Hálózatbiztonság

A Unix/Linux szerverek üzemeltetése wikiből
(Változatok közti eltérés)
(v0)
 
a (Kriptográfiai alapok: typo)
30. sor: 30. sor:
 
* ''Kulcs'': egy titkosítóalgoritmus alkalmazása során felhasznált (általában titkos) adat, amely a plaintexttel együtt meghatározza a ciphertextet.
 
* ''Kulcs'': egy titkosítóalgoritmus alkalmazása során felhasznált (általában titkos) adat, amely a plaintexttel együtt meghatározza a ciphertextet.
 
** Formálisabban: ciphertext = F(plaintext, kulcs).
 
** Formálisabban: ciphertext = F(plaintext, kulcs).
* ''Szimmetrikus kulcsú titkosítás'': a titkosítás és a visszafejtés ugyanazzal a kulccsal történik. Forlmálisabban:
+
* ''Szimmetrikus kulcsú titkosítás'': a titkosítás és a visszafejtés ugyanazzal a kulccsal történik. Formálisabban:
 
** ciphertext = F(plaintext, kulcs)
 
** ciphertext = F(plaintext, kulcs)
 
** plaintext = F'(ciphertext, kulcs)
 
** plaintext = F'(ciphertext, kulcs)

A lap 2012. február 13., 16:37-kori változata

Miről lesz szó? (Hozzávetőleges tematika)

  • Elméleti alapok: hitelesítés, hozzáférésvezérlés stb.
  • Elterjedt protokollok működése, hozzájuk kapcsolódó biztonsági problémák, klasszikus támadások
    • ISO/OSI hálózati referenciamodell
    • Fizikai és adatkapcsolati réteg: Ethernet, WiFi
    • Hálózati réteg: IP, ICMP, ARP
    • Szállítási réteg: TCP, UDP
    • Alkalmazási réteg: SMTP, FTP, HTTP (és webalkalmazások), SSL, SSH
  • Vírusok, férgek, botnetek
  • Single Sign On

Tartalomjegyzék

1 Hitelesítés

1.1 Kriptográfiai alapok

Alapfogalmak:

  • Plaintext: titkosítás nélküli szöveg vagy adat.
  • Ciphertext: titkosított szöveg vagy adat.
  • Cipher: titkosítóalgoritmus (a titkosítás valamely konkrét módszere).
  • Kód és cipher közötti különbség (noha a hétköznapi nyelvben összemosódik a két fogalom):
    • a kód jelentésekhez rendel valamilyen jelsorozatot, általában egy kódkönyv segítségével
      • (pl. a "hajnalban támadunk"-hoz tartozhat mondjuk az "ARVSA5" kód);
    • a titkosítóalgoritmus egyedi jelekhez vagy jelsorozatokhoz rendel másik jelet vagy jelsorozatot.
    • Számítógépes környezetben a titkosítóalgoritmusok használata általában előnyösebb, mert
      • a kódok leginkább csak szöveg kódolására alkalmasak (titkosítani pedig digitalizált képet, hangot vagy mozgóképet is lehet);
      • a kódok töbnnyire csak véges sok különböző jelentést tudnak kódolni;
      • ügyesen megválasztott titkosítóalgoritmusokat a számítógépek rendkívül gyorsan tudnak futtatni.
  • Kulcs: egy titkosítóalgoritmus alkalmazása során felhasznált (általában titkos) adat, amely a plaintexttel együtt meghatározza a ciphertextet.
    • Formálisabban: ciphertext = F(plaintext, kulcs).
  • Szimmetrikus kulcsú titkosítás: a titkosítás és a visszafejtés ugyanazzal a kulccsal történik. Formálisabban:
    • ciphertext = F(plaintext, kulcs)
    • plaintext = F'(ciphertext, kulcs)
    • (Bizonyos titkosítások esetében F és F' ugyanaz a függvény, de ennek nem muszáj így lennie.)
    • A ciphertext és a plaintext között adott szimmetrikus kulcs mellett kölcsönösen egyértelmű a leképezés.
  • Aszimmetrikus vagy nyilvános kulcsú titkosítás:
    • mindenkinek két kulcsa van: egy nyilvános és egy titkos.
      • Ezeket nem tetszőlegesen választjuk; valamilyen matematikai kapcsolat van közöttük és speciális feltételeknek felelnek meg.
    • Amit az egyikkel titkosítunk, azt a másikkal lehet visszafejteni.
    • A nyilvános kulcsokat elvileg mindenki ismerheti (és kívánatos is, hogy ismerje).
    • Ha valakinek olyan üzenetet akarunk küldeni, amelyet csak ő tud elolvasni, az ő nyilvános kulcsával titkosítjuk; a csak általa ismert titkos kulccsal tudja olvashatóvá tenni.
    • Ha azt akarjuk, hogy bizonyítható legyen, hogy egy üzenetet mi küldtünk, a saját titkos kulcsunkkal titkosítjuk; ha a mi nyilvános kulcsunk segítségével dekódolható, abból következik, hogy a mi titkos kulcsunkkal lett titkosítva, és mivel azt csak mi ismerjük, ebből az is következik, hogy mi küldtük.
    • Nyilván fontos, hogy algoritmuselméleti értelemben nehéz legyen egy adott nyilvános kulcshoz tartozó titkos kulcsot előállítani.

