Universidade Estadual de Campinas
Instituto de Computação
Programa de Pós-Graduação
Segurança: Conceitos Básicos
Elena Balachova R.A. 047798
Márcia M. de O. Valença R.A. 010523
novembro/2005
Profº. Edmundo Madeira
MO 818 - Tópicos em Redes de Computadores
Sumário
 Criptografia
 Autenticação
 Certificados Digitais
 Integridade
 IPsec – Segurança IP
Criptografia
 A palavra criptografia vem do grego kryptos (em português, escondido)
+ grafo (grafia, escrita): arte ou ciência de escrever em cifra ou código;
 É um conjunto de técnicas que permitem tornar incompreensível uma
mensagem originalmente escrita com clareza, de forma a permitir
normalmente que apenas o destinatário a decifre e compreenda.
 Quase sempre o deciframento requer uma chave, uma informação
secreta disponível ao destinatário.
 Terceiros podem através de uma "escuta" ter acesso à mensagem
cifrada e determinar o texto original ou mesmo a chave, quebrando o
sistema.
Este texto é parte do prefácio do livro do prof. Cláudio Leonardo Lucchesi, Introdução à Criptografia Computacional, Campinas,
Editora da Unicamp, 1986
Criptografia
 A criptoanálise (analisys = decomposição) é a
arte ou ciência de determinar chave ou decifrar
mensagens sem conhecer a chave.
 A criptologia é a ciência que reúne criptografia e
criptoanálise.
 É ciência muito antiga, a criptologia já estava
presente no sistema de escrita hieroglífica dos
egípcios há quase quatro mil anos.
 Vem sendo muito utilizada, principalmente para
fins militares e diplomáticos
Objetivos da Criptografia

1 –Confidencialidade
 Proteger o conteúdo, exceto das pessoas autorizadas

2 -Integridade de Dados
 Protege a alteração de dados por pessoas não autorizadas

3 –Autenticação
 Identificação entre duas partes

4 -Não Repúdio
 Previne da negação de compromissos assumidos
Tipos de Criptografia
Chaves Privadas ou Simétricas
 Chaves Públicas ou Assimétricas
 Funções Hash
Criptografia
 Maior problema que limitou desde sempre a utilização
de criptografia: gestão das chaves;

Chave: valor numérico que é utilizado num algoritmo ou
função matemática para alterar os dados (cifrar). Só
quem tem conhecimento da chave consegue obter a
mensagem original (decifrar);

Gestão de Chaves: administração segura das chaves
para as disponibilizar aos utilizadores quando e onde são
necessárias
Criptografia Simétrica

Criptografia simétrica:



Principais Vantagens:



Rápida;
Simples;
Algoritmos de chave Simétrica:


utiliza a mesma chave (chave única) para cifrar e decifrar as mensagens;
Tanto o emissor quanto o receptor devem garantir mutuamente a confidencialidade
desta chave, para que a informação permaneça privativa.
DES (Data Encryptation Standard), AES (Advanced EncryptionStandard), etc....
Principais Desvantagens:

É necessário um canal seguro para transmitir as chaves.

O número de chaves necessárias cresce desmesuradamente (Fn = F
 100 utilizadores ~= 5.000 chaves;
 200 utilizadores ~= 20.000 chaves!!!
n-1 + n –1):
Algoritmos de Chave Simétrica
 DES –Data Encryptation Standard
 Fundado pela IBM em 1970
 Utiliza Métodos de Cifragem por Blocos
 Chave de 56 bits aplicadas em blocos de 64 bits
 Utiliza mecanismos internos de Permutação, Substituição, 16
Interações, Seleção de Bits, Cálculo de Chaves e
deslocamento.

Triple-DES

O Triple-DES é uma variação do algoritmo DES, sendo
que o processo tem três fases: A seqüência é
criptografada, sendo em seguida decriptografada com
uma chave errada, e é novamente criptografada.
Algoritmos de Chave Simétrica
 AES - Advanced Encryption Standard
 Características:




Cifragem por blocos
Chaves de 128, 192 e 256 bits
Rápido
Pode ser implementado em Hardware e pequenos
dispositivos
Criptografia Assimétrica ou de Chave Pública






Criada na década de 70.
É assim chamada pois usa uma chave pública para encriptar e uma
chave privada para decriptar dados.
As chaves aparecem aos pares: chave privada e chave pública.
O que é cifrado com uma chave só pode ser decifrado com a outra.
A chave privada deve ser mantida secreta;
A chave pública deve ser disponibilizada e distribuída livremente
Principais vantagens
 Já não é necessário cifrar e decifrar com a mesma chave.
 O número de chaves necessárias é diretamente proporcional ao
número de intervenientes.
 Principais desvantagens
 Algoritmos “pesados”;
 Complexidade;
Criptografia Assimétrica ou de Chave Pública

Criptografia de chave pública traz muitas vantagens é
mesmo a resposta para o problema da escalabilidade.

