Italiano - Studio reti

Luglio 2007
Autenticazione e sicurezza:
IEEE 802.1x, i protocolli basati su EAP,
IPsec
Pietro Nicoletti
Studio Reti s.a.s
piero[at]studioreti.it
802-1-X-2007 - 1
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
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Luglio 2007
Radius
R.A.D.I.U.S.:Remote Authentication Dial-In User
Service.
Il Radius Server è di tipo AAA ed è usato per certificare
gli utenti che chiedono accesso ad una rete, e ne
autorizza l'accesso (solitamente tramite verifica di
username e password). Utilizzabile anche per
l'accounting.
Basato su protocollo UDP.
Porte assegnate:
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Authentication 1812/udp (1645/udp obsoleta),
Accounting 1813/udp (1646/udp obsoleta).
Prevede utilizzo di una chiave o password “secret” per
autenticare server e autenticatore.
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Luglio 2007
IEEE 802.1x: generalità
Port Base Network Access Control
Obiettivo:
Riprodurre
sulle Switched LAN e LAN le condizioni di
controllo tipiche dell’accesso Dial-Up dove è possibile
abbattere la connessione dell’utente non autorizzato.
Gli utenti devono essere connessi in modalità punto-punto
all’apparato che supporta 802.1x
a quelli autenticati e autorizzati viene permesso l’accesso
alla rete
quelli non autorizzati vengono sconnessi elettronicamente
dalla porta
Presente sugli switch e gli Access Point Wireless di
ultima generazione
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Luglio 2007
IEEE 802.1x: definizioni
Autenticatore:
E’
un’entità posta all’estremità di una connessione puntopunto di un segmento LAN che si occupa di autenticare
l’entità posta l’estremità opposta.
Server di autenticazione:
E’
un’entità che fornisce i servizi di autenticazione ad un
autenticatore.
Il server determina, in base alle credenziali fornite dal
supplicante, se questo è autorizzato ad accedere ai servizi
forniti dall’autenticatore.
La funzione di Server di autenticazione può essere colocata con quella di autenticatore oppure si può accedere
ad essa attraverso la rete dove l’autenticatore ha l’accesso
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Luglio 2007
IEEE 802.1x: definizioni
Network Access Point:
E’
una porta di connessione di un apparato denominato
System alla LAN.
La porta può essere:
fisica come nel caso di uno switch;
logica come nel caso di associazione tra una stazione e un
Acccess Point in una rete WLAN.
Port Access Entity (PAE):
E’
un entità protocollare associata all’Autenticatore, al
Supplicante o entrambi
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Luglio 2007
IEEE 802.1x: definizioni
Supplicante:
E’
un’entità posta all’estremità di una connessione puntopunto di un segmento LAN che deve essere autenticata
tramite l’Autenticatore posto all’estremità opposta.
System:
E’
un apparato che è connesso alla LAN tramite una o più
porte (caso di aggregazione).
Esempi di System sono: stazioni, Server ecc.
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Luglio 2007
Autorizzazione e autenticazione: gli
elementi coinvolti - 1
Il server di autenticazione (RADIUS)
I protocolli di autenticazione EAP e EAPOL per le
comunicazioni tra Server di Autenticazione,
Autenticatore e Supplicante
Le funzioni previste dallo standard 802.1x negli apparati
di rete per permettere l’accesso alla rete da parte di
stazioni
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Luglio 2007
Autorizzazione e autenticazione: gli
elementi coinvolti - 2
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Luglio 2007
Comunicazione EAP - EAPOL e 802.1x
PC
(Supplicante)
EAPOL
(livello 2)
Access Point
o Switch
(Autenticatore)
EAP over
RADIUS
(livello 7)
Server di
autenticazione
RADIUS
Comunicazione EAP-EAPOL
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Luglio 2007
Autenticatore e Port Access Entity (PAE)
Nell’autenticatore l’entità di accesso alla porta (PAE):
è responsabile della comunicazione tra il supplicante e il
Server di autenticazione per stabilire le credenziali del
supplicante, necessarie a permetterne l’accesso alla rete.