1.2 Klasszikus és modern titkosítóalgoritmusok

Klasszikus titkosírás pl. az ABC-eltolás (A helyett D-t írunk, B helyett E-t s.í.t.), vagy saját ABC használata. Itt nem válik el élesen az algoritmus és a kulcs: a titkosított üzenet csak akkor van biztonságban, ha a titkosítás módszerét nem fedjük fel.

A modern titkosítóalgoritmusokat úgy alkotják meg, hogy a titkosított üzeneteket akkor se lehessen a kulcs ismerete nélkül visszafejteni, ha a támadó ismeri az algoritmust. Az algoritmus tehát nyilvános; csak a kulcsot kell titokban tartani. Ha jó az algoritmus, a támadó dolgát nem könnyíti meg az algoritmus ismerete. A támadóról általában feltételezzük, hogy pontosan ismeri azt a titkosítóalgoritmust, amellyel az általa elolvasni kívánt rejtjelezett üzenetet titkosították.

1.3 Mitől jó egy titkosítás?

  • A próbálgatásnál (brute force) ne legyen hatékonyabb módszer a kulcs előállítására.
  • Várhatóan annyi ideig tartson a kulcs próbálgatásos előállítása a támadónak, hogy mire végez, minden olyan titkos üzenet, amelyhez így hozzáfér, aktualitását veszítse.
    • Méretezési kérdés, milyen erőforrások birtoklását feltételezzük a támadó(k)ról.
    • Egy jó szimmetrikus kulcsú titkosítóval manapság legalább 128 bites kulcsot illik használni;
    • nyilvános kulcsú titkosításnál nagyobb (RSA-nál minimum 2048 bites) kulcshosszra van szükség.
  • Létezik elvileg is feltörhetetlen titkosítás (a one-time pad).
    • Itt a kulcs legalább olyan hosszú, mint az üzenet, és minden szakasza csak egyszer hasznosítható.
  • Lavina-effektus: két, akár csak egyetlen bitben különböző plaintexthez gyökeresen eltérő ciphertext tartozik.
    • Vagyis: ránézésre lehetetlen megállapítani, hogy két elfogott titkosított üzenet tartalma hasonló.
  • Teljesség: a ciphertext minden bitje a plaintext minden bitjétől függ.
  • Hatékonyság: a kulcs birtokában a titkosítás és a visszafejtés is legyen gyors és kicsi memóriaigényű.

1.4 Blokktitkosító, folyamtitkosító

  • A blokktitkosítók fix méretű blokkokat képeznek le egymásra.
    • Ha a plaintext hossza nem osztható a blokkmérettel, ki kell egészíteni valahogyan.
    • Általában blokkszinten adott a lavina-effektus és a teljesség.
  • A folyamtitkosító bitenként vagy bájtonként titkosít.
    • Kulcsfolyamra van szükség hozzá.
      • Hosszú kulcs használata nehézkes; gyakori cél rövid kulcsból hosszú kulcsfolyamot generálni.

1.5 Hash (kivonat)

Cél: olyan rövid (96-512 bites) számot előállítani egy üzenetből, amelyre teljesül, hogy

  • algoritmuselméleti értelemben nehéz az üzenetet úgy módosítani, hogy a hash értéke ne változzon.
  • Nehéz adott H hash-hez olyan üzenetet találni, amelyre a hash-függvény a H értéket adja.
  • A véletlen ütközések esélye rendkívül csekély.

