2009, Edgard Jamhour IPsec: IP Seguro Edgard Jamhour.
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2009, Edgard Jamhour
IPsec: IP Seguro
Edgard Jamhour
2009, Edgard Jamhour
1) Introdução ao IP Sec - IP Seguro
• Padrão aberto baseado em RFC (IETF).
– Comunicação segura em camada 3 (IPv4 e IPv6)– Provê recursos de segurança sobre redes IP:
• Autenticação, Integridade e Confidencialidade
• Dois modos de funcionamento:
– Modo Transporte– Modo Túnel
• Dois Protocolos (Mecanismos)
– IPsec ESP: IP Encapsulating Security Payload (50)– IPsec AH: IP Autentication Header (51)
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Estrutura Geral do IPsec
Enlace
IP/IPsec(AH,ESP)
Transporte (TCP/UDP)
Sockets
Protocolo Aplicação
AplicaçãoIKE
Base de SAs
Base de Políticas
consultarefere
consulta
Administrador
configura
Solicita criação do SA
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Modos de Utilização do IPsec
• Modo transporte
– Garante a segurança apenas dos dados provenientes das camadas superiores.
– Utilizado geralmente para comunicação "fim-a-fim" entre computadores.
• Modo tunel
– Fornece segurança também para a camada IP.– Utilizado geralmente para comunicação entre roteadores.
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Modo Túnel e Transporte
INTERNET
Conexão IPsec em modo Transporte
INTERNET
Conexão IPsec em modo Túnel
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Modos de Utilização do IPsec
HOST A HOST
HOST A REDE
REDE A REDE
rederede
InseguraInsegura
rederede
InseguraInsegura
rederede
InseguraInsegura
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Modos de Utilização do IPsec
rederede
InseguraInsegura
pacote protegido
rederede
InseguraInsegura pacote desprotegido
rederede
InseguraInsegura
Túnel ou Transporte
Túnel
Túnel
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TUNELAMENTO = VPN
• TUNELAR: Significa colocar as estruturas de dados de um protocolo da mesma camada do modelo OSI dentro do outro.
• Existem dois tipos de Tunelamento:
– Camada 3: Transporta apenas pacotes IP
– Camada 2: Permite tranportar outros protocolos de rede: IP, NetBEUI, IPX.
CABEÇALHOQUADRO
CABEÇALHOPACOTE CRC
CABEÇALHOQUADRO
CABEÇALHOIP CRCCABEÇALHO
IP
TUNELAMENTO DA CAMADA 3
TUNELAMENTO DA CAMADA 2
DADOS
DADOS
CABEÇALHOQUADRO
CABEÇALHOIP CRCDADOS
CABEÇALHOCAMADA 2
CABEÇALHOCAMADA 3
QUADRO IP NORMAL
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Tunelamento IPsec
• Os endereços IP externos correspondem as extremidades do túnel, e os endereços IP internos correspondem aos hosts.
INTERNET
SERVIDORB
SERVIDORC
SERVIDORA
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PROTOCOLOS PARA VPN
• L2F:
– Layer 2 Fowarding Protocol (Cisco)
– Não é mais utilizado.
• PPTP:
– Tunelamento de Camada 2
– Point-to-Point tunneling Protocol
• L2TP:
– Tunelamento de Camada 2
– Level 2 Tunneling Protocol (L2TP)
– Combinação do L2F e PPTP
• IPSec:
– Tunelamento de Camada 3
– IETF (Internet Engineering Task Force)
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QUADRO COMPARATIVO
FISICA
ENLACE
REDE
TRANSPORTE
APLICAÇÃO
FISICA
ENLACE
REDE
SSL
APLICAÇÃO
FISICA
ENLACE
REDE (IP)
TRANSPORTE
APLICAÇÃO
FISICA
ENLACE
REDE)
TRANSPORTE
APLICAÇÃO
TRANSPORTE
REDE IP (TUNEL)
REDE IP (TUNEL)
ENLACE PPP
Aplicação
S.O.
