SISTEMAS DISTRIBUÍDOS Princípios e paradigmas

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Segurança

9capítulo

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slide 2Capítulo 9 - Segurança

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Segurança

1. Introdução à Segurança

2. Canais Seguros

3. Controle de Acesso

4. Gerenciamento de Segurança

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Introdução à SegurançaAmeaças a segurança, políticas e mecanismos

• Segurança está fortemente ligada a confiabilidade (disponibilidade, fidedignidade, segurança e capacidade de manutenção), e para confiarmos em sistemas de computação, ainda precisamos de:– Confidencialidade: informações são

reveladas apenas a entidades autorizadas;– Integridade: ativos são realizados apenas por

entidades autorizadas.

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Introdução à SegurançaAmeaças a segurança, políticas e mecanismos

• Necessário proteger contra ameaças a segurança:

1. Interceptação2. Interrupção3. Modificação4. Invenção

• Para isso, é necessário definir:– Políticas de segurança: definir quais ações as

entidades têm permissão de executar e quais são proibidas;

– Mecanismos de segurança: mecanismos para impor as políticas de segurança

Falsificação de dados

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Introdução à SegurançaAmeaças a segurança, políticas e mecanismos

• Mecanismos de segurança:1. Criptografia: transformação de dados em

algo que atacantes não possam entender;

2. Autenticação: verificação de identidade de usuário, cliente, servidor ou outra entidade;

3. Autorização: após autenticação, verificar se possui permissão de executar a ação;

4. Auditoria: rastrear quais clientes acessaram o quê e de que modo.

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Introdução à SegurançaQuestões de Projeto

• Para fornecer serviços de segurança de modo a implementar uma vasta coleção de políticas de segurança, são discutidas várias questões, sendo abordadas:– Foco de Controle;– Mecanismos de Segurança em Camadas;– Distribuição de Mecanismos de Segurança;– Simplicidade.

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Introdução à SegurançaQuestões de Projeto – Foco de Controle

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Introdução à Segurança – Questões de ProjetoMecanismos de segurança em camadas

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Introdução à Segurança – Questões de ProjetoConfiança x Segurança

Ferrari P45:- É seguro de dirigir?- A empresa é confiável?- Compraria?

Mastercard:- É seguro usá-lo em compras?- É confiável?- Usaria para comprar a Ferrari?

Dick Vigarista é o vendedor!- É seguro comprar dele a Ferrari usando Master Card?- Ele é confiável?

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Introdução à Segurança – Questões de ProjetoDistribuição de mecanismos de segurança

• As dependências entre serviços relacionados a segurança resultam na noção de uma base de computação confiável (TCB). Quanto menor a TCB, melhor.

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Introdução à Segurança – Questões de ProjetoSimplicidade

• O projeto de um sistema de computação seguro é considerado uma tarefa difícil. Se um projetista de sistemas puder usar alguns poucos mecanismos simples que sejam fáceis de entender e em cujo funcionamento seja possível confiar, melhor.

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Introdução à SegurançaCriptografia

• Um remetente manda uma mensagem ao destinatário, sendo esta indecifrável a estranhos.

• Notação usada é C=EK(P), sendo:– C o texto cifrado (criptografado) obtido;– P o texto aberto a ser cifrado;– K a chave de criptografia usada.

• Para decifrar (descriptografar): P=DK(C).• Protege contra três tipos de ataque:

– Interceptação (Intrusos Passivos);– Modificação de mensagens (Intrusos Ativos);– Invenção de mensagens (Intrusos Ativos).

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Introdução à SegurançaCriptografia – Intrusos passivos e ativos

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Introdução à SegurançaCriptografia - Tipos

• Criptossistemas simétricos: a chave para cifrar e decifrar é compartilhada entre remetente e destinatário (mesma chave);

P=DK(EK(P))

• Criptossistemas assimétricos: as chaves para cifrar e decifrar são diferentes, porém, juntas formam um par exclusivo.

• Usa uma chave privada outra pública

PEDPED KK

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Introdução à SegurançaCriptografia - Tipos

• Funções de hash, dadas por h=H(m).– Funções não reversíveis – inviável achar

computacionalmente a entrada m que corresponde a uma saída conhecida h;

– Fraca resistência a colisão – dadas uma entrada m e sua saída associada, h, é inviável entrada diferente m’ ≠ m tal que H(m)= H(m’)

– Forte resistência a colisão – quando é dada somente H, inviável achar dois valores de entrada diferente m e m’, tal que H(m)= H(m’)

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Introdução à SegurançaCriptossistema Simétrico: DES

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Introdução à SegurançaCriptossistema Simétrico: DES

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Criptossistema de chave pública: RSA

• Usa números primos muito grandes para construir chaves pública e privada.

– Quebrar o RSA é encontrar estes números primos, o que se mostra inviável computacionalmente.

