Introduksjon til sikkerhet

1. Introduksjon til sikkerhet Kapittel 8.1 fra Tannenbaum og Steens, ”Distributed Systems”

2. Innledning • Sikkerhet er en av utfordringene når man skal lage distribuerte arkitekturer • Hvorfor sikkerhet? • Konfidensalitet • Beskyttelse av avsløringer til en uautorisert enhet • Integritet • Beskyttelse mot endring og korruptering fra en uatorisert enhet • Tilgjenglighet • Beskyttelse av oppførsel med hensikt å få uautorisert tilgang til ressurer • Lage sikkerhets systemer: • Hvordan mekanismer skal brukes • Mot hva

3. Trusler • Interception • Avskjæring/oppsnapping • Uatorisert deltager har fått tilgang til en service eller data • En forbindelse mellom to deltagere avlyttes • Ulovlig kopiering, feks få tilgang til en brukers personlige mapper • Interruption • Avbrudd/forstyrrelse • Korruptert eller ødelagt data • Service eller data blir ikke-tilgjenglig, ødelagt osv • DoS

4. Trusler forts. • Modification • Modifisering • Uautorisert endring av data eller forkludring av en tjeneste slik at den ikke følger opprinnelig oppførsel • Endring av sendt data, database endring, endring av logging • Fabrication • Fabrikasjon • Generere falske data • Passord, database innslag • Gjensending av beskjeder

5. Prinsipper • Security Policy • Overordned politikk • Sett av regler som sier om hvilken operasjoner som er lov og hvilken som ikke er lov. • Eks: En bedrift tillater kun sine ansatte og akrediterte gjester tilgang til sine lokaler. • Security Management • Midler for å håndheve Security Policy • Security Enforcement • Håndhevelse av Policy • Eks: Tilgang til bygning blir kontrollert av en sikkerhets vakt som deler ut adgangs kort og man bruker elektroniske dører eller en vakt som sjekker disse bevisene.

6. Sikkerhets mekanismer • Forskjellige sikkerhets mekanismer for å håndheve politikken: • Kryptering • Matematiske funksjoner for å gjøre innhold uforståelig for en ikke deltagende part • Middel for å nå konfidensialitet og integritet mål • Autentiserings kontroll • Sjekk identitet (brukernavn og passord osv) • Tillatelse • Utførelse av operasjon er gitt de riktige rettigheter • Auditing tools • Trace aktivitet • Granskingsinformasjon som holdes beskyttet slik at operasjoner som påvirker sikkerhet kan oppspores og holdes ansvarlig for de som har utført det. • Kan brukes til sporing av ”gale ting” • Ikke ”aktiv beskyttelse”

7. Kommunikasjon og tilgang til ressurser • Kommunikasjon mellom brukere eller prosesser • Problemer • Hvem kan man stole på? • Er mottatt melding fra den jeg tror den er fra og er innholdet endret underveis? • Lokal og global sikkerhets politikk og håndhevelse • Hvem har ansvar for hva og hvordan tildele og trekke tilbake tilganger gitt i en slik distribuert setting er noen problemstillinger

8. Globus Security Architecture • Security Policy • Systemet består av mange adminstrative domener • Lokale operasjoner er håndtert av lokale sikkerhets politikk • Globale operasjoner krever at bruker er kjent i det domene operasjonen utføres • Operasjoner mellom entiteter i forskjellige domener krever gjensidig autentisering. • Global autentisering erstatter lokal autentisering. • Tilgang til ressurser kontrolleres lokalt. • Brukere kan delegere rettigheter til en prosess. • En gruppe av prosesser i det samme domenet kan dele akkrediteringer.

9. Diagram av Globus security architecture.

10. Application Software User (subject) Resource Hardware Utfordringer i utforming av sikkerhets løsninger • Hetrogene systemer med sin Security Policy og Enforcement. • Design principles. • 3 utfordinger/design parametre nevnt i boken: En modell over fokus og hvor legge sikkerhet:

11. Utfordringer forts. • Fokus på kontroll • I en gitt applikasjon, skal beskyttelses mekanismene fokusere på data, operasjoner eller bruker? • Data: Sikrer data integritet (DBMS) • Operasjoner: Fokus på hvilken operasjoner skal utføres og av hvem, og hvilken rettigheter kjøres disse under. • Bruker: Hvilken roller har den enkelte bruker og har denne rollen tilgang til den angitte ressursen.

12. Utfordringer forts. • Hvor legge sikkerhets mekansimer • I hvilket lag i et data system bør en sikkerhets mekanisme legges? • Hvor setter brukeren sin tilitt til systemet? • Eks: Hvis A skal sende en melding til B som befinner seg på et annet sub-nett så må A stole på kryptering i forbindelsen mellom de to sub-nettene. Hvis A ikke gjøre det og vil gjøre sine egne sikkerhets tiltak kan A kjøre SSL på topp av TCP og oppnå en sikker kanal til B.