Placa de
Rede
Pilha
NormalSSL
Tunelamento
Camada 3
Tunelamento
Camada 2
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Protocolos para VPN
Protocolo Tunelamento Criptografia Autenticação Aplicação Típica
PPTP Camada 2 Sim Sim Host - HostHost - Rede
L2TP Camada 2 Não Sim Host - Rede(iniciado pelo NAS)
IPsec Camada 3 Sim Sim Host - HostHost - RedeRede - Rede
IPsec e L2TP
Camada 2 Sim Sim Host - HostHost - RedeRede - Rede
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Tipos de IPSec
• IP Autentication Header (AH)
– Protocolo 51– Oferece recursos de:
• Autenticação• Integridade
• IP Encapsulating Security Payload (ESP)
– Protocolo 50– Oferece recursos de:
• Confidencialidade• Autenticação• Integridade
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2) Protocolo AH
• Definido pelo protocolo IP tipo 51
• Utilizando para criar canais seguros com autenticação e integridade, mas sem criptografia.
• Permite incluir uma “assinatura digital” em cada pacote transportado.
• Protege a comunicação pois atacantes não conseguem falsificar pacotes assinados.
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AH e Modo Túnel e Modo Transporte
IP TCP/UDP DADOS
IP TCP/UDP DADOSAH
IP TCP/UDP DADOSAH IP
IPv4
IPv4 com autenticação
IPv4 com autenticação e tunelamento
Especifica os Gateways nas Pontas do Tunnel
Especifica os Computadores
IP Normal
Modo Transporte
Modo Tunel
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Authentication Header
Next Header reserved
1 byte 1 byte
Length reserved
SPI: Security Parameter Index
Authentication Data(ICV: Integrity Check Value)
Campo de Tamanho Variável, depende do protocolo de autenticação utilizado
1 byte 1 byte
• Provê serviços de autenticação e Integridade de Pacotes.
Sequence Number
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Campos do IPsec AH
• Next Header:
– Código do protocolo encapsulado pelo IPsec, de acordo com os códigos definidos pela IANA (UDP, TCP, etc ...)
• Length:
– comprimento do cabeçalho em múltiplos de 32.
• Security Parameter Index:
– identificador de 32 bits, com a SA compartilhada pelo transmissor e pelo receptor.
• Authentication Data:
– Código de verificação de integridade (ICV) de tamanho variável, depende do protocolo utilizado.
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Authentication Data
• Para enviar um pacote:
1. O transmissor constrói um pacote com todos os campos IP e protocolos das camadas superiores.
2. Ele substitui todos os campos que mudam ao longo da transmissão com 0’s (por exemplo, o TTL)
3. O pacote é completado com 0’s para se tornar múltiplo de 16 bits.
4. Um checksum criptográfico é computado para concatenação:– Algoritmos: HMAC-MD5 ou HMAC-SHA-1
– MAC: Message Authentication Code
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Autenticação
• Para receber um pacote:
1. O receptor utiliza o SPI para determinar qual o algoritmo a ser utilizado para validar o pacote recebido.
2. O receptor substitui os campos mutáveis por “0” e calcula o checksum criptográfico do pacote.
3. Se ele concordar com o checksum contido no cabeçalho do pacote de autorização, ele é então aceito.
IP TCP/UDP DADOSAH
Algoritmo de Integridade ICV
ICV
iguais?
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HMAC
• h = função de hashing (MD5 ou SHA1)
• k = chave secreta
• ipad = 0x363636 ... 3636
• opad = 0x5c5c5 ... c5c5c
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Security Association
• Uma vez definida uma política comum a ambos os computadores, uma associação de segurança (SA) é criada para “lembrar” as condições de comunicação entre os hosts.
• Isso evita que as políticas sejam revistas pelo IPsec a cada novo pacote recebido ou transmitido.
• Cada pacote IPsec identifica a associação de segurança ao qual é relacionado pelo campo SPI contido tanto no IPsec AH quanto no IPsec ESP.
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Associação de Segurança
• SA: Associação de Segurança
– Contrato estabelecido após uma negociação que estabelece como uma comunicação IPsec deve ser realizada.
• Algoritmo de Autenticaçã/Criptografia• Chave de Sessão
• SPI: Secure Parameter Index
• Número inteiro (32 bits) que identifica um SA.• É transmitido junto com os pacotes IPsec para permitir
ao destinatário validar/decriptografar os pacotes recebidos.
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Security Association (SA)
• Dois computadores podem possuir um conjunto amplo de políticas para transmissão e recepção de pacotes.
• É necessário encontrar uma política que seja comum ao transmissor e ao receptor.