Ogni punto di accesso, sia esso costituito da una porta
fisica o logica, consiste in due entità di accesso:
controlled
port
uncontrolled port
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Luglio 2007
Uso di Controlled e Uncontrolled Port
Uncontrolled Port è l’entità utilizzata per la scambio di
pacchetti di servizio necessari per stabilire
l’autorizzazione o il divieto di accesso
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Luglio 2007
Porte autorizzate e non autorizzate
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Luglio 2007
Acesso basato su autenticazione e indirizzo
MAC
La disabilitazione della porta basata sull’indirizzo MAC
provoca la stato Unauthorized sulla Controlled port
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Luglio 2007
802.1x & 802.11: Autenticazione e
Associazione
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Luglio 2007
EAP & EAPOL
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Luglio 2007
Protocollo EAP
PPP Extensible Authentication Protocol (EAP) definito
nella RFC 2284
Codice
protocollo EAP = c227
Supporta meccanismi multipli di autenticazione senza aver
bisogno di pre-negoziare un particolare meccanismo
durante la fase LCP
Originariamente PPP supportava solo autenticazioni basate
su
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PAP (Password Authentication Protocol), codice protocollo
c023
CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol), codice
protocollo c223
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Luglio 2007
Trama EAP
1
2
3
4
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Request
Response
Success
Failure
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Luglio 2007
EAP frame
request e
response
Contengono le
informazioni sulla
tecnica di
autenticazione
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Luglio 2007
Protocollo EAPOL
E’ l’implementazione del protocollo EAP su LAN (EAP
Over LAN)
L’header EAP viene incapsulato nella trama LAN 802.x
La Port Access Entity utilizza le trame EAPOL nella
comunicazione tra Autenticatore e Supplicante
Le trame EAPOL vengono trasmesse all’indirizzo di
gruppo 01-80-C2-00-00-03
Le trame EAPOL su Ethernet:
il
codice protocollo inserito nel campo Type è 88-8E
PREAM. SFD DSAP SSAP
Ottetti 7
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1
6
6
TYPE
88-8E
2
DATA
FCS
da 46 a 1500
4
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Luglio 2007
Codifica EAPOL su trame Ethernet V 2.0
Nelle trame EAPOL su Ethernet il codice protocollo
inserito nel campo Type è 88-8E
PREAM. SFD DSAP SSAP
Bytes 7
1
6
6
TYPE
88-8E
2
DATA
da 46 a 1500
Protocol Vers. Packet Type Packet body
01 H
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1 byte
00H
01H
02H
03H
04H
FCS
length 2 byte
EAP-Packet
EAPOL-Start
EAPOL-Logoff
EAPOL-Key
EAPOL-Encapsulated-ASF-Alert.
4
Packet body
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Luglio 2007
Codifica EAPOL su trame 802.x
Gli standard 802.x (a parte Ethernet V 2.0) codificano i
protocolli nell’LLC Header della LLC-PDU
DSAP
0AA
SSAP CONTROL
0AA
03
Protocol
Identifier
000000
OUI
INFORMATION
88-8E
Protocol
Type
Protocol Vers. Packet Type Packet body
01 H
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1 byte
00H
01H
02H
03H
04H
length 2 byte
EAP-Packet
EAPOL-Start
EAPOL-Logoff
EAPOL-Key
EAPOL-Encapsulated-ASF-Alert.
