Cryptography and Network Security 4/e

Criptografia eSegurança de RedeCapítulo 7Criptografia eSegurança de RedeCapítulo 7

Quarta EdiçãoQuarta Edição

por William Stallingspor William Stallings

Tradução: Carlos Daniel AbreuTradução: Carlos Daniel Abreu

Capítulo 7 – Confidencialidadeusando criptografia simétricaCapítulo 7 – Confidencialidadeusando criptografia simétrica

Entre as tribos da Austrália Central, todo homem, mulher ecriança possui um nome secreto ou sagrado concedido por seusancestrais após o nascimento, e que não é conhecido porninguém além dos membros totalmente iniciados do grupo. Essenome secreto nunca é mencionado, exceto nas ocasiões maissolenes; pronunciá-lo para homens de outro grupo seria umaséria violação do costume tribal. Quando mencionado, o nome éfalado apenas em um sussurro, e somente depois de tomadastodas as precauções para que não seja ouvido por ninguém alémdos membros do grupo. O nativo acredita que um estranho,conhecendo seu nome secreto, teria poder especial para causar-lhe enfermidades por meio de magia.Entre as tribos da Austrália Central, todo homem, mulher ecriança possui um nome secreto ou sagrado concedido por seusancestrais após o nascimento, e que não é conhecido porninguém além dos membros totalmente iniciados do grupo. Essenome secreto nunca é mencionado, exceto nas ocasiões maissolenes; pronunciá-lo para homens de outro grupo seria umaséria violação do costume tribal. Quando mencionado, o nome éfalado apenas em um sussurro, e somente depois de tomadastodas as precauções para que não seja ouvido por ninguém alémdos membros do grupo. O nativo acredita que um estranho,conhecendo seu nome secreto, teria poder especial para causar-lhe enfermidades por meio de magia.

The golden bough, Sir James George FrazerThe golden bough, Sir James George Frazer

Confidencialidade usandocriptografia simétricaConfidencialidade usandocriptografia simétrica

Tradicionalmente, criptografia simétricaé utilizada para providenciar aconfidencialidade da mensagemTradicionalmente, criptografia simétricaé utilizada para providenciar aconfidencialidade da mensagem

Posicionamento da função decriptografiaPosicionamento da função decriptografia

Possui duas formas de aplicaçãoPossui duas formas de aplicação

Criptografia de enlaceCriptografia de enlace

Criptografia ocorre independente em cada enlaceCriptografia ocorre independente em cada enlace

Implica que deve ser decriptografada em cadaenlaceImplica que deve ser decriptografada em cadaenlace

Exige muitos dispositivos, mas chaves paresExige muitos dispositivos, mas chaves pares

Criptografia ponta a pontaCriptografia ponta a ponta

Criptografia ocorre entre a origem e o destinoCriptografia ocorre entre a origem e o destino

Os dispositivos precisam de uma chavecompartilhadaOs dispositivos precisam de uma chavecompartilhada

Criptografia por uma rede decomutação de pacotesCriptografia por uma rede decomutação de pacotes

Criptografia por uma rede decomutação de pacotesCriptografia por uma rede decomutação de pacotes

Quando utilizada a criptografia ponta a pontadeve-se deixar os cabeçalhos limposQuando utilizada a criptografia ponta a pontadeve-se deixar os cabeçalhos limpos

Assim a rede pode rotear corretamente os pacotesAssim a rede pode rotear corretamente os pacotes

Assim, embora o conteúdo esteja protegido, otráfego flui normalmenteAssim, embora o conteúdo esteja protegido, otráfego flui normalmente

O ideal seria ter os dois em um sóO ideal seria ter os dois em um só

Ponta a ponta protege os dados dentro do pacote eprovidencia autenticaçãoPonta a ponta protege os dados dentro do pacote eprovidencia autenticação

Enlace protege o fluxo de tráfego a partir domonitoramentoEnlace protege o fluxo de tráfego a partir domonitoramento

Criptografia por uma rede decomutação de pacotesCriptografia por uma rede decomutação de pacotes

Pode utilizar a função de criptografia em váriascamadas do modelo OSIPode utilizar a função de criptografia em váriascamadas do modelo OSI

Criptografia de enlace ocorre nas camadas 1 ou 2Criptografia de enlace ocorre nas camadas 1 ou 2

Ponta a ponta pode estar nas camadas 3,4,6,7Ponta a ponta pode estar nas camadas 3,4,6,7

Conforme subimos os níveis de camadas menosinformação é criptografada porém é mais seguro,complexo e com mais entidades e chavesConforme subimos os níveis de camadas menosinformação é criptografada porém é mais seguro,complexo e com mais entidades e chaves

Relacionamento entre criptografia eníveis de protocoloRelacionamento entre criptografia eníveis de protocolo

Confidencialidade do TráficoConfidencialidade do Tráfico

Monitorar o fluxo de comunicação entre aspartesMonitorar o fluxo de comunicação entre aspartes

Útil tanto na esfera militar quanto na comercialÚtil tanto na esfera militar quanto na comercial