13. Flere sites koblet sammen gjennom et wide-area backbone service.

14. Distribuering av sikkerhets mekanismer • Trusted Computing Base • Sett av alle sikkerhets mekanismer i et datasystem som ”trust” bygger på. • Basisen for den ”trust” som applikasjoner legger i systemet. • Dette settet er best jo mindre det er, dvs mindre rom for feil i det du stoler på.

15. Utfordringer forts. • Enkelhet • Foretrekker man enkelhet – og høyere abstraksjon – til et detalj-rikt sikkerhets miljø? • Enkle mekanismer er enklere å forstå – MEN ikke alltid så enkelt • Man kan ønske feks kryptering slik at en tredje part ikke skal forstå melding • Komplekse systemer blir ikke mindre komplekse når sikkerhet innføres • En siste design decision ikke nevt i boka: • Hvordan kan man hindre en angriper fra å få tilgang til et lag under i beskyttelses mekanismen.

16. Kryptografi • Intruders and eavesdroppers in communication.

17. Kryptografi (2) • Transformere den opprinnelig meldingen til en uforståelig form som en uatrorisert enhet ikke kan dra nytte av • P=Dn(En(P)), n-nøkkel, D-dekrypt, E-krypt, P-plain tekst melding • Krypterings systemer • Symmetriske krypterings systemer • DES (data encryption standard) • P = Dn(En(P)) • En felles nøkkel for kryptering og dekryptering • Denne må begge parter kjenne til

18. Kryptering (3) • Assymetrisk kryptering • P = DnD(EnE(P)) • 2 nøkler. En for kryptering og en for dekryptering • En privat og en public (par for hver part). Ene brukes til kryptering og andre til dekryptering • Public kjennes av den andre part (og andre)!!! • Hash funksjoner • h = H(m), h-produsert bit streng, H-hash funksjon, m-melding • Produsere en bit streng ut i fra melding • Sammenlignes med CRC • Egenskaper til Hash-funksjoner • One-Way-Function • Vanskelig å finne m som knyttes til h. Enkelt å lage h. • Weak-Collision-Detection • Gitt m og h. Vanskelig å finne m ≠ m’, slik at H(m)=H(m’). • Strong-Collision-Detection • Gitt H. Vanskelig å finne 2 input m og m’ slik at H(m)=H(m’).

19. Symmetriske kryptering: DES (Data Encryption Standard) • Prinsippet til DES • En krypterings runde bekrevet her. • 64 bits data blokker • 56 bits master key • 16 runder der man driver med litt XOR’ing og bytte av blokker • produserer en 64 bits kryptert blokk

20. Symmtrisk kryptering: DES (2) • Detaljer for hver runde nøkkel generering i DES.

21. Public-Key kryptering: RSA (Rivest, Shamir og Adleman) • Benytter seg av at alle hel-tall kan skrives som en produkt av prim-tall • Ingen metode for finne prim-faktorene for svært store tall • En privat og en public nøkkel som skapes fra store prim-tall og bruker disse for å kryptere beskjeden • Å generere en privat and public key krever 4 steg: • Velg 2 veldig store prim tall, p og q • Gjør n = p x q og z = (p – 1) x (q – 1) • Velg et tall d som er relativ prim til z • Lag et tall e slik at e x d = 1 mod z

22. Hash funksjoner : MD5 (1) • The structure of MD5 • Produserer en 128 bits lang message digest fra en en vilkårlig lang binær streng som kommer inn • Bruker en del padding av inn-strengen for å lage en 448 bits blokk der lengden av den orginale strengen er lagt til som en 64 bits heltall (448+64=512) • Inn-strengen er konvertert til en serie av 512 bits blokker, k i antall k faser der hver av disse 512 bits blokkene lager en 128 bits message digest og under hver fase så bruker man digest resultatet fra forrige fase. • Hver fase har 4 funksjoner og man bruker disse funksjonene og noen bit-shift-rotate for å få dette digest resultatet

23. Hash funksjoner : MD5 (2) • The 16 iterations during the first round in a phase in MD5.

24. Oppsummering • Viktig • Security Policy og Security Management (Enforcement) • Trusler og mekanismer mot trusler • Design av sikkerhets løsninger • Distribuerte problemer med lokal og global sikkerhets samspill • Kryptering • Symmetring kryptering • Assymetrisk kryptering • Sammenligning: • Generelt kan man si at RSA innebærer mye mer arbeid • DES 100-1000 ganger tregere enn DES • Benytter ofte RSA mye til å utveksle hemmelige nøkler, men DES brukes til å kryptere ”data” • Hash-funksjoner • CRC lignende sak