Packet body
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Autenticazione iniziata all’autenticatore
tramite scambio di one-time password,
terminata con successo
SUPPLICANT PAE
AUTHENTICATOR PAE
Luglio 2007
AUTHENTICATION SERVER
EAPOL Frame
EAP Frame
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Autenticazione iniziata all’autenticatore
tramite scambio di one-time password,
terminata senza successo
SUPPLICANT PAE
AUTHENTICATOR PAE
Luglio 2007
AUTHENTICATION SERVER
EAPOL Frame
EAP Frame
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Autenticazione iniziata all’autenticatore
tramite scambio di one-time password,
terminata con successo e successivo logoff
SUPPLICANT PAE
AUTHENTICATOR PAE
Luglio 2007
AUTHENTICATION SERVER
EAPOL Frame
EAP Frame
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
EAP e metodo di Autenticazione
Cisco
Microsoft
Authentication
Layer
EAP
Layer
TLS
EAP SIM
TTLS
PEAP
EAP-FAST
LEAP
EAP
EAPOL
MAC
Layer
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802.3
802.11
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Luglio 2007
Mutua autenticazione
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
LEAP (Lightweight Extensible
Authentication Protocol)
Soluzione EAP-Cisco Wireless basata sull’invio di
“username e password” tramite MS-CHAP senza lo
scambio di certificati digitali
Mutua Autenticazione
Facile da configurare e da mettere in campo
Limite:
necessita
di hardware Cisco o comunque di hardware che
supporti l’autenticazione LEAP
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Protocollo
LEAP
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Luglio 2007
EAP-FAST
Soluzione Cisco più robusta rispetto a LEAP
Mantiene il vantaggio come LEAP di non richiedere
certificati digitali ed è quindi più semplice da realizzare
rispetto ad altre soluzioni
Limite:
necessita
di hardware Cisco o comunque di hardware che
supporti l’autenticazione EAP-FAST
Al bootstrap stabilishe una shared secret tra supplicante
e authentication server denominata PAC (Protected
Access Credential Key) che è una chiave-PAC a 32 bytes
(256 bit)
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Luglio 2007
EAP-FAST
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
EAP-TLS
Mutua Autenticazione
Basato su certificati per Server e Client
Il
server ha il certificato CA (Certification Authority) e il
certficato del Server
Il Client ha il certificato CA (Certification Authority) e il
certficato del Client
E’ necessario generare i seguenti certificati:
CA Certificate
Server Certificate
Clients Certificates (uno o più)
Ha il concetto di sessione e connessione
La
connessione è un canale dove una sessione è
governata in un contesto sicuro
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
authentication and non-repudiation
tramite chiave privata e pubblica
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
TLS
Handshake
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
EAP-TLS
Authentication
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
EAP-TTLS caratteristiche
E’ simile a EAP-TLS
Solo il server ha bisogno del certificato
Il client può essere autenticato tramite altri metodi
come: Username/Password CHAP, MSCHAPv2, MD5
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
EAP-TTLS
Authentication
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Protected Extensible Authentication
Protocol (PEAP)
Indipendente dalla scheda di rete
Necessita
del solo certificato del Server, con il quale il
Client controlla il Server
Il server controlla il client su base Username Password
Utilizzabile con Windows XP, Vista e Windows 2000 con
opportuni aggiornamenti
Opera in 2 fasi
Fase
1: stabilisce un tunnel sicuro attraverso
l’autenticazione EAP-TLS
Fase 2: realizza l’autenticazione del supplicante basata sul
metodo EAP e scambia altre informazioni specifiche del
PEAP
L’utente è certificato su base certificato CA e
Username/Password MSCHAPv2
Lato server si installa il certificato CA e quello del Server
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
PEAP
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Sistemi di autenticazione a confronto
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione di Cisco LEAP: 1o
passo
**************************
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione di Cisco LEAP: 2o
passo
802.1X Protocol Version (for EAP Authentication): 802.1x-2001
Primary Server Reattempt Period (Min):
Server Name/IP
172.130.1.124
Use server for:
Server Type
RADIUS
EAP Authentication
RADIUS
Use server for:
EAP Authentication
RADIUS
Use server for:
EAP Authentication
RADIUS
Use server for:
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EAP Authentication
0
Port
1812
Shared Secret
************
MAC Address Authentication
1812
************
MAC Address Authentication
1812
************
MAC Address Authentication
1812
************
MAC Address Authentication
Retran Int (sec)
5
User Authentication
5
User Authentication
5
User Authentication
5
User Authentication
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Protected Extensible Authentication