Pode ser usada também para criar um canal deconversãoPode ser usada também para criar um canal deconversão

Criptografia de enlace oculta detalhes docabeçalhoCriptografia de enlace oculta detalhes docabeçalho

Mas aumenta o volume de tráfico na rede e ao finalainda são visíveisMas aumenta o volume de tráfico na rede e ao finalainda são visíveis

Tráfego de blocos pode ainda ocultar os fluxosTráfego de blocos pode ainda ocultar os fluxos

Mas ao custo de tráfico contínuoMas ao custo de tráfico contínuo

Distribuição de ChavesDistribuição de Chaves

Para que a criptografia simétrica funcione, asduas partes precisam compartilhar a mesmachavePara que a criptografia simétrica funcione, asduas partes precisam compartilhar a mesmachave

A questão é saber como distribuir essa chaveseguramenteA questão é saber como distribuir essa chaveseguramente

Frequentemente sistemas de segurança falhamdurante a distribuição das chavesFrequentemente sistemas de segurança falhamdurante a distribuição das chaves

Distribuição de ChavesDistribuição de Chaves

Para duas partes, A e B, a distribuição de chavespode ser feita de várias maneiras:Para duas partes, A e B, a distribuição de chavespode ser feita de várias maneiras:

1.A pode selecionar uma chave e entregá-la fisicamentea B1.A pode selecionar uma chave e entregá-la fisicamentea B

2.Um terceiro elemento pode selecionar uma chave eentregá-la fisicamente a A e B2.Um terceiro elemento pode selecionar uma chave eentregá-la fisicamente a A e B

3.Se A e B tiverem se comunicado recentemente,podem usar a chave antiga para criptografar a novachave.3.Se A e B tiverem se comunicado recentemente,podem usar a chave antiga para criptografar a novachave.

4.Se A e B tiverem uma conexão segura com umaterceira parte C, C pode retransmitir uma chave entreA e B4.Se A e B tiverem uma conexão segura com umaterceira parte C, C pode retransmitir uma chave entreA e B

Controle Hierárquico deChavesControle Hierárquico deChaves

Tem-se uma tipica hierarquia de chavesTem-se uma tipica hierarquia de chaves

Chave de sessãoChave de sessão

Chaves temporáriasChaves temporárias

Usado para criptografar dados entre usuáriosUsado para criptografar dados entre usuários

Para uma sessão lógica depois esta é descartadaPara uma sessão lógica depois esta é descartada

Chave mestraChave mestra

Usado para criptografar chaves de sessõesUsado para criptografar chaves de sessões

Compartilhado por usuários e centrais dedistribuição de chavesCompartilhado por usuários e centrais dedistribuição de chaves

Cenário de distribuição dechavesCenário de distribuição dechaves

Questões de distribuição dechaveQuestões de distribuição dechave

Hierarquia do KDC’s para redes maiores, masdeve-se confiar nos outrosHierarquia do KDC’s para redes maiores, masdeve-se confiar nos outros

Tempo de vida da chave de sessão deve serlimitado para uma maior segurançaTempo de vida da chave de sessão deve serlimitado para uma maior segurança

Uso de uma distribuição de chave automática emnome dos utilizadores, mas deve-se confiar nosistemaUso de uma distribuição de chave automática emnome dos utilizadores, mas deve-se confiar nosistema

Usando uma distribuição de chave descentralizadaUsando uma distribuição de chave descentralizada

Controlando o uso da chaveControlando o uso da chave

Geração de NúmerosAleatóriosGeração de NúmerosAleatórios

Os números aleatórios são muito utilizados nacriptografiaOs números aleatórios são muito utilizados nacriptografia

Este momento do protocolo de autenticação para evitarrepetiçõesEste momento do protocolo de autenticação para evitarrepetições

Chaves de sessõesChaves de sessões

Geração de chave públicaGeração de chave pública

Fluxo de chave para one-time padFluxo de chave para one-time pad

Em todos os casos é essencial que os valores sejamEm todos os casos é essencial que os valores sejam

Estatisticamente randômicos, uniformemente distribuídos,independentesEstatisticamente randômicos, uniformemente distribuídos,independentes

Imprevisibilidade dos valores futuros de valores anterioresImprevisibilidade dos valores futuros de valores anteriores

Gerador de números pseudo-aleatórios (GNPAs)Gerador de números pseudo-aleatórios (GNPAs)

Frequentemente usa técnica de algoritmodeterminístico para criar “números aleatórios”Frequentemente usa técnica de algoritmodeterminístico para criar “números aleatórios”

Apesar de não ser verdadeiramente aleatório podepassar por vários testes de aleatoriedadeApesar de não ser verdadeiramente aleatório podepassar por vários testes de aleatoriedade

Conhecido como “números pseudo-aleatórios”Conhecido como “números pseudo-aleatórios”

Criados por “Gerador de Números Pseudo-Aleatórios ou GNPAs(in english=PRNGs)”Criados por “Gerador de Números Pseudo-Aleatórios ou GNPAs(in english=PRNGs)”