... Mas não resolve o problema de gestão de chaves.

De fato incrementa a necessidade de um sistema sofisticado
de gestão para resolver os seguintes problemas:





Como cifrar uma mensagem uma única vez para uma série de
destinatários?
Como recuperar mensagens/arquivos cifrados se perder as
chaves?
Como ter a garantia da autenticidade de uma chave? É mesmo
de quem eu penso que é? ... ou foi forjada?
Como sei que uma dada chave pública ainda é válida e de
confiança?
...
Criptografia Assimétrica ou de Chave Pública
 A resposta está na combinação de:



Criptografia simétrica;
Criptografia de chave pública;
Sofisticado sistema de gestão de chaves.
... a origem da PKI
PKI = Public Key Infrastructure (Infra-estrutura de Chave Pública).
Criptografia Assimétrica ou de Chave Pública

RSA (Sistema criptográfico)

Foi inventado em 1977 por Ron Rivest, Adi Shamir e Leonard Adleman, pesquisadores
do MIT

Cada interveniente dispõe de um par de chaves (privada e pública);
O par de chaves RSA é utilizado para cifrar e decifrar mensagens - ao contrário
e.g. do sistema Diffie-Hellman (*);
Uma mensagem cifrada com a chave privada só pode ser decifrada com a chave
pública, e vice-versa;



Assinatura digital


Quando se cifra com a chave privada;
Funciona como
 prova da identidade do emissor (só este tem acesso à chave privada, por definição);
 prova da integridade da mensagem

É possível utilizar o sistema de cifra RSA para obter assinaturas digitais.
 (*) Diffie-Hellman: cada interveniente tem um par de chaves que só serve para
obter a chave de cifra (simétrica); as chaves pública e privada não são utilizadas
para cifrar/decifrar.
Funcionamento do RSA
 Estabelecer dois números primos grandes p e q, e definir o módulo n como
sendo n = pq.
Os fatores p e q devem ser mantidos em segredo;
 Estabelecer um inteiro qualquer d que seja relativamente primo ao inteiro (p
– 1)( q – 1);
 Encontrar o valor de e na faixa 1 < = e < = (p – 1)(q – 1) tirando da fórmula
ed = 1( mod( p – 1)( q – 1));
 Sendo assim é conhecida a chave pública, formada pelo par de inteiros
(e,n);
 Representar a mensagem M que será transmitida como um inteiro na faixa
{ 1,........, n); se a mensagem M for muito grande, deve-se colocá-la em
blocos;
 Criptografar M num criptograma C da seguinte forma: C = Me (mod n);
 Decriptografar M utilizando a chave privada d e a fórmula D = Cd (mod n).
Exemplo do Algoritmo RSA
 Façamos uma exemplificação numérica, note que toda a





álgebra modular e cálculo do algoritmo de Euler não são
detalhados, devendo ser consultados posteriormente.
Escolhemos dois números primos p e q, respectivamente 7 e
17.
Calcula-se então n = pq = 119 e F (n) = (p – 1)(q – 1) = 96.
Agora selecionaremos e de tal forma que seja relativamente
primo a F (n) e menor que o mesmo, neste caso e = 5.
Determinamos d menor que F (n) pela relação ed = 1 mod 96.
O valor encontrado é 77.
Assim teremos a chave pública como KU = {5, 119} e a chave
privada KR = {77, 119}
Criptografia Assimétrica ou de Chave Pública

Cifrar uma mensagem/documento com RSA é
demasiado “pesado”;

Como alternativa, calcula-se um hash (messagedigest) da mensagem/documento com apenas alguns
bytes e cifra-se esse hash.

