La sicurezza nelle reti di calcolatori

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1 La sicurezza nelle reti di calcolatori

2 Contenuti del corso La progettazione delle reti Il routing nelle reti IP Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza Analisi di traffico e dei protocolli applicativi Multimedialità in rete Tecnologie per le reti future

3 Contenuti del corso La progettazione delle reti Il routing nelle reti IP Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza Analisi di traffico e dei protocolli applicativi Multimedialità in rete Tecnologie per le reti future

4 Argomenti della lezione Proprietà necessarie alla sicurezza della comunicazione Elementi di crittografia

5 Sicurezza della comunicazione Proprietà desiderabili Segretezza Autenticazione Integrità del messaggio

6 Segretezza Il contenuto del messaggio può essere letto soltanto dal destinatario (proprietà banale) Può anche essere desiderabile la segretezza del fatto stesso che sia avvenuta una comunicazione tra due persone (proprietà meno ovvia)

7 Autenticazione Come faccio ad essere certo dell identità della persona con cui comunico? Servono: Autenticazione del mittente Autenticazione del destinatario

8 Integrità del messaggio Come posso garantire che il messaggio ricevuto sia esattamente quello inviato (e non sia stato modificato da qualcuno?) ti amo Bob Alice Bob

9 Integrità del messaggio Come posso garantire che il messaggio ricevuto sia esattamente quello inviato (e non sia stato modificato da qualcuno?) ti amo Bob ti odio Bob Alice Bob Trudy

10 Sicurezza per chi? Utenti (persone) Apparati dell infrastruttura di rete (es. server DNS, router, ecc.) Falle nella sicurezza dell infrastruttura possono essere veicolo di attacchi alle attività degli utenti

11 Vulnerabilità della rete Broadcast di livello 2 Violazione della segretezza mediante sniffer Indirizzi IP non autenticati Incertezza del mittente (IP spoofing)

12 Vulnerabilità della rete Informazioni trasmesse in chiaro Possibile alterazione dei messaggi

13 Vulnerabilità della rete DoS: Denial of Service Attacchi orientati ad impedire il normale funzionamento dei sistemi Esempi: SYN flooding (apertura connessioni TCP), smurf (ICMP echo con falsi IP sorgenti)

14 Principi di crittografia Permette di ottenere: Segretezza Autenticazione Integrità del messaggio

15 Definizioni ABCD algoritmo di cifratura testo in chiaro testo cifrato #^$&

16 Definizioni algoritmo di cifratura ABCD testo in chiaro testo cifrato #^$&

17 Algoritmo segreto Esempio: Scambia ogni lettera in posizione i con quella in posizione (i 3 +3) mod m

18 Cifratura void crypto (char s[]) { int i, m = strlen (s); } for (i = 0; i < m; i++) { char t; int j; } j = (i*i*i + 3) % m; t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t; return;

19 Decifratura void decrypto (char s[]) { int i, m = strlen (s); } for (i = m-1; i >= 0; i--) { char t; int j; } return; j = (i*i*i + 3) % m; t = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = t;

20 Esempio: "Cara Alice, credo che Trudy ci stia spiando" "art sausa eie aiocnodcrda y cc,e trlidchip"

21 Algoritmo segreto per Internet? NO: è necessario permettere lo sviluppo del software necessario algoritmi pubblici + CHIAVI

22 Definizioni ABCD algoritmo di cifratura testo in chiaro Alice chiave K A testo cifrato #^$&

23 Definizioni algoritmo di decifratura chiave ABCD testo in chiaro Bob K B testo cifrato %&*#

24 Definizioni algoritmo di decifratura? KH#4 testo incomprensibile Trudy testo cifrato %&*#

25 Chiavi simmetriche Stessa chiave per crittografia e decrittografia

26 Chiavi simmetriche Massima sicurezza: len (chiave) > len (messaggio) chiavi sempre diverse Problema: Come scambiarsi le chiavi?

27 Algoritmi per chiavi simmetriche Cifrature monoalfabetiche (cifrario di Cesare) Schema di sostituzione fissa di ogni lettera con un altra Forzatura tramite analisi statistica delle ricorrenze

28 Esempio: cifrario di Cesare a b c d e f g h i j k l m n o... f g e s j y z k r q p i t a v... ciao erfv

29 Algoritmi per chiavi simmetriche Cifrature polialfabetiche (cifrari di Vigenere) n cifrari di Cesare usati ciclicamente

30 Esempio: cifrario di Vigenere a b c d e f g h i j k l m n o... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g h i j k l m n o p q r s... y z a b c d e f g h i j k l m... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g chiave: key ciao m

31 Esempio: cifrario di Vigenere a b c d e f g h i j k l m n o... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g h i j k l m n o p q r s... y z a b c d e f g h i j k l m... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g chiave: key ciao mm

32 Esempio: cifrario di Vigenere a b c d e f g h i j k l m n o... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g h i j k l m n o p q r s... y z a b c d e f g h i j k l m... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g chiave: key ciao mmy

33 Esempio: cifrario di Vigenere a b c d e f g h i j k l m n o... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g h i j k l m n o p q r s... y z a b c d e f g h i j k l m... k l m n o p q r s t u v w x y... e f g chiave: key ciao mmyy

34 Tipologie di attacco Forza bruta (tutte le possibili chiavi) Analisi statistica (ricorrenze delle lettere, delle sillabe, ecc.) Analisi del crittogramma di cui è nota una parte del testo (es. intestazione standard) Analisi con testo in chiaro scelto

