2x - Politecnico di Torino

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Sicurezza delle reti IP
(netsec - ott'11)
Antonio Lioy
< lioy @ polito.it >
Politecnico di Torino
Dip. Automatica e Informatica
Accesso remoto via canali dial-up
rete a commutazione
di circuito
(RTC / ISDN)
NAS
(Network
Access
Server)
rete IP
(Internet)
© Antonio Lioy - Politecnico di Torino (1997-2011)
1
(netsec - ott'11)
Autenticazione di canali PPP


PPP è un protocollo ...
 ... p
per incapsulare
p
p
pacchetti di rete ((L3, es. IP)) ...
 ... e trasportarli su un collegamento punto-punto
 reale (es. RTC, ISDN)
 virtuale L2 (es. xDSL con PPPOE)
 virtuale L3 (es. L2TP su UDP/IP)
t ffasi,
tre
i svolte
lt in
i sequenza:
 LCP (Link Control Protocol)
 autenticazione (opzionale; PAP, CHAP o EAP)
 L3 encapsulation (es. IPCP, IP Control Protocol)
Autenticazione degli accessi remoti




per accessi dial-up ma anche wireless o virtuali
PAP
 Password Authentication Protocol
 password in chiaro
CHAP
 Challenge Handshake Authentication Protocol
 sfida
fid simmetrica
i
ti
EAP
 Extensible Authentication Protocol
 aggancio a meccanismi esterni (sfide, OTP, TLS)
2
(netsec - ott'11)
Autenticazione per collegamenti dial-up
Network
Access
Server
rete IP
Si / No,
configurazione,
...
protocol
manager
utente
abilitato?
Authentication
Server
utenti
config.
Le tre A


i produttori di NAS dicono che la sicurezza
richiede tre funzioni:
 Autenticazione – il richiedente viene autenticato
in base alle sue credenziali (es. password, OTP)
 Autorizzazione – si decide se l'azione o il tipo di
accesso è permesso al richiedente
 Accounting – si tiene traccia delle risorse
"
"consumate"
t " (es.
(
durata
d t del
d l collegamento,
ll
t ttraffico
ffi
generato) per analizzare il costo o le prestazioni
l’AS ricopre proprio queste tre funzioni
dialogando con uno o più NAS tramite uno o più
protocolli
3
(netsec - ott'11)
Protocolli di autenticazione via rete



RADIUS
 il p
più diffuso
 funzionalità di proxy verso altri AS
DIAMETER
 evoluzione di RADIUS
 enfasi su roaming tra ISP diversi
 elevata
l
t attenzione
tt
i
alla
ll sicurezza
i
TACACS+ (TACACS, XTACACS)
 in origine tecnicamente migliore di RADIUS ma
meno diffuso perché proprietario
RADIUS proxy

il server può fungere da proxy verso altri server di
autenticazione
NAS1
[email protected]
server
RADIUS
NAS2
barbara
local
RADIUS
DB
barbara
alice
NT domain
controller
UNIX
NIS server
4
(netsec - ott'11)
NAI (Network Access Identifier)





RFC-2486
NAI = username [ @ realm ]
tutti dispositivi devono supportare almeno NAI
lunghi 72 byte
la sintassi esatta di username e realm è descritta
nell’RFC (si noti che include solo i caratteri ASCII
< 128 ma li include tutti)
notare che lo username è quello usato per
l’autenticazione PPP (che può non coincidere con
quello applicativo)
IEEE 802.1x


Port-Based Network Access Control:
 architettura di autenticazione p
per il livello 2
(MAC - Media Access Control)
 utile sugli switch di reti wired per bloccare
l’accesso alla rete
 indispensabile nel caso di reti wireless
prime implementazioni:
p
p
 Windows-XP e access-point wireless Cisco
http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.1X-2001.pdf
5
(netsec - ott'11)
802.1x - architettura
semi-public network /
enterprise edge
enterprise or ISP
network
authentication
server
((es. RADIUS))
authenticator / etherNAS
(es. Access Point or switch)
supplicant
802.1x - vantaggi