Algoritmos Message-digest
 MD2, MD4 e MD5 – 128 bits (Rivest, 89, 90 e 91);
 SHA-1 – 160 bits (Secure Hash Algorithm);
Criptografia - Hash
 Definição:
 Função Hash é implementada a partir de uma função
matemática, que transforma uma string de caracteres em
valor ou numa chave de tamanho fixo, geralmente mais curta
que a original.
 O algoritmo não é secreto e não é utilizada nenhuma chave
no processo de hash.
 O remetente aplica o algoritmo hash e gera uma string
baseada no conteúdo da mensagem.
 O destinatário aplica o mesmo algoritmo à mensagem
recebida e compara com o recebido, confirmando ou não a
integridade da mensagem.
 O Secure Hash Algorithm – SHA e o Message Digest 5-MD5
são exemplos amplamente empregados na criptografia,
especialmente nos processos de assinatura digital.
Criptografia - Hash
 Classificação das funções Hash
 Funções Hashs em chave (Modification Detection Code –
MDC)
 Provê uma imagem representativa de uma mensagem
 Integridade dos dados
 Divide-se em duas:
 One-way Hash Functione Collision Resistance
 Hash Function Funções Hash com chave (Message
Authentication Code–MAC)
 Garante a integridade da mensagem e da fonte da mesma
 Não precisa de mecanismos adicionais
 Possui duas funcionalidades distintas:
 Mensagem de entrada e chave secreta
Criptografia – Função Hash sem chaves
 Principal sub- classe: MDC
 Funções hash baseadas em cifragem de blocos
 Utiliza cifragem de blocos já disponível no sistema
(hardware ou software)
 Pequeno custo adicional
 Funções hash customizadas
 Designadas à fazer hashing com performance
otimizada
 Não conta o reuso de componentes já existentes do
sistema
 A maioria é baseada na MD4 (Message Digest
Algorithms): MD5 (128bits), SHA-1 (160 bits), RIPEMD (128 e 160 bits), etc.
Criptografia – Função Hash sem chaves
 Funções hash baseadas em aritmética modular
 Usa mod M
 Re-uso de software ou hardware já existentes (em
sistemas de chaves públicas)
 Escalabilidade para alcançar níveis de segurança
requeridos
 Lenta
 Destaca-se a MASH-1 (Modular Arithmetic Secure Hash,
algorism1).
Criptografia – Função Hash com chaves
 Definição:

Message Authentication Code(MAC) é uma família de
função hk parametrizadas por uma chave secreta k, com
as seguintes propriedades:

Fácil de processar

Compressão

Resistente a colisão (difícil de encontrar dois Hashs
iguais)
Autenticação
 É o processo de provar a própria identidade a alguém.
 Em geral, um protocolo de autenticação deveria rodar antes
que as duas partes comunicantes rodassem qualquer outro
protocolo.
 É o meio para obter a certeza de que o usuário ou o objeto
remoto é realmente quem está afirmando ser.
 Serviço essencial de segurança, pois uma autenticação
confiável assegura:
 o controle de acesso
 determina quem está autorizado a ter acesso à informação
 permite trilhas de auditoria
 Assegura a legitimidade do acesso
Autenticação
 O processo de autenticação é baseado em três
métodos distintos:

Identificação Positiva
 O requerente demonstra conhecimento de alguma
informação utilizada no processo de autenticação
 Exemplo uma senha;

Identificação Proprietária
 O requerente demonstra possuir algo a ser utilizado
no processo de autenticação.
 Exemplo: cartão magnético

Identificação Biométrica
 O requerente exibe alguma característica própria.
 Exemplo: impressão digital
Autenticação
 Qualquer um dos três métodos utilizado isoladamente é
considerado insuficiente para confirmar a identidade do
requerente, sendo bastante comum a combinação de dois
métodos de autenticação – “autenticação por dois fatores”
 A autenticação pode ser:
 Unilateral


Quando apenas quem solicita o acesso é autenticado
Mutual

Quando uma parte envolvida autentica o outro
 Exemplo: Pode ser apoiada por uma estrutura de PKI (Public Key
Infrastructure),na qual um terceiro de fé pública venha garantir a
identidade de cada parte com a emissão de certificados digitais,
juntamente com mecanismos de autenticação para identificação
do usuário do certificado.
Autenticação – Identificação Positiva
 A identificação positiva é realizada por meio de informações conhecidas pelo
usuário.

Geralmente dependem de uma senha ou de um Personal Identification
Number – PIN.

Exemplos
Digitação de uma senha no computador à solicitação da data de nascimento ou
número de CPF.

Riscos:
Divulgação externa: um estranho pode obter uma senha por meio de papéis onde ela
foi escrita;
Adivinhação: um intruso tenta diversas combinações se senhas até obter sucesso
Interceptação de comunicação:um intruso monitorando o canal de comunicação pode
interceptar e visualizar a senha caso ela não seja transmitida criptografada.
Retransmissão: um intruso pode registrar a senha de um usuário, mesmo
criptografada, e retransmiti-la simulando um usuário válido.
Comprometimento da máquina: um intruso pode obter acesso ao equipamento com a
base de dados de senhas.
A principal fragilidade deste método de autenticação resume-se no fato
que tudo o que uma pessoa sabe outra pessoa também pode conhecer.
Autenticação – Identificação Proprietária
 É o processo pelo qual o requerente utiliza algo que possua.
 Cartão magnético, token, smart card
 Cartão magnético
 Armazenam pouca informação – cerca de 0,2 kb, o suficiente
para guardar alguns poucos dados além de um Personal
Identification Number-PIN ou uma senha
 Não possibilitam regravação dos dados
 Processo de clonagem fácil, simples e barato

Token
 Não armazenam informações do seu proprietário ou novos dados,
apenas um algoritmo, o que certamente é uma desvantagem.
 Geralmente são usados em conjunto com a identificação positiva,
fornecendo dois fatores para os processos de autenticação.