A B
Eu transmito para qualquer rede sem IPsecEu transmito para qualquer rede em IPsec AH MD5Eu aceito pacotes de qualquer rede em com IPsec AH MD5
Eu transmito para qualquer rede em IPsec AH MD5Eu transmito para qualquer rede em IPsec AH SHA1Eu aceito pacotes de qualquer rede em com IPsec AH MD5Eu aceito pacotes de qualquer rede em com IPsec AH SHA1
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Campos do IPsec AH
• Sequence Number:
– Numero 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.
Host A Host B
negociam SA e definem SPI
SPI=deAparaB e SN=1
SPI=deAparaB e SN=2
...
SPI=deBparaASPI=daAparaB.
SPI=deAparaBSPI=deBparaA
SPI=deBparaA e SN=1
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Transmissão dos Dados
A B
Quando transmitir para B use SPI=5
SPI=5algo. SHA1chave: xxxx
SPI=5algo. SHA1chave: xxxx
IP AH DADOS
SPI=5 assinatura Algo SHA1
IP AH DADOS
SPI=5 assinatura Algo SHA1
assinaturacomparação
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AH Modo Tunel e Transporte
SA
INTERNET
SA
SA INTERNET SA
Conexão IPsec em modo Túnel
IPsec AH IPsec AH IPsec AH IPsec AH IPsec AH
Conexão IPsec em modo Transporte
IPsec AH IPsec AH IPsec AH
IP
IPIP
IP
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3) Protocolo ESP
• Definido pelo protocolo IP tipo 50
• Utilizando para criar canais seguros com autenticação, integridade e criptografia.
• Além da criptografia, permite incluir uma “assinatura digital” em cada pacote transportado.
• Protege a comunicação pois atacantes não conseguem falsificar pacotes assinados e criptografados.
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ESP IPSec : Tunel e Transporte
TCPUDP
DADOSESP HEADER ESPTRAILER
ESPAUTH
criptografado
autenticado
TCPUDP
DADOSIP
IP TCPUDP
DADOSESP HEADER ESPTRAILER
ESPAUTH
criptografadoautenticado
IP
IP
MODO TRANSPORTE
MODO TUNNEL
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Encrypted Security Payload Header
• ESP provê recursos de autenticação, integridade e criptografia de pacotes.
Next HeaderPad (0 – 255 bytes)
1 byte 1 byte
Pad Length
Security Parameter Index
Encrypted Payload(dados criptografados)
1 byte 1 byte
Sequence Number
Authentication Data(tamanho variável)
HEADER
TRAILER
AUTH
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Campos do IPsec ESP
• Header:
– SPI e Sequence Number: Mesmas funções do AH– O algoritmo de criptografia pode ser qualquer, mas o DES Cipher-Block
Chaining é o default.
• Trailler:
– Torna os dados múltiplos de um número inteiro, conforme requerido pelo algoritmo de criptografia.
– O trailler também é criptografado.
• Auth:
– ICV (Integrity Check Value) calculado de forma idêntica ao cabeçalho AH. Este campo é opcional.
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Transmissão dos Dados
A C
Quando transmitir para C use SPI=6
SPI=6algo. DES
chave: yyyyy
SPI=6algo. DES
chave: yyyy
IP ESP DADOS CRIPTO.
SPI=6
DES com chave yyyy
ESP
enchimento
IP ESP DADOS CRIPTO.
SPI=6
DES com chave yyyy
ESP
enchimento
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ESP Modo Tunel e Transporte
SA
INTERNET
SA
SA INTERNET SA
Conexão IPsec em modo Túnel
IPsec ESP IPsec ESP IPsec ESP IPsec ESP IPsec ESP
Conexão IPsec em modo Transporte
IPsec ESP IPsec ESP IPsec ESP
IP
IPIP
IP
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4) Configuração do IPsec
• Cada dispositivo de rede (Host ou Gateway) possui uma política de segurança que orienta o uso de IPsec.
• Uma política IPsec é formada por um conjunto de regras, muito semelhantes as regras de um firewall.
• As políticas IPsec são definidas de maneira distinta para os pacotes transmitidos e para os pacotes recebidos.
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Estrutura Geral do IPsec
Enlace
IP/IPsec(AH,ESP)
Transporte (TCP/UDP)
Sockets
Protocolo Aplicação
AplicaçãoIKE
Base de SAs
Base de Políticas
consultarefere
consulta
Administrador
configura
Solicita criação do SA
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Políticas de Segurança
• Uma Política IPsec é formada por um conjunto de regras com o seguinte formato:
– Se CONDICAO SatisfeitaEntão executar ACAO da POLÍTICA
• A CONDIÇÃO (Chamada de Filtro):
– define quando uma regra de Política deve ser tornar ATIVA.
