Technologie bezpieczeństwa w systemach

informatycznych

dr inż. Grzegorz Bliźniuk

Bezpieczeństwo systemów informatycznych

wykład 4

Plan wykładu 4

1. Zagadnienie bezpieczeństwa aplikacji

internetowych

2. Kryptografia w zapewnieniu bezpieczeństwa
3. Zapory sieciowe firewall
4. Sieci VPN
5. Protokoły sieciowe IPsec, PPTP, L2TP, SSL, TLS
6. Podsumowanie

Zagadnienie

bezpieczeństwa aplikacji

internetowych

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 4

Zagadnienie bezpieczeństwa aplikacji internetowych

Bezpieczeństwo aplikacji internetowych jest rozumiane
w

odniesieniu

do

dowolnych

programów lub ich

komponentów wykorzystujących podczas swojego działania
dowolne technologie

– w szczególności – protokoły

internetowe.

Nie

są to więc wyłącznie strony www!

Internet jest dostarczany w technologiach stacjonarnych i
mobilnych,

przewodowych

i

bezprzewodowych,

na

komputery i dowolne inne

urządzenia cyfrowe.

Zajmując

się

zatem

bezpieczeństwem

aplikacji

internetowych

należy zatem brać pod uwagę bardzo

powszechne obecnie zjawisko konwergencji cyfrowej.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 5

Zagadnienie bezpieczeństwa aplikacji internetowych

W naszym rozumieniu aplikacje internetowe

są pisane w dowolnych

językach programowania i na dowolne systemy operacyjne. Istotne jest
to,

że wszystkie ich funkcje są obsługiwane za pośrednictwem protokołu

HTTP/HTTPS.

HTTP jest

protokołem klient-serwer, bezstanowym (nie zna historii

połączeń o powiązań z innymi połączeniami) i tekstowym. HTTPS, to
zaszyfrowana wersja HTTP (HTTP + SSL).

Nie

są zatem aplikacjami w naszym rozumieniu statyczne strony

internetowe dostarczane z

serwerów WWW.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 6

Wprowadzenie

Rodzaje

najczęstszych ataków na aplikacje internetowe:

• Ciągi ataków SQL Injection - zmiana zapytań

• Ciągi skryptów krzyżowych (Cross Site Scripting, XSS) –

osadzanie innych

kodów aplikacji, np. JavaScript

• Zakodowane wersje innych klas

• Przesyłanie na serwer plików o złośliwych (niedozwolonych)

nazwach

• Wykradanie plików cookie za pomocą ataków XSS (zmiana

zachowania aplikacji)

• Kodowanie danych w Internecie (Base64, Base36, Base16,

Base8, Unix, HTML)

– przekłamywanie, zamiana kodów

Kryptografia w zapewnieniu

bezpieczeństwa aplikacji

internetowych

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 8

Kryptografia w zapewnieniu bezpieczeństwa

Kryptologia (z

gr.

κρυπτός – kryptos – "ukryty" i λόγος –

logos

– "słowo") – dziedzina wiedzy o przekazywaniu

informacji w

sposób zabezpieczony przed niepowołanym

dostępem.

Kryptologię dzieli się na:



kryptografię, czyli wiedzę o układaniu systemów
kryptograficznych,



kryptoanalizę, czyli wiedzę o ich łamaniu.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 9

Kryptografia w zapewnieniu bezpieczeństwa

Algorytmy symetryczne

– nadawca i odbiorca wiadomości

używają tego samego klucza szyfrującego. Jeżeli nie używają
tego samego klucza, to jeden

może być łatwo wyliczony na

podstawie drugiego.

Przykładowe algorytmy symetryczne:
DES (3DES) - Data Encryption Standard

AES - Advanced Encryption Standard

MAC - Message Authentication Code

– funkcje skrótu

(haszujące) z tajnym kluczem
SHA-1, MD5 - inne funkcje

haszujące

WPA, WEP

– w sieciach WiFi

Używane na przykład do zapewnienia poufności poczty
elektronicznej, aplikacji w bankomatach

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 10

Kryptografia w zapewnieniu bezpieczeństwa

Algorytmy asymetryczne

– istnieją dwa różne, powiązane ze

sobą matematycznie klucze szyfrujące: publiczny i prywatny. Do
szyfrowania

wiadomości używa się klucza publicznego, a do

deszyfrowania

– klucza prywatnego.

