Sommario SICUREZZA INFORMATICA. Giorgio Giacinto. DIEE - Dip. Ing. Elettrica ed Elettronica Università degli Studi di Cagliari

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1 SICUREZZA INFORMATICA Giorgio Giacinto DIEE - Dip. Ing. Elettrica ed Elettronica Università degli Studi di Cagliari Sommario! Cosa vuol dire sicurezza?! Cosa si intende per sicurezza informatica?! Principali vulnerabilità di un sistema informatico! Tecniche di prevenzione! Tecniche di rilevazione e difesa! Sfide in corso 1

2 Cos è la sicurezza e come si realizza La sicurezza è fondata sulla fiducia! Nelle società la realizzazione del singolo individuo si raggiunge attraverso la fiducia reciproca! Sicurezza: regole, attività, controlli per prevenire l abuso di fiducia! Bruce Schneier (CSO in BT) Liars and Outliers: Enabling the Trust that Society Needs to Thrive (2012)! La progettazione di un sistema di sicurezza implica meccanismi per! l identificazione! l'autenticazione! l'autorizzazione di persone fidate La fiducia è un aspetto essenziale nella valutazione della sicurezza 3

3 La sicurezza richiede compromessi Non esiste la sicurezza assoluta!! La quantità di sicurezza che si può ottenere dipende da ciò a cui si può rinunciare pur di ottenerla! La valutazione del miglior compromesso fra rinuncia e sicurezza è soggettivo (dipende cioè dal contesto)! La valutazione del compromesso deve tener conto di! Pericoli: i modi in cui un malintenzionato può nuocere a un sistema! Rischi: una combinazione fra la probabilità che un evento pericoloso effettivamente avvenga e la gravità delle conseguenze dell attacco, se portato a termine Problema non esiste una definizione univoca di pericolo e rischio! 4 Valutazione di un sistema di sicurezza! La sicurezza è un processo, non un prodotto. La sicurezza è un sistema (insieme di elementi coordinati al conseguimento di un effetto) complesso.! Come si può valutare l efficacia di un sistema di sicurezza? Uno schema in 5 punti 1. Quali sono le risorse da proteggere? 2. Quali sono i rischi cui sono soggette le risorse? 3. In quale misura la soluzione di sicurezza in esame mitiga i rischi? 4. Quali sono i rischi associati alla soluzione di sicurezza in esame? 5. Quali sono i costi e i compromessi legati alla soluzione di sicurezza in esame? 5

4 Attacco Watering Hole F-Secure La rilevazione entra in gioco quando fallisce la prevenzione! I meccanismi di prevenzione sono la parte più difficile da realizzare in un sistema di sicurezza. Tutti i moderni sistemi di sicurezza al fine di essere utilizzabili e efficaci devono combinare meccanismi di prevenzione con meccanismi di rilevazione e reazione 7

5 La sicurezza è un sistema complesso! La sicurezza è un sistema che interagisce con! se stesso! le risorse che devono essere protette! L ambiente circostante! Queste interazioni possono provocare malfunzionamenti anche in assenza di attacchi! Tutte le possibili cause di malfunzionamento devono essere esaminate con cura gli avversari sono sempre in numero inferiore agli utilizzatori legittimi! 8 Malfunzionamenti dei sistemi di sicurezza! Cosa succede in caso di malfunzionamento?! Malfunzionamenti Attivi il sistema si attiva quando non dovrebbe! Malfunzionamenti Passivi il sistema non si attiva quando dovrebbe ora, le situazioni di pericolo sono in genere molto rare quindi spesso è molto più importante analizzare il comportamento del sistema in caso di malfunzionamenti in assenza di pericolo (attivi) piuttosto che i malfunzionamenti dovuti alla mancata attivazione in caso di reale pericolo (passivi) 9

6 Malfunzionamenti attivi! Il sistema produce un falso allarme! Le conseguenze possono essere semplicemente fastidiose, ma anche terribilmente gravi, se all allarme è associato un qualche meccanismo automatico di contrattacco! La rarità degli eventi che devono essere rilevati è spesso la causa dei malfunzionamenti! Per poter rilevare eventi rari, è spesso necessario accettare la produzione di un certo numero di falsi allarmi 10 La sicurezza informatica Definizioni e Pericoli