• A AÇÃO:
– define o que deve ser feito quando a condição da REGRA for SATISFEITA.
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Elementos para Configuração do IPsec
Ações(Ação de Filtro)
Condições(Lista de Filtros)
Política IPsecRegra de Política
Regra de Política
Regra de Política
Lista de Regras
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Condição (Lista de Filtros)
• Cada filtro define as condições em que uma política deve ser ativa.
a) IP de origem e destino:– nome, IP ou sub-rede
b) Tipo de protocolo• código IANA para TCP, UDP, ICMP,
etc...c) Portas de origem e destino
• se TCP/UDP
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Ação
• A ação define o que deverá ser feito com o pacote recebido ou transmitido.
• O IPsec define 3 ações:
– repassar o pacote adiante sem tratamento • ação: bypass IPsec
– rejeitar o pacode• ação discard
– negociar IPsec• define um modo de comunicação incluindo as opções
Tunel, Transporte, IPsec ESP e IPsec AH.
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Ações IPsec na Transmissão
DiscardBypass
Regras IPsec
• gerar assinaturas digitais• criptografar os dados
IPsec Driver
Enlace
IP
IPsec AH
IP
Negociar IPsec
IPXX
IPsec ESP
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Ações IPsec na Recepção
DiscardBypass
Regras IPsec
• verifica assinaturas • decriptografa
IPsec Driver
Enlace
IP
IPsec AH
IP
Negociar IPsec
IP
XX
IPsec ESP
XXIP
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Negociar IPsec
• Se a ação for do tipo Negociar IPsec, deve-se definir:
– Obrigatoriedade:• Facultativo: aceita comunicação insegura
– (se o outro não suporta IPsec).
• Obrigatório: aceita apenas comunicação segura.– (rejeita a comunicação se o outro não suportar IPsec)
– Tipo de IPsec:• AH(hash) ou ESP(cripto,hash)
– Modo Túnel ou Modo Transporte• Se modo túnel, especificar o IP do fim do túnel
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Algoritmos IPsec
• CRIPTOGRAFIA
– MUST NULL (1)– MUST- TripleDES-CBC [RFC2451]– SHOULD+ AES-CBC with 128-bit keys [RFC3602]– SHOULD AES-CTR [RFC3686]– SHOULD NOT DES-CBC [RFC2405] (3)
• AUTENTICAÇÃO
– MUST HMAC-SHA1-96 [RFC2404]– MUST NULL (1)– SHOULD+ AES-XCBC-MAC-96 [RFC3566]– MAY HMAC-MD5-96 [RFC2403] (2)
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Implementação de Políticas
• Para que dois computadores "A" e "B" criem uma comunicação IPsec:
– Computador A:• deve ter políticas IPsec para transmitir pacotes cujo
endereço de destino é "B".• deve ter políticas IPsec para receber pacotes cujo
endereço de origem é "B".– Computador B:
• deve ter políticas IPsec para transmitir pacotes cujo endereço de destino é "A".
• deve ter políticas IPsec para receber pacotes cujo endereço de origem é "A".
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Observação: Políticas com Tunelamento
• É necessário criar uma regra para enviar e outra para receber pacotes pelo túnel, em cada um dos gateways VPN.
B
RedeA
RedeB
IP_A IP_B
R_B R_AIP_B IP_A
R_A R_BIP_A IP_B
A
R_B R_AIP_B IP_A
R_A R_BIP_A IP_B
terminação do túnel
in
out
in
out
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Ordenamento dos Regras
• Uma política IPsec pode ter regras conflitantes, por exemplo:
• Política ICMP
– RegraSubRede:• Localhost de/para 10.26.128.0/24::ICMP negociar IPsec
– RegraExceção:• Localhost de/para 10.26.128.17::ICMP passar
• Existem duas abordagems para resolver esse caso:
– As regras são avaliadas em ordem: a primeira ser satisfeita é utilizada (abordagem Intoto)
– As regras são avaliadas da mais específica para a mais genérica, independente da ordem (abordagem Microsoft).
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Priorização
• Idealmente, as regras deveriam ser avaliadas de acordo com a granulariadade dos filtros:
1. My IP Address
2. Specific IP Address defined
3. Specific IP Subnet
4. Any IP Address
• A mesma abordagem vale em relação as portas e protocolos:
1. Specific Protocol/Port combination
2. Specific Protocol/Any Port
3. Any Protocol
– Em implementações em que o ordenamento não é automático, cabe ao administrador da rede escolher a ordem.
