Introdução à VPN (Virtual Private Network)

Situação Corrente Internet é uma arquitetura aberta Protocolos concebidos sem preocupação com segurança Uso comercial Aumento de conectividade aumento exposição

Dados em trânsito na Rede Expostos a ataques Spoofing Men-in-the-middle attack sniffing session hijacking Proteções conhecidas PGP: Mail SSH: Telnet SSL: Web IPSec: VPN

O que uma VPN ? Virtual Private Network redes baseadas em IP que usam Criptografia e Tunelamento para: conectar usuários de forma segura a suas redes corporativas (acesso remoto); Conectar filias em rede (intranet) Estender rede corporativas a seus clientes, fornecedores e parceiros (extranet) Fundamento: confiança (trust relationships)

OPERA NA CAMADA DE IP (REDE) Objetivos Confiabilidade nas conexões confidencialidade: criptografia dos dados integridade: autenticação (dado não alterado por terceiros) IMPORTANTE: OPERA NA CAMADA DE IP (REDE)

Confidencialidade IPSec Protege a privacidade na troca de informação por meio de criptrografia Esquema de secret(private) key e public key. Chaves secretas não devem ser trocadas pela rede por razões obvias. Chaves secretas e públicas são criadas aos pares e mantém uma relação matemática. Dados criptografados com a chave pública de alguém, só podem ser recompostos com a chave privada dessa mesma pessoa. Chaves públicas podem ser trocadas pela rede livremente. DES, 3DES, Blowfish, TwoFish, ArcFour, Diffie-Hellman (IKE – versão mais moderna)

Integridade IPSec Garantir que a informação transmitida não foi alterada de forma alguma. One way hash function: espécie de um “checksum” [função f(x) = y] para um conjunto de dados segundo um padrão conhecido Gerado na saída e conferido na chegada. Exemplos de algoritmos: MD5, SHA-1 and RIPE-MD-160.

Integridade Message-authentication codes (MACs) IPSec adicionar uma chave à função hash. O emissor cria o arquivo a ser enviado; calcula o MAC baseado na chave compartilhada com o receptor e adiciona-a ao arquivo; receptor lê o arquivo, calcula o MAC e compara com o que veio anexado ao arquivo. Algoritmos MAC: HMAC-MD5, HMAC-SHA1

Integridade Assinatura digital (digital signature) criptografia de chave pública de forma reversa. O emissor “assina” o dado a transmitir com a sua chave privada; o receptor pode verificar a autenticidade da “assinatura” usando a chave pública do emissor. Assinatura: emissor cria um Message Digest (hash produzida a partir do dado a ser enviado); criptografa o digest com sua chave privada; anexa essa ‘assinatura’ ao documento e envia.

Autenticação Garante a identidade de ambas as partes por senha por certificados Senhas: Forma muito utilizada. Podem ser roubadas e/ou adivinhadas. Uso combinado com algum outro dispositivo físico (um cartão bancário, por exemplo).

Autenticação Certificados digitais (padrão X.509) documento eletrônico emitido por uma autoridade de certificado (certificate authority) que garante a identidade de um indivíduo. Ele associa um indivíduo a uma chave pública. Ele contém uma chave pública, informações para o usuário (nome da companhia), info para o criador do certificado e período de validade. Toda essa informação é usada para criar um condensado de informação, criptografado com a chave secreta da autoridade, para “assinar” o certificado.

Protocolos para VPN IPSec (Internet Protocol Security) Tunneling Sock5 Point to Point Tunneling Protocol (PPTP) Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP) Sock5

IPSec Segurança para IP Provê criptografia e autenticação para a camada de redes (IP) Pode então proteger tráfego sobre IP, ao invés de outros que apenas protegem tráfego em camadas superiores da pilha de protocolos (SSH, SSL, PGP) Garante segurança entre duas máquina e não usuários !!!