7 Aspetti peculiari sicurezza informatica! Rapporto fra guadagno e costo per ottenerlo estremamente alto! Immaterialità dell informazione! Rischi estremamente bassi! Rapinare una banca! o trasferire soldi via Internet? Per molti anni il rischio è stato sottovalutato per una visione romantica della violazione dei sistemi informatici 12 Il ritardo nella sicurezza informatica! Convinzione che l approccio logico-matematico potesse garantire la sicurezza delle informazioni! Sottovalutazione del rapido incremento della potenza di calcolo degli elaboratori elettronici! Le conseguenze di un attacco informatico non sempre sono immediatamente tangibili! cosa succederebbe se venisse attaccato il software di ausilio al controllo del traffico aereo! o macchine di ausilio a funzioni vitali 13

8 Evoluzione degli attacchi informatici 14 Chi ha interesse ad attaccare un sistema informatico?! Oggi la maggior parte delle informazioni vitali per l economia, la salute, la sicurezza, ecc. sono memorizzate, trasmesse, elaborate in formato digitale Avversari! Concorrenti! Spionaggio (industriale o militare)! Terrorismo! Frodi 15

9 16 17

10 18 Il mercato sommerso Symantec

11 Alcune definizioni! Vulnerabilità! Debolezza nel sistema di sicurezza che può essere sfruttata per provocare danni o perdite! Minaccia! Un insieme di circostanze potenzialmente in grado di causare perdite e danni! Attacco! Realizzazione di una minaccia attraverso lo sfruttamento di una vulnerabilità per provocare danni o perdite 20 Classificazione delle minacce Disponibilità! Le risorse computazionali devono essere sempre disponibili Riservatezza! Le informazioni devono essere accessibili solo alle entità autorizzate Integrità! Le risorse e le informazioni devono poter essere sempre considerate autentiche 21

12 Ruolo di un sistema di sicurezza informatica 22 Minacce alla sicurezza di un sistema informatico! La funzione di un sistema informatico può essere schematizzata come un flusso di informazione da una sorgente (ad es., un file) a una destinazione (ad es., un file, un monitor, ecc.) Information source (a) Normal flow Information destination! Si possono così suddividere le minacce alla sicurezza informatica in quattro categorie definite in termini di modifica del flusso normale dell informazione (b) Interruption (c) Interception 23

13 1. Interruzione! Una delle risorse del sistema viene distrutta o resa inutilizzabile! Qualche esempio: Distruzione di parti hardware Interruzione della linea di comunicazione Disabilitazione del sistema di gestione del file system! Questa tipologia di attacco minaccia la disponibilità del sistema ed è di solito chiamato Denial of Service (DoS) Intercettazione! Una terza parte non autorizzata ottiene accesso a una risorsa del sistema! Alcuni esempi: Intercettazione di dati che transitano in una rete Copia non autorizzata di dati o programmi Furto delle password! Questa tipologia di attacco minaccia la confidenzialità 25

14 3. Modifica! Una parte terza non autorizzata non solo accede a una risorsa ma è anche in grado di alterarla! Alcuni esempi: Modifica di valori in un file di dati Modifica di un programma in modo che funzioni in modo diverso Modifica del contenuto dei messaggi trasmessi in una rete! Questa tipologia di attacco minaccia l integrità Fabbricazione! Una parte terza non autorizzata inserisce nel sistema oggetti contraffatti! Alcuni esempi: Inserimento di messaggi spuri in una rete Aggiunta di record in un file! Questa tipologia di attacco minaccia l integrità 27

15 In sintesi Availability Confidentiality Integrity/Authenticity Hardware Equipment is stolen or disabled, thus denying the device Software Programs are deleted, denying access to users An unauthorised copy of software is made A working program is modified, either to cause it to fail during execution ot to cause it to do some unintended task Data Files are deleted, denying access to users An unauthorised read of data is performed. An analysis of statistical data reveals underlying data Existing files are modified or new files are fabricated Communication lines Messages are destroyed or deleted. Communication lines or networks are rendered unavailable Messages are read. The traffic pattern of messages is observed Messages are modified, delayed, reordered, or duplicated. False messages are fabricated 28 Difesa dalle minacce 29