1. Escolher dois números primos muito grandes, p e q2. Calcular n=p×q e z=(p-1)×(q-1)3. Escolher um número d que seja primo em relação a

z4. Calcular número e tal que e×d mod z = 1

• Cifrar: ci=mie (mod n)

• Decifrar: mi=cid (mod n)

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Criptossistema de chave pública: RSA

• Exemplo: p=3; q=11; n = p*q = 33

n é valor máximo que cada caracter pode assumir z = (p-1)*(q-1) = 20 d = 7

d pode ser qualquer número, desde que n e d sejam primos entre si.

Encontrar e tal que (e*d)mod z = 1 (e*7)mod 20 = 1. Poderia ser 3, 23, etc.

Cifrando “m” valendo 13: 133 mod 33 = 19

Decifrando 197 mod 33 = 13

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Introdução à SegurançaFunção de Hash: MD5

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1. Introdução à Segurança

2. Canais Seguros

3. Controle de Acesso

4. Gerenciamento de Segurança

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SegurançaCanais Seguros

• Um canal seguro protege remetentes e receptores contra:– Interceptação: através da garantia de

confidencialidade;– Modificação de mensagens; e invenção de

mensagens: por meio de protocolos para autenticação mútua e integridade de mensagem.

Não protege necessariamente contra interrupção.

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Segurança – Canais SegurosAutenticação

• Autenticar consiste em assegurar que quem diz estar enviando uma mensagem é realmente quem está enviando, mas só seria válida se houver garantias que a mensagem não foi modificada.– Portanto, autenticação sempre deve vir

acompanhada de integridade.• Para garantir integridade das mensagens de

dados que são trocadas depois da autenticação, a prática comum é usar criptografia de chave secreta por meio de chaves de sessão. O tempo de vida da chave é o tempo de vida da sessão.

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Segurança – Canais Seguros – Autenticação baseada em chave secreta compartilhada

• Protocolos de desafio-resposta, onde uma parte desafia a outra a dar uma resposta que só pode estar correta se o outro conhece a chave secreta compartilhada.

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Segurança – Canais SegurosAutenticação baseada em chave secreta compartilhada

Essa otimização pode ser

feita?

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Segurança – Canais SegurosAutenticação baseada em chave secreta compartilhada

• Não! Pois pode haver ataque de reflexão!

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Segurança – Canais SegurosAutenticação que usa uma central de distribuição de chaves

• Aumentar escalabilidade através de um KDC, a fim de não manter uma chave compartilhada para cada hospedeiro comunicante.

E se Alice pede conexão a Bob antes da chave chegar?

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Segurança – Canais SegurosAutenticação que usa uma central de distribuição de chaves

• Soluciona-se passando a chave de Bob como tíquete a Alice, pois somente Bob saberá interpretá-lo.

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Segurança – Canais SegurosAutenticação que usa uma central de distribuição de chaves

• Variação: Autenticação de Needham-Schroeder autenticar o uso da KDC. Esse método está livre de ataques?

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Segurança – Canais SegurosAutenticação que usa uma central de distribuição de chaves

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Segurança – Canais SegurosAutenticação usando criptografia de chave pública

• Uso de chave pública de Bob K+B para enviar o

desafio. Alice precisa ter certeza que a chave pública K+

B pertence a Bob e não a terceiros.

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Segurança – Canais SegurosIntegridade e confidencialidade de mensagens

• Além da autenticação, é necessário fornecer garantias para integridade e confidencialidade de mensagens.

• Integridade: mensagens são protegidas contra modificações sub-reptícias;

• Confidencialidade: Obtida através da criptografia, das formas descritas anteriormente.

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Segurança – Canais SegurosAssinaturas Digitais

• Assinar digitalmente mensagens de modo a:– Garantir que destinatário não modificará a

mensagem maliciosamente;– Garantir que o remetente não possa negar envio da

mensagem, maliciosamente.

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Segurança – Canais SegurosAssinaturas Digitais

• Pode-se diminuir o tamanho da assinatura através do uso de resumo (hash) da mensagem, sendo este criptografado e enviado como assinatura, no lugar de toda mensagem criptografada sendo a assinatura.

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Segurança – Canais SegurosChaves de sessão

• Normalmente após a autenticação usa-se uma chave de sessão compartilhada exclusiva para garantir confidencialidade. Esta é descartada seguramente ao término da sessão. Os motivos são:– Chaves usadas com freqüência ficam mais fáceis de

serem reveladas (desgaste);– Garantir proteção contra ataques de reprodução;– Extravio de chave implica em insegurança de apenas

uma sessão, mantendo as seguintes seguras;– Manter chaves de alto grau de confidencialidade

para troca com terceiros mais confiáveis.