sfrutta il livello applicativo per l’effettiva
implementazione dei meccanismi di sicurezza
 conversazione diretta tra supplicant e AS
 NIC e NAS agiscono come “pass-through
device”
 nessun cambiamento su NIC e NAS per
implementare nuovi meccanismi di autenticazione
 perfetta integrazione con AAA
6
(netsec - ott'11)
802.1x - messaggi
switch
Ethernet
Ethernet
laptop
port connect
access blocked
EAPOL
EAPOL-Start
server Radius
RADIUS
EAP-Request/Identity
EAP-Response/Identity
Radius-Access-Request
R di A
Radius-Access-Challenge
Ch ll
EAP-Request
EAP-Response (credentials)
Radius-Access-Request
Radius-Access-Accept
EAP-Success
access allowed
Sicurezza del DHCP



protocollo non autenticato
facilissimo attivare shadow server
attacchi possibili da parte del falso server:
 denial-of-service
 fornisco configurazione di rete sbagliata
 MITM logico
 fornisco
f i
configurazione
fi
i
con subnet
b t da
d 2 bit +
default gateway uguale alla macchina che
vuole essere MITM
 facendo NAT si intercettano anche le risposte
7
(netsec - ott'11)
Sicurezza a livello network


protezione end-to-end per reti omogenee a livello
logico (es. IP)
possibile anche creare VPN (Virtual Private
Network) per proteggere solo una parte del path
rete IP
server
router
router
client
Che cos’è una VPN?


una tecnica (hardware e/o software) per realizzare
una rete privata ...
... utilizzando canali e apparati di trasmissione
condivisi o comunque non fidati
FIAT
Melfi
ENI
Milano
rete "pubblica"
FIAT
Torino
ENI
Roma
8
(netsec - ott'11)
Dove si applica una VPN?



quando si attraversa una rete pubblica e/o non
fidata ...
... per comunicazioni intra-aziendali tra sedi
remote (Intranet)
... per comunicazioni inter-aziendali chiuse tra
aziende che si sono previamente accordate
(Extranet)
Dove NON si applica una VPN?



quando si attraversa una rete pubblica e/o non
fidata ...
... per comunicazioni inter-aziendali senza accordi
precedenti
... per comunicazioni con clienti non noti a priori
(commercio elettronico di tipo business-toconsumer)
9
(netsec - ott'11)
Tecniche di realizzazione di una VPN



mediante reti nascoste (indirizzi privati RFC-1918)
 è una p
protezione facilmente superabile
p
mediante routing protetto (tunnel IP, es. su MPLS)
 protezione superabile da chi gestisce i router o da
chi può comunque leggere i pacchetti in transito
mediante protezione crittografica dei pacchetti
rete ((tunnel IP sicuro))
 se gli algoritmi crittografici sono forti, allora l’unico
attacco possibile è impedire le comunicazioni
 anche detta S-VPN (Secure VPN)
IPsec



architettura IETF per fare sicurezza al livello 3 sia
in IPv4 sia in IPv6:
 creare VPN su reti non fidate
 fare sicurezza end-to-end
definisce due formati particolari:
 AH (Authentication Header)
per integrità,
p
g , autenticazione,, no replay
p y
 ESP (Encapsulating Security Payload)
per riservatezza (+AH)
usa un protocollo per scambio chiavi:
 IKE (Internet Key Exchange)
10
(netsec - ott'11)
IPsec Security Association (SA)



connessione logica unidirezionale protetta tra due
sistemi IPsec
ad ogni SA sono associabili caratteristiche di
sicurezza diverse
occorrono due SA per avere protezione completa
di un canale bidirezionale
SA (A, B)
SA (B, A)
IPsec in transport mode



usato per fare sicurezza end-to-end, ossia usato
dagli host, non dai gateway (eccezione: traffico
d ti t all gateway,
destinato
t
es. SNMP,
SNMP ICMP)
vantaggio: computazionalmente leggero
svantaggio: non protegge i campi variabili
IP 4
IPv4
header
IPv4
header
IPsec
header
TCP/UDP header + data
11
(netsec - ott'11)
IPsec in tunnel mode