Smart Card
 Considerado por alguns especialistas o estado da arte para os
processos de autenticação e armazenagem de pequenos volumes
de informação.
 Podem realizar diversas operações lógicas e matemáticas, como,
por exemplo, criptografar dados antes que sejam lidos por um
terminal.
Autenticação – Identificação Biométrica

Envolve processos automatizados de reconhecimento de
características físicas intrínsecas de cada indivíduo,
minimizando o risco de fraudes nos processos de autenticação.
 Exemplo de características que podem ser armazenadas , em
formato digital em banco de dados:
Geometria das mãos, voz, impressões digitais, a íris e a retina de um
usuário.

Vantagem
Alto grau de confiabilidade , além de eliminar as inconveniências e
diminuir os riscos associados com o emprego da identificação positiva ou
proprietária.

Desvantagem
Custos elevados de implementação, escassez de soluções no mercado
e indisposição gerada nos usuários quanto interagem com os
dispositivos de leitura.
É importante salientar a necessidade do emprego de técnicas de criptografia,
especialmente quando a transmissão das informações biométricas acontece
em uma rede.
Protocolos de autenticação
 Exemplos

Com senha


Com chaves únicas


PAP, CHAP, MS-CHAP,Kerberos
S/Key, SecurID
Com chaves assimétricas (assinatura digital)

SSL, SSH, PGP
Certificado Digital
 É um arquivo de computador gerado por processos
matemáticos complexos que tem a capacidade de
associar a identidade de uma entidade final (usuário,
computador ou sistemas) a uma chave pública que,
usadas em conjunto com uma chave privada, fornecem a
comprovação da identidade.
Certificado
 Sistemas assimétrico de criptografia
 Modo de criptografia
 Modo de autenticação
 Algoritmos RSA e AES
Digital
Necessidade de Certificados Digitais
Identificação, Confidencialidade, Integridade
e Não repúdio são garantidos através da
utilização de certificados digitais
Certificado Digital
Publica Certificados Digitais X.509
Entidade
Certificação
Serviço Directoria / LDAP
Entidade
Validação
Entidade
Registo
Entidade
Timestamping
Verifica validade certificado
Validação
Informação
Aplicação / Outro
Utilizador
Pedido de certificado
CPS - Certification Practice Statement
CP - Certification Policy
Certificado Digital – Infra - Estrutura

A tecnologia que dá suporte à certificação digital está baseada na criptografia
assimétrica e exige uma estrutura complexa, muito bem definida, chamada Public Key
Infrastructure – PKI

Uma PKI é um conjunto de sistemas, que obedecem a uma hierarquia própria e
recursiva.

São Processos normativos e recursos computacionais para gerência de certificados digitais que
visam garantir Integridade, Privacidade, Autenticidade em uma transação eletrônica entre
entidades finais.

Existem três elementos importantes:
 Entidade de registro

Registro, comprovação e aprovação para emissão
 Entidade de Certificação

Emissão, suspensão, revogação, renovação, expiração e armazenamento
 Diretório

Publicação
Infra-estrutura de Chaves Públicas Brasil MP 2.200-2
 MP 2.200-2 24 de agosto de 2001, Institui a ICP Brasil e
estabeleceu critérios para o seu funcionamento.
Validade jurídica de documentos em forma
eletrônica, das aplicações de suporte e das
aplicações habilitadas que utilizem certificados
digitais, bem como a realização de transações
eletrônicas seguras
Dezoito resoluções da ICP Brasil
http://www.icpbrasil.gov.br
Infra-estrutura de Chaves Públicas Brasil MP 2.200-2
AGP
ITI – AC-Raiz
AC
AC
+ AR
AR
Certificado
Digital
 AGP – Autoridade de Gerência
de Política, decreto 3.587 de 5 de
setembro de 2000;
 ITI – Responsável pelo AC Raiz
da ICP Brasil.
 AC e AR – Qualquer entidade
pública ou privada que atenda aos
requisitos da ICP Brasil.
AC = Autoridade de Certificação
AR = Autoridade de Registro
Certificados Digitais
 Entidade de Certificação vs. Entidade de Registro

Entidade de Certificação: Entidade que cria ou fornece
meios para a criação e verificação das assinaturas digitais,
emite e gere o ciclo de vida dos Certificados Digitais e
assegura a respectiva publicidade.