35 Algoritmi per chiavi simmetriche DES: Data Encryption Standard Chiave a 56 bit Due fasi di permutazione 16 fasi di manipolazione ed EXOR con i bit della chiave

36 Algoritmi per chiavi simmetriche Forzato nel 1997 Evoluzione: DES triplo (3DES)

37 Chiavi pubbliche Due chiavi Chiave pubblica Chiave privata (segreta)

38 Chiavi pubbliche Chiavi e algoritmo di cifratura devono soddisfare la proprietà: d B (e B (m)) = m = e B (d B (m))

39 Chiavi pubbliche d B (e B (m)) = m = e B (d B (m)) Dove: e B chiave pubblica di Bob, usata per la cifratura d B chiave privata di Bob, usata per la decifratura m messaggio

40 Crittografia a chiave pubblica ABCD algoritmo di cifratura testo in chiaro Alice chiave pubblica di Bob e B %&*# testo cifrato e B (m)

41 Crittografia a chiave pubblica algoritmo di decifratura ABCD testo in chiaro d B (e B (m))=m Bob chiave privata di Bob e B %&*# testo cifrato e B (m)

42 Algoritmo RSA per cifratura a chiave pubblica RSA (Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman) Chiavi generate a partire da due numeri primi p e q molto grandi: p q dell ordine di 1024 bit (difficile scomposizione in fattori) Descrizione dell algoritmo a pag. 570 e seguenti del libro di testo

43 Algoritmo RSA per cifratura a chiave pubblica Problema: richiede calcolo di elevamento a potenza con numeri molto grandi Lungo tempo di elaborazione

44 Algoritmo RSA per cifratura a chiave pubblica Possibile impiego: scambio di chiavi simmetriche di sessione RSA chiavi di sessione DES contenuto dei messaggi

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46 Autenticazione Esempi di possibili attacchi: IP spoofing IP mittente: Alice IP di Bob: HELLO, BOB IP di Trudy:

47 Autenticazione Esempi di possibili attacchi: Lettura delle password in chiaro Bob PWD: 5XY7ZW HELLO, BOB Alice Trudy

48 Autenticazione Esempi di possibili attacchi: Lettura delle password in chiaro PWD: 5XY7ZW Alice Bob HELLO, BOB Trudy

49 Autenticazione Esempi di possibili attacchi: Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica) PWD: lovealice PWD: Alice Bob? HELLO, BOB Trudy

50 Autenticazione Esempi di possibili attacchi: Lettura e riutilizzo di password cifrate (attacco di replica) PWD: Alice Bob HELLO, BOB Trudy

51 Protocollo di autenticazione a chiave simmetrica basato su nonce sono Alice! R Alice K AB (R) Bob

52 Protocollo di autenticazione a chiave pubblica sono Alice! Alice R d A (R) chiave pubblica? e A Bob

53 Protocollo di autenticazione a chiave pubblica (fallimento) sono Alice! Trudy R d T (R) chiave pubblica? e T Bob

54 Man in the middle Man in the middle d T (R) Bob chiave pubblica? chiave pubblica? sono Alice! sono Alice! R Trudy R Alice d A (R) e T chiave pubblica? chiave pubblica? e A

55 Man in the middle Alice Trudy Bob dati cifrati con e A dati cifrati con e T Trudy riceve e decifra tutti i dati trasmessi Alice e Bob non si accorgono di nulla!

56 Autenticazione basata su crittografia Richiede distribuzione sicura delle chiavi Crittografia a chiavi simmetriche: serve intermediario di fiducia (KDC, Key Distribution Center) Crittografia a chiave pubblica: CA (Certification( Authority)

57 Key Distribution Center Chiave simmetrica condivisa tra ogni utente registrato e il KDC Il KDC genera ed invia una chiave simmetrica per singola sessione

58 Key Distribution Center Il KDC invia anche ad Alice la chiave di sessione e l identificativo di Alice cifrati con la chiave di Bob, che serviranno ad Alice per farsi autenticare da Bob e per trasmettergli la chiave di sessione

59 Key Distribution Center K A-KDC ( Alice, Bob ) K A-KDC (R1), K B-KDC ( Alice, R1) KDC Alice K B-KDC ( Alice, R1) Dati cifrati con R1 Bob

60 Certification Authority Garantisce la corrispondenza entità - chiave pubblica Crea un certificato per ogni entità registrata (standard X.509 e RFC 1422) Pubblica i certificati in siti noti senza possibilità di contraffazione

61 Integrità Cifratura del messaggio con chiave pubblica del destinatario ABCD %&*# Alice testo in chiaro chiave pubblica di Bob testo cifrato Bob

62 Integrità Cifratura del messaggio con chiave pubblica del destinatario Problema: tempi di cifratura/decifratura troppo lunghi Cifratura del solo digest (riassunto)

63 Digest del messaggio Stringa di lunghezza fissa Generata con funzione di hash H(m) Proprietà: Non si può trovare y tale che H(y)=x Non si possono trovare due messaggi x e y tali che H(x)=H(y)

64 Algoritmo MD5 Attualmente molto usato RFC 1321 Produce un digest di 128 bit Processo a 4 fasi

65 Digest del messaggio messaggio digest in chiaro chiave privata del mittente spedizione digest cifrato

66 Digest del messaggio digest cifrato chiave pubblica del mittente digest in chiaro confronto messaggio digest in chiaro Può essere usato come firma digitale

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