16 Vulnerabilità dei sistemi informatici Risorse hardware di un sistema informatico! Le minacce sono legate prevalentemente alla disponibilità! Danni accidentali o deliberati! Furto! Misure di prevenzione a livello fisico! controllo degli accessi alle sale macchine, ridondanza apparati (server, rete, alimentazione, clima, ecc.) 31

17 Software di base e applicativo! I programmi, siano essi sistemi operativi o applicazioni, possono contenere errori o vulnerabilità non volute! C è una vasta comunità di cracker e di organizzazioni criminali che lavorano per! Scoprire le vulnerabilità! Sfruttarle in modo da ricavarne vantaggi economici! I maggiori produttori di software e le più grosse aziende di sicurezza informatica svolgono un compito analogo 32 Vulnerabilità e attacchi contro programmi! Le vulnerabilità dei programmi sono legate a molteplici fattori! Comportamento non previsto in risposta a particolari valori in ingresso o a sequenze di operazioni! Possibilità di interagire con altri programmi! Collegamenti in rete (dov è il perimetro del sistema?)! Le vulnerabilità vengono sfruttate per far eseguire all insaputa dell utente dei programmi malevoli (malware) 33

18 Ciclo di vita delle vulnerabilità Fonte: IBM Internet Security Systems" X-Force 2008 Trend & Risk Report" 34 Vulnerabilità individuate globalmente dal 1996 al

19 Reale sfruttamento delle vulnerabilità IBM Internet Security Systems X-Force 2012 Mid-Term Trend & Risk Report" 36 Vulnerabilità Sistemi Operativi Smartphone IBM Internet Security Systems X-Force 2012 Mid-Term Trend & Risk Report" 37

20 Tempi di correzione (patch) delle vulnerabilità 38 Vulnerabilità non corrette IBM Internet Security Systems X-Force 2012 Mid-Term Trend & Risk Report" 39

21 Come vengono sfruttate le vulnerabilità? Malware (Malicious Software)! Due categorie principali! Programmi che hanno bisogno di un altro programma che li ospiti! Non possono esistere indipendentemente, ma solo all interno di applicazioni utente, programmi di utilità, programmi di sistema, ecc.! Programmi indipendenti! Programmi che possono essere eseguiti come processi individuali dal SO 41

22 42 43

23 Una tassonomia dei programmi malevoli 44 Trapdoor! Un ingresso segreto che consente l accesso al programma evitando alcune o tutte le protezioni! Usate in genere dai programmatori per test e debugging Utile per attivare il programma se per qualche motivo la routine di autenticazione non funziona! Il SO difficilmente può implementare dei controlli sulle trapdoor 45

24 Logic Bomb! Codice all interno di un programma impostato per esplodere al verificarsi di una (o più) condizioni! Presenza o mancanza di certi file! Un certo giorno della settimana (o dell anno)! ID utente che sta eseguendo il programma 46 Cavallo di Troia! Un programma apparentemente utile che contiene codice nascosto che esegue operazioni indesiderate e/o pericolose! L utente autorizzato (eseguendo il programma apparentemente utile) esegue funzioni scritte da un utente non autorizzato Ad esempio, può cambiare I permessi dei file, ecc.! Cavalli di troia nascosti nei compilatori, editor di testo, giochi, ecc. 47

25 Virus! Programmi che possono infettare altri programmi, modificandoli! La modifica contiene una copia del programma-virus! Il programma infettato può infettare altri programmi 48 Worm Utilizza connessioni di rete per propagarsi da un sistema ad un altro! Attraverso i programmi di posta elettronica! Un worm spedisce una copia di se ad altri sistemi! Capacità di esecuzione remota! Un worm esegue una copia di se stesso in un altro sistema! Capacità di log-in remoto! Un worm si collega ad un sistema remoto come utente e usa i comandi di terminale per copiare se stesso da un sistema ad un altro 49