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1. Introdução à Segurança

2. Canais Seguros

3. Controle de Acesso

4. Gerenciamento de Segurança

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Controle de acesso

• Controle de acesso é a verificação de direitos de acesso por parte de um servidor sobre ações de um cliente;

• A autorização trata de conceder direitos de acesso ao cliente pelo servidor.

Formas de implementação comuns envolvem firewalls que protejam as aplicações ou mesmo a rede inteira.

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Controle de acessoQuestões gerais de controle de acesso

• Consiste em sujeitos que emitem uma requisição para acessar um objeto.– Sujeitos são processos que agem em nome de

usuários, mas também podem ser objetos que precisam dos serviços de outros objetos para executar seu próprio trabalho.

– A proteção é imposta por um monitor de referência.

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Controle de acesso – Questões geraisMatriz de controle de acesso

• Cada sujeito é representado por uma linha, cada objeto representado por uma coluna.– A entrada M[s,o] da matriz M apresenta uma

lista com as operações que o sujeito s pode executar no objeto o.

– Muitos usuários usam poucos objetos, gerando muitas entradas vazias.

• Solução por:– Lista de controle de acesso (ACL); ou– Lista de capacidades.

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Controle de acesso – Questões geraisDomínios de Proteção

• Mesmo ACLs podem ser grandes.• Possível otimizá-las com domínios de

proteção, nos quais um conjunto de pares [objetos, direitos de acesso] servem como base para um monitor de referência verificar se a requisição tem permissão de ser executada. Pode ser feita de diversas formas:– Construindo grupos de usuários;

• Diretamente analisado pelo monitor de referência;• Facilitado por um certificado transportado pelo sujeito.

– Através de papéis a desempenhar

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Controle de acesso – Questões geraisDomínios de Proteção

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Controle de acesso – Questões geraisFirewalls

• Quando se permite acesso de estranhos a recursos distribuídos, como enviar correio, descarregar arquivos, entre outros, torna-se necessário controlar o acesso externo a qualquer parte do sistema distribuído.– Para isso é usado um monitor de referência

conhecido como firewall.• Um firewall desconecta qualquer parte de um sistema

distribuído do mundo exterior.• O firewall inspeciona todos os pacotes que entram e que

saem, descartando pacotes que não possuem permissão de continuar.

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Controle de acesso – Questões geraisFirewalls

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Controle de acesso – Questões geraisFirewalls

• Existem, em essência, dois tipos de firewall:1. Gateway de filtragem de pacotes – funciona como

um repassador e toma decisões sobre transmitir ou não um pacote de rede com base no endereço de fonte e de destino contido no cabeçalho do pacote.

2. Gateway de nível de aplicação – inspeciona o conteúdo de uma mensagem que está chegando ou saindo.

– Filtro de SPAM;– Filtro de Vírus;– Fornecedor de conteúdo de bibliotecas digitais;– Proxy

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Controle de acesso – Questões geraisCódigo Móvel Seguro

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Controle de acesso – Questões geraisRecusa de Serviço

• Controle de acesso trata de garantir cuidadosamente que recursos sejam acessados por processos autorizados.

• Ataques contra Controle de acesso:– DoS– DDoS

• Não existe um método único para proteção contra ataques DDoS.– Normalmente feito com auxílio de terceiros inocentes

infectados por spyware, etc.

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1. Introdução à Segurança

2. Canais Seguros

3. Controle de Acesso

4. Gerenciamento de Segurança

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Gerenciamento de SegurançaGerenciamento de Chaves

• Como as chaves são obtidas?– Não é trivial. Não adiantaria nada transferir

chaves privadas em canais não seguros.– Pode ser necessário recorrer a recursos fora

de banda (cartões, mídia removível, telefone, etc.).

– Ainda é necessário revogar chaves

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Gerenciamento de SegurançaEstabelecimento de Chaves

• Concorda-se com 2 números grandes n e g, públicos, gerando chaves privadas x e y.

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Gerenciamento de SegurançaDistribuição de chaves

• Ao distribuir chaves, é necessário garantir:– Confidencialidade e autenticação, para chaves privadas;– Autenticação, para chaves públicas.

• Problema: Como garantir autenticação sem uso de canal seguro ou chaves anteriores?– Através de certificados de chaves públicas

(consiste em uma chave pública junto com uma seqüência de bits que identificará a entidade à qual essa chave está associada) assinados por uma autoridade de certificação.

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Gerenciamento de SegurançaVida útil de certificados

• Se um certificado for comprometido, deve haver uma maneira de invalidá-lo.– Através de CRL (Certificate Revogation List);– Restrição da vida útil de um certificado;– Reduzir a vida útil de um certificado para próximo de

zero (ou seja, o cliente sempre terá que contatar uma autoridade de certificação para verificar a validade de uma chave pública).

• Na prática, os certificados são publicados com vida útil restrita.

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