1.6 Néhány konkrét titkosító- és kivonatképző algoritmus

(Csak nagyon röviden.)

1.6.1 Vernam-kód

  • Egyfajta one-time pad, vagyis folyamtitkosító.
  • Az amerikai hadsereg számára fejlesztette 1917-ben Gilbert Vernam.
  • Lényege: a kommunikáló feleknek rendelkezésére áll egy titkos, véletlen bitekből álló bitsorozat, amelyet kulcsként használhatnak.
  • Üzeneteiket valahogyan bitekké alakítják, és rendre hozzáadják az üzenetek bitjeihez a kulcs-bitsorozat bitjeit.
    • (Mod2 összeadással, vagyis 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0.)
  • A visszafejtés ugyanígy történik: ugyanazt a kulcs-bitfolyamot ugyanúgy hozzá kell adni a bejövő ciphertexthez, és visszakapjuk a plaintextet.
  • Shannon 1949-ben bizonyította be, hogy a Vernam-kód feltörhetetlen.
  • Nehézség: nagyon nagy kulcs kell, amit előre meg kell osztani egymással és folyamatosan titokban kell tartani.

1.6.2 DES

  • 1976-os USA szabvány ("Digital Encryption Standard").
  • Blokktitkosító, 64 bites blokkokkal, 56 bites kulccsal.
  • Mára nem megfelelő; viszonylag olcsó hardverrel is mindössze órák (vagy legfeljebb napok) alatt feltörthető.
  • Kísérlet a feljavítására: 3DES.
    • Háromszor egymás után alkalmazza a DES-t, többféle kulccsal.
    • Az effektív kulcshossz így 80-168 bit aszerint, hány különböző kulcsot használunk és milyen módon.
    • Egyelőre megfelelő biztonságot nyújt, de lassú.

1.6.3 AES

  • Lánykori nevén Rijndael.
  • A DES-t váltó szabvány (2001-ben fogadták el).
  • 128 bites blokkokat titkosít 128, 192 vagy 256 bites kulccsal.
  • Gyors és egyelőre elegendően biztonságos.

1.6.4 RSA

Az egyik legelterjedtebb nyilvános kulcsú titkosítóalgoritmus.

  • Rivest, Shamir és Adleman nevéhez fűződik, holott egy Clifford Cocks nevű brit már 1973-ban kitalálta - de a britek titkosították és nem használták fel.
  • Rivest, Shamir és Adleman néhány évvel később publikálta saját, lényegében azonos algoritmusát.
  • Feltörésének nehézsége azon alapul, hogy bizonyos számelméleti problémákra (mint pl. nagy egészek prímtényezős felbontására) nem ismertek gyors módszerek.
    • De: ez nem jelenti azt, hogy nincsenek is ilyenek.
  • Az elliptikus görbéken alapuló titkosítás jobbnak számít.
    • Kisebb kulcshosszt igényel az RSA-nál és gyorsabb is.

1.6.5 RC4

  • Folyamtitkosító.
  • 1987-ben dolgozta ki Rivest; 1994-ben szivárgott ki a leírása.
  • Előnye, hogy nagyon egyszerű és gyors.
  • Széles körben elterjedt.
  • Ésszel kell használni, mert különben nem ad jó eredményt.
    • Az RC4 helytelen használata tette sebezhetővé pl. a WEP szabványt (részletesebben később).

1.6.6 MD5

  • 1990-ben megjelent hash algoritmus.
  • Széles körben elterjedt.
  • 128 bites hasht állít elő.
  • 2005-ben hibát találtak benne: aránylag könnyű ütközést generálni (másik olyan üzenetet találni, amelyhez ugyanaz a hash tartozik).
    • Emiatt új kriptográfiai rendszerekben nem szabad használni.

1.6.7 SHA-1

  • 1993-ban publikált hash algoritmus.
  • Széles körben elterjedt.
  • 160 bites hasht állít elő.
  • Biztonságosnak számít.
  • Vetélytársai: RIPEMD-160 (OpenPGP), Tiger (ez 192 bites; főleg fájlcserélők használják).
Személyes eszközök