryptography and Network Security - Principles and Practice, Fifth Edition, William Stallings, Prentice Hall Insecure.org Próxima: Práctica Seguridad

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