Przykładowe zastosowania:
Podpis elektroniczny z

infrastrukturą klucza publicznego (PKI)

Protokoły HTTPS, SSL, TLS, SSH
Sieci VPN

Algorytmy:

Diffiego-Hellmana (1976), Rivesta-Shamira-Adlemana RSA
(1978), Cramera-Shoupa, ElGamala,

bazującego na krzywych

eliptycznych, DSA

Zapory sieciowe firewall

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 12

Zapory sieciowe firewall

Zapora sieciowa (ang. firewall

– ściana ogniowa) – jeden ze sposobów

zabezpieczania sieci i

systemów przed intruzami z sieci zewnętrznej.

Termin ten

może odnosić się zarówno do dedykowanego sprzętu

komputerowego wraz ze specjalnym oprogramowaniem, jak i do samego
oprogramowania

blokującego niepowołany dostęp do komputera, na

którego straży stoi. Pełni rolę połączenia ochrony sprzętowej i
programowej sieci

wewnętrznej LAN przed dostępem z zewnątrz tzn.

sieci publicznych, Internetu, chroni

też przed nieuprawnionym wypływem

danych z sieci lokalnej na

zewnątrz.

Często jest to komputer wyposażony w system operacyjny z
odpowiednim oprogramowaniem. Do jego podstawowych

zadań należy

filtrowanie

połączeń wchodzących i wychodzących oraz tym samym

odmawianie

żądań dostępu uznanych za niebezpieczne.

Na podstawie: Wikipedia

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 13

Zapory sieciowe firewall

Firewall

– ilustracja koncepcji

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 14

Zapory sieciowe firewall

Najczęściej używanymi technikami obrony są:

• Filtrowanie pakietów, czyli sprawdzanie pochodzenia pakietów i

akceptowanie

pożądanych.

• Stosowanie algorytmów identyfikacji użytkownika (hasła, cyfrowe

certyfikaty).

• Zabezpieczanie programów obsługujących niektóre protokoły (np.

FTP, TELNET).

1.

Bardzo

ważną funkcją zapory sieciowej jest monitorowanie ruchu

sieciowego i zapisywanie

najważniejszych zdarzeń do dziennika

(

log’u). Umożliwia to administratorowi wczesne dokonywanie zmian

konfiguracji. Poprawnie skonfigurowany firewall powinien

odeprzeć

wszelkie znane typy

ataków. Na zaporze można zdefiniować strefę

ograniczonego zaufania

– podsieć, która izoluje od wewnętrznej sieci

lokalne serwery

udostępniające usługi na zewnątrz.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 15

Zapory sieciowe firewall

2.

Zapory

filtrujące: monitorują przepływające przez nie pakiety

sieciowe i

przepuszczają tylko zgodne z regułami ustawionymi na

danej zaporze (zapora

pracująca dodatkowo jako router). Zwykle w

niewielkich sieciach jest zapora

sprzętowa bądź wydzielony

komputer z systemem operacyjnym Linux. Obecnie

najczęściej

wykorzystywana metoda filtrowania w Linuksie to

reguły oparte na

iptables.

Dostępne są także zamknięte komercyjne rozwiązania

programowe, z

których wiele posiada bardzo wymyślne własności i

rozbudowany system

konfiguracji

oraz wiele

możliwych do

zintegrowania

rozwiązań, pozwalających nie tylko na analizę i

filtrowanie

pakietów IP, ale także na sprawdzanie poprawności

pakietów z punktu widzenia wyższych warstw modelu ISO/OSI, a
nawet na prowadzenie ochrony antywirusowej.

3.

Translacja

adresów sieciowych (NAT) - (ang. network address

translation): polega na dokonywaniu zamiany adresu IP hosta
wewnętrznego

w

celu

ukrycia

go

przed

zewnętrznym

monitorowaniem.

Mechanizm

ten

jest

również

nazywany

maskowaniem adresu IP.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 16

Zapory sieciowe firewall

4.