26 Polimorfismo! Individuata una vulnerabilità in un programma, si possono scrivere diversi virus o worm che ne approfittano! Esistono programmi che automaticamente generano diverse versioni di virus e worm (polimorfismo) al fine di sfuggire alle analisi degli antivirus 50 Zombie Un programma la cui esecuzione è nascosta all utente! Questo computer è usato per effettuare attacchi che difficilmente possono essere ricondotti all autore dello zombie! Gli zombie sono inseriti in centinaia di computer appartenenti ad utenti ignari 51

27 Phishing! È una delle modalità più diffuse per infettare i computer! Messaggi apparentemente innocui (spam) invitano l utente a visitare un sito Internet! Il sito, apparentemente innocuo, può contenere cavalli di troia che vengono scaricati in locale anche all insaputa dell utente 52 53

28 Meccanismi di diffusione del malware Symantec Meccanismi di diffusione del malware Symantec

29 Botnet! Reti di computer infettati all insaputa degli amministratori (zombie) Questi computer (bots) vengono controllati da alcuni server che impartiscono i comandi alla rete! Ad es. nel 2010 l 88% delle di spam è stato spedito tramite botnet (fonte: Symantec, 2011)! L utilizzo di queste reti per fini illeciti o criminali viene venduto nel mercato sommerso! La rilevazione delle botnet è estremamente complessa! I comandi inviati agli zombie sono mascherati! Gli indirizzi dei server che inviano i comandi cambiano molto velocemente 56 57

30 58 Distribuzione geografica dei bot in Italia Symantec 59

31 Attacchi contro applicazioni web Vulnerabilità di applicazioni web 61

32 Vulnerabilità dei browser 62 Vulnerabilità delle piattaforme web e dei relativi plug-in 63

33 Vulnerabilità dei plug-in dei browser web 64 Vulnerabilità di applicazioni utente

34 Vulnerabilità legate a documenti 66 Vulnerabilità legate a software multimediali 67

35 Valutazione criticità delle vulnerabilità Valutazione della criticità delle vulnerabilità CVSS (Common Vulnerability Scoring System) Esistono varianti proposte da aziende che sviluppano prodotti per la sicurezza informatica (ad es., IBM, Symantec, ecc.) 69

36 Valutazione criticità vulnerabilità - IBM X-Force 70 Tecniche di difesa

37 Tecniche di prevenzione! Protezione fisica dei dispositivi hardware! Accesso (ai locali, ai computer, alla rete, ecc.) regolato da password, codici temporanei, biometrie, ecc.! Accesso alle risorse personalizzato! Copie di backup e ridondanza! Crittografia! Software aggiornato e fidato 72 Protezione fisica! I computer non devono essere accessibili a chiunque! Locali sorvegliati e condizionati nel caso di centri di elaborazione dati! Le memorie di massa portatili (pendrive, CD/ DVD, ecc.) devono essere custodite con cura. 73

38 Accesso controllato! Password! Challange-response Smart card Token Biometriche Generatori di One-Time Password 74 Difesa dei dati! I dati sono il cuore di un sistema informatico! Conservarli con cura in luoghi sicuri! Effettuare copie di riserva! Proteggere con password e crittografare i dati! In caso di furto delle memorie portabili si previene l accesso non autorizzato ai dati 75

39 Utilizzo di software fidato! Usare solo applicazioni di cui sia certa la fonte! Molti sistemi operativi effettuano il controllo prima di eseguire una nuova applicazione! Aggiornare le applicazioni secondo le indicazioni del produttore! Certificazione del software 76 Antivirus efficaci! Consentono di rilevare tutti i tipi di malware conosciuti! Difesa da virus, worm, cavalli di troia ecc. che possono essere ricevuti con la posta elettronica, visitando siti web, ecc.! Diversi prodotti sul mercato per diverse tipologie di utenti 77

40 Firewall! Sistemi posti nei punti d accesso a una rete locale per autorizzare o negare le connessioni entranti o uscenti! Sistemi basati su regole scritte dagli amministratori di rete per restringere l accesso alla rete o a certe zone di essa! La restrizione sulle connessioni uscenti consente di evitare che gli utenti della rete locale possano connettersi a siti potenzialmente nocivi 78 Intrusion Detection Systems! Sistemi che analizzano il traffico di un segmento di una rete locale o le operazioni eseguite da un computer! Basati su regole o su statistiche di utilizzo della rete o del computer! Consentono di rilevare! tentativi di accesso non autorizzato alla rete! Malware in transito sulla rete! Possono bloccare tentativi di attacco prima che giungano agli utenti 79