usato per fare VPN, solitamente dai gateway
vantaggio:
gg
protegge
p
gg anche i campi
p variabili
svantaggio: computazionalmente pesante
IPv4 header
( tunnel )
IPv4 header
( tunnel )
IPsec
header
IPv4 header
( end-to-end )
IPv4 header
( end-to-end )
IPv4 header
( end-to-end )
End-to-end security
WAN
gateway
gateway
LAN
LAN
IPsec
IPsec
canale virtuale sicuro
(transport-mode SA)
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(netsec - ott'11)
Basic VPN
WAN
IPsec
gateway
(tunnel-mode SA)
LAN
IPsec
gateway
LAN
End-to-end security with basic VPN
WAN
IPsec
gateway
(tunnel-mode SA)
LAN
IPsec
gateway
LAN
IPsec
IPsec
(transport-mode SA)
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(netsec - ott'11)
Secure remote access
WAN
IPsec
gateway
LAN
IPsec
IPsec
(transport-mode SA)
VPN concentrator


apparecchiature special-purpose che fungono da
terminatori di tunnel IPsec:
 per accesso remoto di singoli client
 per creare VPN site-to-site
prestazioni molto elevate in relazione ai costi
(bassi)
14
(netsec - ott'11)
Applicabilità di IPsec



solo pacchetti unicast (no broadcast, no
multicast, no anycast)
tra parti che hanno attivato una SA:
 tramite chiavi condivise
 tramite certificati X.509
… quindi in gruppi “chiusi”
Sicurezza di IP



indirizzi non autenticati
pacchetti non protetti:
p
p
 integrità
 autenticazione
 riservatezza
 replay
sono quindi attaccabili tutti i protocolli che usano
IP come trasporto, soprattutto quelli di “servizio”
ossia non di livello applicativo (ICMP, IGMP, DNS,
RIP, …)
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(netsec - ott'11)
Sicurezza del DNS







DNS (Domain Name System)
traduzione:
 da nomi ad indirizzi IP
 da indirizzi IP a nomi
servizio indispensabile
UDP/53 per le query
TCP/53 per zone transfer
t
f
nessun tipo di sicurezza
in corso di sviluppo DNS-SEC
Architettura del DNS
root NS (.)
NS (de.)
(local) NS
utente
NS (it.)
NS
(polito it )
(polito.it.)
NS
(fiat it )
(fiat.it.)
cache
DNS
client
16
(netsec - ott'11)
DNS shadow server


sniffing per intercettare le query
spoofing
p
g per
p generare
g
risposte
p
false
(DoS o ridirezione del traffico su siti falsi)
nameserver
(shadow)
nameserver
cache
nameserver
IP (www.banca.it)?
cache
DNS cache poisoning


attirare la vittima a fare una query sul proprio NS
fornire risposta
p
anche a query
q
y non effettuate per
p
forzare / sovrascrivere la cache della vittima
IP (www.lioy.net)?
(pirate)
nameserver
www.lioy.net
www
lioy net = 7.2.1.5
7215
www.ibm.com = 7.2.1.5
www.microsoft.com = 7.2.1.5
(victim)
nameserver
cache
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(netsec - ott'11)
DNS cache poisoning (2a versione)

fare una query e fornire subito la risposta (falsa)
per inserirla nella cache della vittima
IP (www.banca.it)?
(pirate)
DNS client
www.banca.it = 7.2.1.5
(src=authoritative NS)
(victim)
recursive
nameserver
cache
(DNS) flash crowd
(victim)
nameserver
migliaia di pirati
(client o server)
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(netsec - ott'11)
DNSsec



firma digitale dei record DNS
 chi è “authoritative” p
per un certo dominio?
 quale PKI? (certificati, trusted root CA)
gestione più complessa dell'infrastruttura DNS
 firme gerarchiche e delegate
 firme distribuite
come trattare
t tt
nomii inesistenti?
i
i t ti?
 firmare anche l’ASSENZA di un record
 richiede ordinamento dei record
Alcuni problemi di DNSsec





nessuna firma delle query DNS
nessuna sicurezza nel dialogo
g tra DNS client e DNS
(local) server
 usare IPsec o TSIG
crittografia sui server DNS
 sovraccarico computazionale
 sovraccarico gestionale (on-line secure crypto host)
maggior dimensione dei record
scarsa sperimentazione
 configurazione? prestazioni?
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