Entidade de Registro: Entidade que presta os serviços
relativos à identificação/autenticação do detentor do
certificado digital, à celebração de contratos de emissão de
certificado digital e à gestão de Certificados Digitais, que
não se encontrem atribuídos em exclusivo à Entidade de
Certificação
Infra-estrutura de Chaves Públicas Brasil
 Situação Atual
Autoridades Certificadoras, entre elas Serpro, Caixa Econômica Federal,
Serasa, Certisign e Receita Federal.
Sistema de Gestão de Chaves e Certificados
 Gestão das chaves e certificados durante todo
ciclo de vida
Expiração
Criação das chaves
Expiração e renovação automática
Histórico de chaves
Atualização de chaves da CA
Arquivo de utilizadores
Transferência entre CA’s
Validação de certs
Emissão dos certificados
Utilização
Certificados Digitais - Padrão
Certificado X.509 v3
 Foi criado e aprovado
pelo ITU (International
Telecommunications
Union)
 um padrão para
certificados, o padrão
é chamado X.509
 A versão da IETF do
X.509 é descrita na
RFC 3280.
 Em seu núcleo, o
X.509 é um modo
para descrever
certificados.
Certificados Digitais - Utilização
 Pessoas Físicas
 Correio eletrônico, navegação na Internet, transações
de baixo risco, compras on-line
 Sem necessidade de comparecimento físico
 Pessoas Físicas e Jurídicas
 Comércio Eletrônico, contratos digitais, transações
bancárias eletrônicas, VPN´s, acesso à banco de
dados corporativos.
 Apenas com o comparecimento físico da pessoa ou
Instituição, ou ainda de seu representante legal,
munido de documentação comprobatória exigida
Integridade
 Integridade de dados


Confiança de que dados não tenham sido
alterados de forma não autorizada e
imperceptível.
Alteração pode ocorrer em dados armazenados,
em transporte ou processamento.
Serviços de Integridade
 Prevenção: impedir que pessoas não
autorizadas modifiquem dados.




1. autenticação do usuário (usa serviços de
identificação e gerenciamento de chaves
criptográficas);
2. autorização e controle de acesso;
3. proteção de comunicações (entre usuário e
sistemas e entre componentes do sistema);
4. acesso ao dado.
Integridade
 Assinatura digital é uma técnica criptográfica para
indicar o dono ou o criador de um documento ou
deixar claro que alguém concorda com o conteúdo
de um documento.

Isso se consegue facilmente com a criptografia de
chaves públicas.
 Assim como acontece com a assinatura de próprio
punho, a assinatura digital deve ser verificável, não
falsificável e incontestável.Em outras palavras,
deve ser possível “provar” que um documento
assinado por um indivíduo foi na verdade assinado
por ele ( a assinatura deve ser verificável) e que
somente aquele indivíduo poderia ter assinado o
documento ( a assinatura não pode ser falsificada, e o
signatário não pode mais tarde negar ter assinado o
documento)
Assinaturas digitais
 Traduzindo em características concretas:
 Deve ser uma cadeia de bits que depende do que está
sendo assinado;
 deve usar alguma informação unicamente associável
ao autor;
 deve ser fácil de produzir;
 deve ser fácil de reconhecer e verificar;
 deve ser computacionalmente difícil de forjar;
 deve ser facilmente armazenável.
Assinaturas digitais
 Há dois esquemas básicos:
 Sem



arbitragem
Somente o emitente e destinatário de uma
assinatura são suficientes para verificar
assinaturas e resolver conflitos.
Baseadas em criptografia assimétrica
Com arbitragem:


Um árbitro confiável pode ser usado, para
aumentar a robustez do esquema não-arbitrado.
Baseada em criptografia simétrica ou assimétrica
Assinaturas digitais - Processo
 1 - Uma pessoa manda uma mensagem pelo correio eletrônico.
 2 - Antes de enviar a mensagem, a pessoa fecha o e-mail, ou
criptografa, com uma chave pública do destinatário.
 3 - A mensagem é enviada através da internet. Qualquer
tentativa de ler o conteúdo não será bem-sucedida, pois será
necessária a correspondente chave privada, de posse exclusiva
do destinatário, que abrirá aquele cadeado.
 4 - O destinatário da mensagem usará a sua chave privada
para descriptografá-la, ou seja, abrir o cadeado, e assim lê-la.
Assinaturas digitais
 Processo de assinar
Documento com
Assinatura Digital
Documento
Função de Hash
Utilizador
Hash
Hash cifrado com
a chave privada
do utilizador
Assinaturas digitais
 Processo de verificação
Documento com
Assinatura Digital
Documento
Função de Hash
Hash
=?
Hash
Hash cifrado
com a chave
privada do
assinante
Hash decifrado
com a chave
pública do
assinante
Algoritmos para assinaturas digitais
 Os algoritmos mais usados em
esquemas de assinaturas digitais são:

o RSA e o DSS (Digital Signature
Standard), baseados no método de
ElGamal, que por sua vez é baseado no
problema do logaritmo discreto.
Algoritmos para assinaturas digitais
 O paradigma do RSA é diferente daquele do
DSS.
 O DSS não possui a propriedade comutativa
do RSA: se PA, RA são as chaves pública e
privada de A, então
D(RA, E(x, PA)) = E(PA, D(x, RA)),
onde E e D são os algoritmos para ciframento
e deciframento do RSA.
Resumo da Mensagem
 Alto custo de processamento para criptografar e descriptografar toda
a mensagem
 Uso do resumo de mensagem


Os algoritmos de resumo da mensagem pegam uma mensagem m,
de comprimento arbitrário, e calculam uma “impressão digital” do
comprimento fixo dos dados – resumo da mensagem H(m)
O resumo da mensagem protege os dados, uma vez que, se m for
modificado para m´(seja por má intenção ou acidente), então a
mensagem H(m) processada com os dados originais (e transmitida
com os dados) não vai combinar com a H(m) processada sobre os
dados modificados.
Mensagem Longa  Função de Hash  Resumo de Mensagem de Tamanho Fixo
Resumo da Mensagem
Resumo da Mensagem
 O algoritmo de resumo de mensagem deve
ter as seguintes propriedades adicionais:


Dado um valor de resumo de mensagem x,
não deve ser factível descobrir, por meio de
processamento, uma mensagem y, tal que
H(y)= x.
Não deve ser, em termos computacionais,
factível descobrir quaisquer duas mensagens
x e y, tais que H (x) = H(y).
* H(m) = resumo da mensagem
Resumo da Mensagem
 Algoritmos de função hash
 Algoritmo de mensagem MD5 (Message Digest
Algorithms) é amplamente usado hoje.
 Processa um resumo de mensagens de 128 bits por
meio de um processo de quatro estágios.
SHA-1 (secure hash algorithm – algoritmo de hash
seguro), se baseia em princípios similares aos usados
no projeto MD-4, ele produz um resumo de mensagens
de 160 bits.
 RIPE-MD (128 e 160 bits), etc.

Distribuição de chaves e Certificação
 KDC (Key Distribution Center – Central de
Distruibuição de Chaves)




É um servidor que compartilha uma chave simétrica
secreta diferente para cada um de seus usuários
registrados,
Entidade de rede única e de segurança com quem o
usuário estabelece uma chave secreta compartilhada.
No caso da criptografia de chaves públicas, o
intermediário de confiança é chamado de Autoridade
Certificadora (certification Autority- CA).
Uma CA certifica que uma chave pública pertence a
uma determinada entidade (pessoa ou rede).
Certificação de Chaves Públicas
 Criptografia de chaves pública permite que duas
entidades troquem mensagens secretas sem ter de
trocar chaves secretas.




Evita a necessidade de Infra-Estrutura de KDC
O usuário pode disponibilizar sua chave pública de
muitas maneiras, como por exemplo em sua página
pessoal, colocando em um servidor público de chaves
ou enviando-a a um correspondente por e-mail.
A autoridade Certificadora (CA) é quem valida
identidades e emite os certificados.
Empresas que emitem certificados: Verisign, Netscape
Certificate, Cybertust, etc...
Assinaturas Digitais - campos
 Normalmente, os certificados contêm as seguintes informações:

Chave pública do usuário, bem como uma indicação do
algorítmo de chave pública e parâmetros do algoritmo a ser
usado com essa chave.

Informações da identificação do usuário (como o nome e o
endereço de correio eletrônico)

Período de validade (o período de tempo em que o
certificado é considerado válido)

Informações sobre a identificação do emissor do certificado.