Protocol (PEAP)
Esempio configurazione lato AP e server Cisco ACS
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Radius Proxy
802-1-X-2007 - 44
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
WPA (WiFi Protected Access)
Primo passo di miglioramento delle debolezze
dell’algoritmo WEP
Precursore dello standard 802.11i
Adotta meccanismi di crittografia/decrittografia basati su
TKIP
Può operare in modalità Pre Shared Key (WPA-PSK
metodo sconsigliato perché attaccabile) dove non c’è
sistema di tipo 802.1x basato su server di autenticazione
PSK
può essere in formato asci o esadecimale
WPA2 è la versione conforme allo standard 802.11i
802-1-X-2007 - 45
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IEEE 802.11i (WPA2)
Standard denominato tipicamente WPA2
Obiettivi:
Definisce
dei meccanismi di autenticazione e sicurezza più
robusti del WEP basati su CCMP e TKIP pur mantenendo la
compatibilità col passato
Introduce il concetto di Security Association in 802.11 e
definisce i protocolli di security association management
denominati:
4-Way Handshake e Group Key Handshake
Specifica
come impiegare 802.1x per le procedure di
autenticazione nelle reti 802.11
Introduce il nuovo componente RSNA (Robust Security
Network Association) nell’architettura 802.11 che definisce
delle nuove funzioni di sicurezza in aggiunta a WEP
802-1-X-2007 - 46
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IEEE 802.11i (obiettivi)
Ulteriori obiettivi:
Pemettere
un accesso relativamente sicuro anche su reti di
piccole dimensioni (small office – home office) attraverso
l’utilizzo di una Pre-Shared-Key (PSK) avente una
lunghezza di 256 bit (64 ottetti in formato esadecimale)
802-1-X-2007 - 47
Chiave condivisa da AP e PC-Cards
Per semplificare la configurazione degli apparati è posssibile
utilizzare una pass-phrase basata su una sequenza di
caratteri ASCI di lunghezza compresa tra 8 e 63 caratteri. Lo
standard consiglia di usare una pass-frase che contenga
almeno 20 caratteri altrimenti è troppo vulnerabile.
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
802.11i: RSNA (Robust Security Network
Association)
Caratteristiche di sicurezza definite da RSNA:
Meccanismi
di autenticazione delle stazioni migliori rispetto
al passato
Algoritmi di gestione delle chiavi
Costituzione delle chiavi di crittografia
Meccanismo di incapsulamento dei dati migliorato
denominato CCMP = CTR with CBC-MAC Protocol
CTR (counter mode) con il CBC-MAC Protocol [cipher-block
chaining (CBC) with message authentication code (MAC)]
CCMP obbligatorio perché un apparato sia considerato
conforme allo standard 802.11i
Meccanismo
di incapsulamento dei dati opzionale basato
su TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)
802-1-X-2007 - 48
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
802.11i: modello di riferimento
802-1-X-2007 - 49
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)
Soluzione che permette di cambiare la chiave WEP ad
ogni pacchetto trasmesso
Prevede tre meccanismi:
MIC
(Messagge Integrity Check) è un algoritmo che
previene la modifica dei messaggi
TSC (TKIP Sequence Counter) previene gli attacchi di tipo
replay basati sul riutilizzo del vettore di inizializzazione
utilizzando la chiave dopo averla craccata
TEK (Temporal Encryption Key) è un algoritmo che serve
come base per creare delle chiavi uniche per ogni
pacchetto
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Messaggio TKIP
802-1-X-2007 - 51
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Codifica TKIP
802-1-X-2007 - 52
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Decodifica TKIP
802-1-X-2007 - 53
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
CCMP (CTR with CBC-MAC Protocol)
Basato sul recente algoritmo (1998) di crittografia AES
(Advaced Encryption Standard)
Abbandona
l’algoritmo WEP
Ha molte similitudini con TKIP
Basato su due meccanismi
CTR
per gli aspetti segretezza e confidenzialità
CBC-MAC per gli aspetti di autenticazione e integrità del
messaggio
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Messaggio CCMP
PN = Packet Number
802-1-X-2007 - 55
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Codifica CCMP
802-1-X-2007 - 56
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Decodifica CCMP
802-1-X-2007 - 57
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione WPA2-Radius su
Interfaccia Intel 2200 (parte 1a)
802-1-X-2007 - 58
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione WPA2-Radius su
Interfaccia Intel 2200 (parte 2a)
802-1-X-2007 - 59
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione WPA2-Radius su
Interfaccia Intel 2200 (parte 3a)
802-1-X-2007 - 60
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Esempio di configurazione WPA2-Radius su
AP UsRobotics
802-1-X-2007 - 61
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Comparazioni
tra: WEP,
802.1x, WPA e
802.11i
802-1-X-2007 - 62
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IPSEC
Abbreviazione di IP Security, è un insieme di protocolli
sviluppati dal IETF per permettere a livello IP lo
scambio sicuro di pacchetti.