41 Progettare sistemi informatici sicuri Perché la sicurezza informatica è un problema?! Software sempre più complesso e difficile da verificare! L effetto della cooperazione di diverse applicazioni è spesso difficilmente prevedibile! Velocità di rilascio di nuove versioni! Velocità di individuazione di vulnerabilità! Spesso lo sviluppo dei programmi non tiene conto della sicurezza! 81

42 Scrittura di codice sicuro! Come evitare la presenza di vulnerabilità nei programmi?! Fino a poco tempo fa le regole di programmazione non tenevano conto della potenziale vulnerabilità! Recentemente sono state proposte diverse metodologie di sviluppo software che mirano a limitare la probabilità di presenza di vulnerabilità Esempio: OWASP 82 Sistemi Operativi! I Sistemi Operativi moderni rendono più complicato scrivere Virus e Worm efficaci grazie all adozione di tecniche sofisticate di gestione della memoria e dei processi quali! ASRL Address Space Layout Randomization! DEP Data Execution Prevention! Sandboxing 83

43 Architetture software sicure! Oggi molti sistemi informatici collaborano fra loro scambiandosi informazioni! Ad es., sistemi informativi della Pubblica Amministrazione! Protocolli di avvio connessione! Interazione su canali criptati! Meccanismi di autenticazione forte 84 Sfide in corso

44 BYOD Bring Your Own Device! I dipendenti si collegano alla rete aziendale con i loro dispositivi personali! Possibile causa di minaccia alla sicurezza aziendale! Applicazioni vulnerabili per smartphone su mercati non ufficiali! Android! ios Jailbreak 86 Web 2.0, social networking, P2P, ecc.! Scambio di informazioni e applicazioni! Un avversario può trovare informazioni utili su di noi! Le applicazioni scambiate o rese disponibili possono contenere vulnerabilità o codice non sicuro 87

45 Virtualizzazione! Oggi è possibile eseguire su una stessa piattaforma hardware un certo numero di sistemi operativi! Ambienti fra loro separati! Possono consentire maggiore sicurezza fra ambienti distinti! Problema! Rendere sicuro il livello del sistema che gestisce la virtualizzazione 88 Cloud computing! Anziché dedicare un calcolatore a un insieme di applicazioni, le applicazioni possono migrare fra i calcolatori collegati in rete per migliorare l efficienza hardware! Software as a Service (SaaS)! Storage as a Service! Infrastructure as a service!.! Come garantire la sicurezza? 89

46 La sicurezza informatica nel 2020 secondo Bruce Schneier! Deperimeterization! La rete non è una fortezza che lascia fuori i cattivi. Oggi una rete è più simile a una città, con pendolari che entrano e escono di continuo, per i quali occorre definire meccanismi affidabili di autenticazione, autorizzazione, e stabilire relazioni di fiducia reciproca.! Consumerization! I consumatori vogliono acquistare subito i prodotti di ultima generazione, e utilizzarli per tutte le loro attività quotidiane 90 La sicurezza informatica nel 2020 secondo Bruce Schneier! Decentralization! La tendenza attuale è quella di memorizzare foto, documenti, , ecc. a un server centrale localizzato da qualche parte nel mondo in modo da poterli avere sempre a disposizione da qualunque postazione! Deconcentration! L era dei computer general-purpose sta tramontando a favore di dispositivi special-purpose (smartphone, tablet, ecc.) 91

47 La sicurezza informatica nel 2020 secondo Bruce Schneier! Decustomerization! Ciascun utente può ottenere servizi IT senza avere un rapporto economico diretto con il fornitore (es. motori di ricerca, social networks, ecc.). Non è escluso che in futuro anche l hardware possa essere gratuito! Depersonization! Le applicazioni svolgeranno un numero maggiore di compiti al posto dell utente (ad es., individuando le preferenze e i gusti dell utente nella gestione della posta, nella navigazione nei siti web, ecc.) 92

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