A assinatura digital do emissor, que atesta a validade da
ligação entre a chave pública do usuário e as informações
de identificação do usuário.
Exemplo de Certificado Digital: Itaú
IPsec
 IPsec –IP Security








Descrito nas RFC´s 2401,2402 e 2406, entre outras.
Foi desenvolvido por um grupo de trabalho da IETF (Internet Engineering
Task Force) em resposta aos desafios de segurança de redes.
Comunicação segura em camada de rede(IPv4 e IPv6)
É uma das opções para se implementar VPN´s (Virtual Private Network)
IPSEC integra mecanismos de autenticação, gestão e distribuição de
chaves.
A plataforma IPSec foi desenvolvida para prover serviços de segurança
de alta qualidade, baseados em criptografia, para o nível IP e/ou para as
camadas superiores
O projeto completo do IPsec é uma estrutura para vários serviços,
algoritmos e granularidades.
Além de ser um padrão aberto IETF que está sendo adotado por todos os
fabricantes de equipamentos de redes de computadores e
desenvolvedores de sistemas, por definição o IPSec possui uma
arquitetura aberta no sentido de possibilitar a inclusão de outros
algoritmos de autenticação e criptografia.
IPsec
A razão para vários serviços é que nem
todo mundo quer pagar o preço de todos os
serviços o tempo, e assim os serviços estão
disponíveis à escolha do usuário. Os
principais serviços são: sigilo, integridade
de dados e proteção contra ataques de
reprodução (o intruso reproduz uma
conversação).

Todos estes serviços se baseiam na criptografia de
chave simétrica, porque o alto desempenho é
importante.
IPsec
 Existem vários algoritmos porque um algoritmo que
agora é considerado seguro poderá ser violado na
futuro. Tornando o IPsec independente do algoritmo,
a estrutura pode sobreviver até mesmo se algum
algoritmo específico for violado mais tarde.
 A razão para várias granularidades é tornar
possível a proteção de uma única conexão TCP, de
todo o tráfego entre um par de hosts ou de todo o
tráfego entre um par de roteadores seguros.
IPsec
 Dois modos de funcionamento:


Modo Transporte
Modo Túnel
 Dois Protocolos (Mecanismos)


IPsec ESP: IP Encapsulating Security Payload
(50)
IPsec AH: IP Autentication Header (51)
Tipos de IPSec
 IP Autentication Header (AH)

Oferece recursos de:


Autenticação
Integridade
 IP Encapsulating Security Payload (ESP)

Oferece recursos de:



Sigilo
Autenticação
Integridade
Modos de Utilização do IPsec

Modo transporte
 Garante a segurança apenas dos dados provenientes das camadas
superiores.
 O cabeçalho IPsec é inserido logo depois do cabeçalho IP.
 Utilizado geralmente para comunicação “ fim –a - fim" entre
computadores.
 O cabeçalho IPsec contém informações de segurança, principalmente
o identificador SA, um novo número de seqüência e, possivelmente,
uma verificação de integridade de carga útil.
 No modo transporte, os protocolos provêm proteção primária aos
protocolos das camadas superiores;

Modo Túnel
 Fornece segurança também para a camada IP.
 Utilizado geralmente para comunicação entre roteadores.
 O modo de túnel fornece um meio para anular até certo ponto a
análise de tráfego.
 Acrescenta um cabeçalho IP extra, aumentando assim
substancialmente o tamanho dos pacotes..
 Todo o pacote IP, incluindo o cabeçalho, é encapsulado no corpo de
um pacote IP com um cabeçalho IP completamente novo.
Modos de Utilização do IPsec
Rede
Confiável
Rede não
Confiável
Gateway Seguro
Rede
Confiável
Gateway Seguro
Rede não
Confiável
Host
Rede
Confiável
Gateway Seguro
Rede não
Confiável
Host
Host
AS – Security Association
 Embora esteja na camada IP, ele é orientado a conexões, pois





para ter segurança,uma chave tem de ser estabelecida e
usada por algum período de tempo – em essência, uma espécie
de conexão.
As conexões amortizam os custos de configuração por vários
pacotes.
Uma “conexão” no contexto do IPsec é chamada SA (Security
Association).
Uma SA é uma conexão simples entre dois pontos extremos e
tem identificador de segurança associado a ela.
Se houver necessidade de tráfego seguro em ambos os
sentidos, serão exigidas duas associações de segurança.
Os identificadores de segurança são transportados em pacotes
e percorrem essas conexões seguras e são usados para
pesquisar chaves e outras informações relevantes ao chegar
um pacote seguro.
Modo AH - Authentication Header
 Definido pelo protocolo IP tipo 51
 O protocolo HA fornece autenticação da fonte e
integridade dos dados, mas não oferece sigilo (isto é,
não há criptografia de dados).
 Permite incluir uma “assinatura digital” em cada
pacote transportado.
 Protege a comunicação pois atacantes não
conseguem falsificar pacotes assinados.
IPv4
IP TCP/UDP
DADOS
IP Normal
IPv4 com autenticação
IP AH TCP/UDP DADOS
Modo Transporte
Modo AH - Authentication Header
O cabeçalho de autenticação do IPsec em modo de transporte para o IPv4
Fonte: Tanenbaum
Campos do IPsec AH
 Next Header:
 Usado para armazenar o valor anterior que o campo
Protocol do IP tinha antes de ser substituído por 51 para
indicar que haverá um cabeçalho HA em seguida.
 Payload Length:
 É o número de palavras de 32 bits no cabeçalho AH, menos
duas unidades
 Security Parameter Index:
É o indicador da conexão, com a SA compartilhada
pelo transmissor e pelo receptor.
 Authentication Data:
 Código de verificação de integridade (ICV) de tamanho
variável,que contém a assinatura digital da carga útil.
Quando a SA é estabelecida, os dois lados negociam o
algoritmo de assinatura que irão usar.