Security Association (SA) Conceito fundamental em IPSec similar à ideia de um socket TCP/UDP Uma SA é uma tripla formada por um Security Parameter Index (SPI), um endereço IP destino e um identificador de protocolo de segurança (AH ou ESP) identifica unicamente uma conexão simplex (unidirecional) e possibilita serviço de segurança ao dado transportado. É preciso um par de SAs para uma transação IPSec SPI: usado para distinguir SAs diferentes terminadas em um mesmo destino e com o mesmo protocolo IPSec. É um canal gerado nos níveis mais acima do IPSec (IKE) e usado pelos mais baixos (ESP)

IPSec IPSec usa 3 protocolos AH: (Authentication Header) Provê serviço de autenticação para o pacote. ESP: (Encapsulating Security Payload) Provê criptografia + autenticação. IKE: (Internet Key Exchange) Negocia parâmetros de conexão, incluindo chaves, para os dois protocolos acima. (algoritmo Diffie-Hellman - DH)

AH IP Authentication Header Protocolo Nro 51 (TCP = 7, UDP = 11). Objetivo verificação do dados e integridade dos pacotes Inserido ENTRE o header IP e o Payload (header TCP +Dados): modo de transporte ANTES do header original, junto com um novo header IP: modo de túnel (tunnel mode) Não mais implementado no FreeS/WAN

Modo Transporte Túnel

ESP Encapsulating Security Payload (protocolo 50) Todo o pacote IP é encapsulado. Tudo que alguém vê é um dado criptografado. Similar ao AH Objetivos mesmo que AH + confidencialidade (criptografia) empregado nos modos de transporte e túnel. Uma ferramenta de análise de tráfego pode determinar os tipos dos protocolos e portas (só o payload é “protegido”) Modo Transporte: entre hosts Modo Túnel: entre hosts, entre gateways, entre host-gateway

AH / ESP

Criptografia Técnica que converte uma mensagem legível (plaintext) em material aparentemente randômico (ciphertext) que não pode ser lido, se interceptado. Necessita de uma chave para ser lida. Simétrica (mesma chave secreta em ambos os lados) chaves públicas (par de chaves pública/privada)

Técnicas de Criptografia Block ciphers HMAC - Hash Functions Diffie-Hellman key aggreement Autenticação RSA

Técnicas de Criptografia Block ciphers cipher simétrico que utiliza operações rápidas e e repetidas (somas, deslocamentos, subtrações, etc) em um bloco de dados de uma só vez (8 bytes, por exemplo) e passa ao seguinte. É uma técnica simétrica !!! Shared secret deve ser criada no momento da transmissão de forma segura. Como? Esquema de troca de chaves DH (Diffie-Helman)

Block Ciphers Exemplos DES: inseguro. Nova Geração: 3DES (Default FreeSWAN), AES, etc...

Como é criada uma shared secret ? Método Diffie - Hellman de troca de chaves. Presente no IKE

Hashed Message Authentication Code HMAC Usadas pelo IPSec para conferir autenticação/integridade os pacotes de dados baseados em funções HASH e chaves indica que o pacote não foi mudado durante transmissão. Algoritmos de HASH (MD5 e SHA) Secure Hash Algorithm (NSA - não muito usado!) Message Digest Algorithm (RSA)

RSA Técnica de criptografia do tipo public key Rivest, Shamir and Adleman (patente quebrada em 2000!) Usado pelo IPSec apenas para assinaturas digitais, como método de autenticação de gateways para a técnica de negociação de chaves Diffie-Hellman !

FreeS/WAN Free Security WAN Implementação GNU de IPSec que usaremos! KLIPS (Kernel do IPSec) implementa AH, ESP e manipulação de pacotes pelo kernel. Portanto, é preciso habilitar o kernel linux Pluto (deamon IKE) implementa IKE, negocia conexões com outros outras máquinas Ferramentas de administração e scripts admin

Configurações Gateways Road Warrior

Configuração Subnet - Subnet Fonte: http://jixen.tripod.com/

Subnet - Subnet (com NAT na esquerda)

RoadWarrior

Mãos à obra !