Geradores congruenciaislinearesGeradores congruenciaislineares

Técnica iterativa comumente usada:Técnica iterativa comumente usada:

Xn+1 = (aXn + c) mod mXn+1 = (aXn + c) mod m

Dando valores adequados aos parâmetros pode-seproduzir uma seqüência longa de “random-like”Dando valores adequados aos parâmetros pode-seproduzir uma seqüência longa de “random-like”

Os critérios adequados são:Os critérios adequados são:

uma função geradora de período completouma função geradora de período completo

a seqüência gerada deve parecer aleatóriaa seqüência gerada deve parecer aleatória

implementação eficientemente com aritmética de 32 bitsimplementação eficientemente com aritmética de 32 bits

Note que um cracker pode reconstruir a seqüênciadando um pequeno número de valoresNote que um cracker pode reconstruir a seqüênciadando um pequeno número de valores

Existe a possibilidade de tornar isso mais difícilExiste a possibilidade de tornar isso mais difícil

Usando cifras de blocos comoGNPAsUsando cifras de blocos comoGNPAs

Para aplicações criptográficas, pode-se usar uma cifrade bloco para gerar números randômicosPara aplicações criptográficas, pode-se usar uma cifrade bloco para gerar números randômicos

Frequentemente para criar chaves de sessão a partirda chave mestraFrequentemente para criar chaves de sessão a partirda chave mestra

Criptografia cíclica (COUNTER MODE???)Criptografia cíclica (COUNTER MODE???)

Xi = EKm[i]Xi = EKm[i]

Modo Retorno de SaídaModo Retorno de Saída

Xi = EKm[Xi-1]Xi = EKm[Xi-1]

ANSI X9.17 PRGANSI X9.17 PRG

Gerador Blum Blum ShubGerador Blum Blum Shub

Baseado no algoritmo de chave públicaBaseado no algoritmo de chave pública

Usa o bit menos significativo da equação iterativa:Usa o bit menos significativo da equação iterativa:

xi = xi-12 mod nxi = xi-12 mod n

onde n=p.q, e primos p,q=3 mod 4onde n=p.q, e primos p,q=3 mod 4

Imprevisível, passa para o teste do próximo bitImprevisível, passa para o teste do próximo bit

A segurança repousa na dificuldade de fatorar NA segurança repousa na dificuldade de fatorar N

É imprevisível dado qualquer bits execuçãoÉ imprevisível dado qualquer bits execução

Lento, quando números muito grandes forem usadosLento, quando números muito grandes forem usados

Muito lento para uso em cifras, bom para geração dechaveMuito lento para uso em cifras, bom para geração dechave

Ruídos Naturais AleatóriosRuídos Naturais Aleatórios

Melhor fonte de aleatoriedade natural é o mundo realMelhor fonte de aleatoriedade natural é o mundo real

Encontrada numa regularidade, mas ao acaso emonitoradaEncontrada numa regularidade, mas ao acaso emonitorada

Geralmente precisa especialmente h/w para fazê-loGeralmente precisa especialmente h/w para fazê-lo

ex. Contadores de radiação, ruído de rádio, ruído de áudio, ruídotérmico em diodo, capacitores de fuga, tubos de descarga demercúrio, etc.ex. Contadores de radiação, ruído de rádio, ruído de áudio, ruídotérmico em diodo, capacitores de fuga, tubos de descarga demercúrio, etc.

Iniciando para ver tal h/w em novas CPU’sIniciando para ver tal h/w em novas CPU’s

Problemas de viés ou distribuição desigual do sinalProblemas de viés ou distribuição desigual do sinal

Tem que compensar esta amostra quando utilizadaTem que compensar esta amostra quando utilizada

Melhor usar somente um pouco dos ruídos de bits de cadaamostraMelhor usar somente um pouco dos ruídos de bits de cadaamostra

Fontes publicadasFontes publicadas

Uma pequena coleção publicada de númerosaleatóriosUma pequena coleção publicada de númerosaleatórios

Rand Corp., em 1955, publicou 1 milhão de númerosRand Corp., em 1955, publicou 1 milhão de números

Gerado usando uma roleta eletrônicaGerado usando uma roleta eletrônica

Tem sido usada em algumas cifras cf KhafreTem sido usada em algumas cifras cf Khafre

Mais cedo Tippett em 1927 publicou sua coleçãoMais cedo Tippett em 1927 publicou sua coleção

As questões são:As questões são:

São limitadosSão limitados

Muito bem-conhecidos pela maioria dos usuáriosMuito bem-conhecidos pela maioria dos usuários

SumárioSumário

Vimos neste capítulo:Vimos neste capítulo:

Uso e colocação de criptografia simétrica paraproteger a confidencialidadeUso e colocação de criptografia simétrica paraproteger a confidencialidade

Necessidade de uma boa distribuição de chaveNecessidade de uma boa distribuição de chave

Uso de uma confiante terceira parte KDC’sUso de uma confiante terceira parte KDC’s

O uso de cifras de Bloco como GNPAsO uso de cifras de Bloco como GNPAs

Questões de geração de números aleatóriosQuestões de geração de números aleatórios