Campos do IPsec AH
 Sequence Number:
 Número incremental, que começa a contagem quando
o SA é criada.

Permite que apenas 232-1 pacotes sejam transmitidos
na mesma SA. Após esse número, uma nova SA deve
ser criada.

Esses números de seqüência não podem se repetir.
Se todos 232-1 se esgotarem, uma nova SA deverá
ser estabelecida para dar continuidade a
comunicação.
ESP (Encapsulating Security Payload)
Cabeçalho ESP em modo de transporte
Cabeçalho ESP em modo de túnel
Fonte: Tanenbaum
Campos do ESP (Encapsulating Security Payload)
 O cabeçalho ESP consiste em:




Duas palavras de 32 bits. Elas constituem os campos
Security pamameters index e Sequence number que
vimos no AH.
Uma terceira palavra geralmente segue esses campos( mas
tecnicamente não faz parte do cabeçalho) é o Initialization
vector usado para criptografia dos dados.
A ESP também fornece verificações de integridade do
HMAC, como o AH; porém em vez de serem incluídas no
cabeçalho, elas vem depois da carga útil.
A colocação do HMAC no final tem uma vantagem em uma
implementação de hardware. O HMAC pode ser calculado à
medida que os bits saem pela interface de rede e são
acrescentados ao final.
Ipsec
 IPsec é uma extensão de segurança para o protocolo
IP definido pelo IETF, que permite criar políticas que
servem tanto para intranets quanto para extranets.
 IPsec define mecanismos que são padronizados
tanto para IPv4 (IPsec é facultativo) quanto para IPv6
(neste caso, IPsec é mandatório).
 Sua proposta é implementar segurança no próprio
nível IP, fazendo com que não seja mais necessário
criar mecanismos de segurança a nível de aplicativos
ou serviços.
Bibliografia
 Tanenbaum, Andrew S. Redes de Computadores .Tradução da Quarta Edição
Vandenberg D. de Souza.– Rio de Janeiro: Elsevier, 2003
 James F. Kurose, Keith W. Ross. Rede de Computadores e a Internet: Uma nova
abordagem. Tradução Arlete Simille Marques – São Paulo: Addison Wesley, 2003
 D´Andrea, Edgar Pacheco Roberto. Segurança em Banco Eletrônico – São
Paulo : PricewaterhouseCoopers,2000.
http://www.lca.ic.unicamp.br/twiki/pub/RDahab/GerenciaDeSegurancaDaInfor
macao/MissaoReqServ.pdf , consultado em 20/11/2005.
http://www.lca.ic.unicamp.br/twiki/bin/view/LCA/SobreCriptografia, consultado
em 20/11/2005
 http://www.icpbrasil.gov.br, consultado em 20/11/2005
http://www.certsign.com.br, consultado em 20/11/2005
https://www.redes.unb.br/security/criptografia/rsa/rsa.html#a%20%20%20Introdução/Contexto, consultado em 21/11/2005
Bibliografica (cont.)
 RFC´s :









RFC 2401 : Security Architecture for the Internet Protocol
RFC 2402:IP Authentication Header
RFC 2403: The Use of HMAC-MD5-96 within ESP and AH
RFC 2404: The Use of HMAC-SHA-1-96 within ESP and AH
RFC 2405: The ESP DES-CBC Cipher Algorithm With Explicit IV
RFC 2406: IP Encapsulating Security Payload (ESP)
RFC 2407: The Internet IP Security Domain of Interpretation for
ISAKMP
RFC 2408: Internet Security Association and Key Management
Protocol (ISAKMP)
RFC 2409: 60The Internet Key Exchange (IKE)
Contatos
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