Zapory

pośredniczące (proxy): wykonujące połączenie z serwerem

w imieniu

użytkownika. Przykładowo, zamiast uruchomienia sesji

http

bezpośrednio do zdalnego serwera WWW, uruchamiana jest

sesja z

zaporą i dopiero stamtąd uruchamiane jest połączenie z

systemem zdalnym.

Cała komunikacja na serwer http przechodzi

przez proxy,

które może filtrować ruch. Proxy, jeśli ma taką

funkcjonalność, potrafi rozpoznać komendy http jak i analizować
zawartość pobieranych stron WWW (działa w warstwie aplikacji
modelu ISO/OSI).

Zabezpieczające działanie zapory, z punktu

widzenia klienta, polega w tym wypadku na tym,

iż możliwe jest

blokowanie wybranej

treści (ang. content filtering), aby nie dotarła

ona do klienta (np. strony ze

słowami wulgarnymi, o treści

pornograficznej itp.).

5.

Współcześnie często pracująca zapora sieciowa jest rozwiązaniem
hybrydowym

analizującym pakiety od warstwy łącza danych do

aplikacji modelu OSI.

Umożliwia realizację złożonych polityk

bezpieczeństwa oraz integrację z systemami IDS.

Sieci VPN

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 18

Sieci VPN

VPN (

ang.

Virtual Private Network)

– wydzielone

tzw.

połączenie tunelowe w innej sieci (np. Internecie),

przez

który płynie ruch w ramach sieci prywatnej pomiędzy

klientami

końcowymi.

Węzły sieci VPN są przezroczyste dla przesyłanych

pakietów. W celu bezpiecznego i efektywnego przesyłu
danych w sieciach VPN,

są one kompresowane i

szyfrowane. Do szyfrowania w sieciach VPN

używa się

algorytmów asymetrycznych.

Przykłady: PPTP, L2TP, OpenVPN, IPSec, Hamachi,
SSTP, CheckPoint

Protokoły IPsec, PPTP,

L2TP, SSL, TLS

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 20

Protokół IPsec

IPsec (

ang.

Internet Protocol Security) jest zbiorem

protokołów

służących

implementacji

bezpiecznych

połączeń oraz wymiany kluczy szyfrowania pomiędzy
komputerami w Internecie.

IPsec jest

również wykorzystywana do tworzenia połączeń

VPN. Wtedy uruchamiane

są dwa kanały komunikacji:

1.

Kanał kryptograficzny służący do uwierzytelniania i
szyfrowania kluczami kryptograficznymi,

2.

Kanał transportowy (może być ich więcej niż jeden) do
przekazywania zaszyfrowanych

pakietów danych

IPsec

wykorzystuje

komunikację

jednokierunkową,

szyfrowanie asymetryczne i symetryczne

(protokół IKE).

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 21

Protokół IPsec

Protokół szyfrujący IKE wykorzystywany przez IPsec

umożliwia realizację następujących czynności:

1.

uwierzytelnienie obu stron komunikacji wobec siebie za pomocą
jednej z poniższych metod (ustalanych przez administratora):
1.

hasło znane obu stronom (shared secret)

2.

Podpisy RSA

(konieczna ręczna wymiana kluczy publicznych

stron)

3.

Certyfikaty X.509 (najbardziej uniwersalna)

– infratruktura PKI

2.

nawiązanie bezpiecznego kanału dla potrzeb IKE nazywanego
ISAKMP SA (Security Association)

3.

bezpieczne uzgodnienie kluczy kryptograficznych oraz parametrów
tuneli IPsec

4.

ewentualna ich renegocjacja co określony czas (np. co 8 godzin)

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 22

Protokół PPTP

PPTP (ang. Point to Point Tunneling Protocol) jest

protokołem komunikacyjnym służącym do tworzenia tuneli
VPN.

Umożliwia zdalne łączenie sieci lub stacji roboczych.
Stanowi jeden z

protokołów dostępnych w MS-Windows.

Protokół wielokrotnie łamany - nie stosować wtedy,
kiedy konieczne jest zapewnienie wysokiego poziomu

bezpieczeństwa przesyłu danych.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 23

Protokół L2TP

L2TP (ang. Layer Two Tunneling Protocol, 1999 r., Cisco)
jest

protokołem komunikacyjnym korzystającym z IPsec.