IPSec è stato sviluppato per implementare le VPN
(Virtual Private Networks)
Modalità Trasporto: cripta solo la porzione dei dati
(payload) di ogni pacchetto, ma lascia l'intestazione
(header) immutata.
Modalità Tunnel: cripta sia l'intestazione e il payload,
incapsulando il tutto in un nuovo pacchetto. Più sicuro.
IPSec necessita che sia il mittente che il ricevente
condividano una chiave pubblica.
Metodi di gestione chiavi (IKE)
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© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IPSEC
Le connessioni su reti TCP possono essere messe in
sicurezza in diversi modi.
802-1-X-2007 - 64
Livello applicazione (mail criptata)
Livello trasporto (TLS/SSL, SSH...)
Livello fisico (black box cripta il traffico).
IPsec mette in sicurezza le connessioni a livello di rete.
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Authentication Header (AH)
Campo che viene aggiunto al pacchetto IP tradizionale.
Assicura l'integrità e l'autenticazione dei pacchetti IP,
senza la crittografia dei dati (ossia senza
confidenzialità).
Rende possibile per il ricevente controllare l'autenticità
dei dati inclusi nel pacchetto.
Mancanza di confidenzialità dei dati trasmessi
Protezione anti-replay
IP
Header
Data
Authentication
IP
Header Header (AH)
Data
Autenticato
802-1-X-2007 - 65
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Encapsulating Security Payload (ESP)
Assicura confidenzialità, ma fornisce anche autenticità
dei dati.
Il principio di ESP è di generare dal pacchetto
tradizionale un nuovo pacchetto, in cui i dati originali
sono crittografati
Protezione anti-replay
Nessuna protezione sull’header del pacchetto IP
IP
Header
Data
IP
Header
ESP
Data
ESP
Autenticato
Cifrato
802-1-X-2007 - 66
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
Internet Key Exchange e Security
Association
IKE: negoziazione delle policy per le comunicazioni
protette
Autenticazione della fase di scambio delle chiavi
Negoziazione delle Security Association:
802-1-X-2007 - 67
Definizione degli end-point della comunicazione
Algoritmi di cifratura utilizzati per l’autenticazione e per la
cifratura
Periodo di validità della SA (tempo o quantità di dati
scambiati)
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IPsec modalità trasporto
Indirizzo di sorgente “in chiaro”
Informazioni protette
IP
Header
IP
Header
IPSec
Header
Data
Data
Cifrato
802-1-X-2007 - 68
© P. Nicoletti: si veda nota a pag. 2
Luglio 2007
IPsec modalità tunnel
Mascheramento dell’indirizzo IP sorgente
Protezione delle informazioni
Possibilità di connessione tra LAN con indirizzo non
congruente con quello della rete di trasporto
IP
Header
New IP
Header
IPSec
Header
IP
Header
Data
Data
Cifrato
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Luglio 2007
IPSEC: alcune implementazioni
FreeS/WAN (linux, unix)
isakmpd (OpenBSD)
McAfee VPN Client (PGPNet/McAfee).
Microsoft Windows 2000/XP
Cisco
Symantec Enterprise Firewall.
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