Wspiera tunelowanie VPN ruchu

pakietów w IP, IPX,

NetBEUI wraz z przekazywaniem tego ruchu w postaci

datagramów w połączeniach PPP.

Ruch ten

może być przesyłany z np. wykorzystaniem

protokołów IP, X.25 lub FrameRelay.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 24

Protokół L2TP

Ilustracja

działania

tunelu L2TP

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 25

Protokół SSL

SSL (ang. Secure Socket Layer, 1994 r., Netscape)
stanowi

uporządkowanie protokołów szyfrujących w postaci

wspierającej inne protokoły transmisji danych. Najbardziej
powszechnym zastosowaniem SSL jest dostarczenie
kryptografii do

protokołu HTTP. W ten sposób powstał

protokół HTTPS.

SSL

może wspierać również inne protokoły, które nie mają

własnego szyfrowania danych, np.: Telnet, SMTP, POP,
IMAP czy FTP.

SSL ma

swoją implementację open source o nazwie

OpenSSL.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 26

Protokół SSL

SSL

składa się z dwóch podprotokołów:



SSL Handshake

– definiuje metody negocjowania

parametrów bezpiecznej sesji, czyli algorytmów
szyfrowania danych,

algorytmów uwierzytelniania i

integralności informacji; SSL Change Cipher – protokół
zmiany specyfikacji szyfru SSL; SSL Alert Protocol

–

protokół alarmowy SSL



SSL Record

– definiuje format przesyłanych pakietów

danych

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 27

Protokół SSL

Pierwsze wersje SSL

były łatwe do złamania.

SSL w wersji 3 (1996 r.) dopuszcza m.in.

następujące

algorytmy szyfrowania (symetrycznego i asymetrycznego:
DES, 3DES, RSA, DSS, RC2, RC4, IDEA, Diffiego-
Hellmana.

SSL wykorzystuje

infrastrukturę CA – autoryzowanych

urzędów certyfikujących – zgodnie z PKI.

Są to zaufane

instytucje

weryfikujące prawo do posługiwania się domeną. Osoba

uprawniona

wysyła do wybranego urzędu swój klucz publiczny, nazwę

domeny i inne dane

niezbędne do wygenerowania certyfikatu w postaci

żądania podpisania certyfikatu (Certificate Signing Request - CSR). Po
przejściu procedury sprawdzającej, certyfikat jest podpisywany. Jeśli
serwer przedstawi certyfikat niepodpisany przez CA, w

większości

przeglądarek i klientów pocztowych w czasie próby połączenia
użytkownik zobaczy odpowiednie ostrzeżenie.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 28

Protokół TLS

TLS (ang. Transport Layer Security, 1999 r., IETF)

przejął

dorobek SSL

począwszy od jego wersji 3.0. Od tej pory

koncepcja SSL jest rowijana w postaci

protokołu TLS.

Zatem, obecnie koncepcja kryptografii, autoryzowanych
urzędów certyfikacyjnych jest wspólnym dorobkiem
wcześniejszego SSL i obecnego TLS.

Najnowsza wersja TLS, to TLS 1.2,

którego najnowszy

wydanie pochodzi z marca 2011 r.

TLS wspiera

protokoły HTTP, FTP, SMTP, NNTP i XMPP.

Wspiera

również budowanie tuneli VPN. Korzysta z niego

OpenVPN.

Bezpieczeństwo systemów informatycznych, wykład 2, slajd 29

Podsumowanie

1. Przejrzeliśmy wybór metod i protokołów zapewniających

bezpieczeństwo transmisji danych w sieciach teleinformatycznych.

2. Mamy dwie metody szyfrowania kryptograficznego:

1. Symetryczną
2. Asymetryczną

3. Podpis elektroniczny bazuje na metodzie asymetrycznej oraz

infrastrukturze PKI.

4. Protokoły szyfrujące implementują różne algorytmy szyfrowania

asymetrycznego i symetrycznego

5. Wspierają one również budowę tuneli VPN, które w połączeniu z

metodami

kryptograficznymi

stanowią

obecnie

najbardziej

bezpieczną, znaną człowiekowi metodę zabezpieczania ruchu danych

w sieciach łączących systemy informatyczne.

dziękuję za uwagę