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Política Default
• Assim como um firewall, também é possível estabelecer uma política default para o IPsec.
• A políticas default será aplicada quando as condições do pacote não forem satisfeitas por nenhuma das regras pré-definidas.
• A política default pode ser:
– Bloquear (INTOTO)– Bypass IPsec (WINDOWS)– Negociar IPsec em vários modos:
• IPsec ESP 3DES, SHA1,• IPsec ESP DES, MD5• AH SHA1• AH MD5
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Exemplo1: Proteção com AH
rede
192.168.1.1192.168.1.7
ICMP
ICMP (AH)
HOST B
HOST_A HOST_B ICMP
HOST_B HOST_A ICMP
2 REGRAS
HOST A
POLÍTICA: o host B só aceita mensagens ICMP vindas do host A protegidas com AH
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Exemplo 2: Proteção com ESP
rede
192.168.1.1192.168.1.7
TELNET
TELNET (ESP)
HOST B
HOST_C HOST_B ICMP
HOST_B HOST_C ICMP
2 REGRAS
HOST A
POLÍTICA: o HOST C só pode acessar o HOST B via
telnet protegido pelo protocolo ESP
192.168.1.2
HOST C
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6) IKE: Internet Key Exchange
• O IPsec define um mecanismo que permite negociar as chaves de criptografia de forma automática
• A negociação de SA e o gerenciamento de chaves é implementado por mecanismos externos ao IPsec.
• A única relação entre esses mecanismos externos e o IPsec é através do SPI (Secure Parameter Index).
• O gerenciamento de chaves é implementado de forma automática pelo protocolo:
– IKE: Internet Key Exchange Protocol
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Princípios para Criação das SA
• Princípio:
– Todo dispositivo que estabelece um SA deve ser previamente autenticado.
– Autenticação de “peers” numa comunicação IPsec.• Através de segredos pré-definidos.• Através do Kerberos.• Através de Certificados.
– Negocia políticas de segurança.– Manipula a troca de chaves de sessão.
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IKE
• O protocolo IKE é implementado sobre UDP, e utiliza a porta padrão 500.
UDP 500
UDP 500
initiator responder
IKE
autenticação efetuadachave secreta definidia
SA estabelecida
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IPsec faz uma negociação em Duas Fases
• FASE 1: Main Mode
– O resultado da negociação da fase 1 é denominado “IKE Main Mode SA’.
– A “IKE Main Mode SA” é utilizada para as futuras negociações de SA entre os peers
• A IKE SA tem um tempo de vida limitado por tempo e o número de IPsec SA’s negociadas.
• FASE 2: Quick Mode
– O resultado da negociação da fase 2 é denominado “IPsec SA”
– O “IPsec SA” é utilizado para transmissão de dados• A IKE SA tem um tempo de vida limitado por tempo e a
quantidade de bytes trocados pela SA.
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Resultado da Negociação IKE
• O resultado de uma negociação IKE é o estabelecimento de 3 SA’s.
– Uma IKE main mode SA e duas IPsec SAs– A IKE main mode é bidirecional
• PEER1 [IP1] <-------- IKE main mode SA [IP1, IP2] -----> [IP2] PEER 2
• PEER1 [IP1] ---------- IPsec SA [SPI=x] --------------------> [IP2] PEER 2
• PEER1 [IP1] <-------- IPsec SA [SPI=y] ---------------------- [IP2] PEER 2
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Perfect Forward Secrecy (PFS)
• PFS determina se o material negociado para chave mestra pode ser reutilizado para calcular a chave de sessão.
• Quando session key PFS é habilitado, uma nova troca de chaves Diffie-Hellman é utiliza para recalcular a chave de sessão.
• O mecanismo PFS implica em uma nova renegociação “Main Mode” para cada negociação “Quick Mode”
• Dessa forma, essa opção só deve ser utilizada em ambiente muito hostis.
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IKE = ISAKMP e OAKLEY
• O IKE (RFC 2409) é uma combinação de dois protocolos definidos anteriormente:
– OAKLEY (RFC 2412)• Protocolo de Troca de Chaves• Utiliza o algoritmo Diffie-Hellman
– ISAKMP (RFC 2408)• Internet Security Association and Key Management
Protocol• Conjunto de mensagens para autenticar os peers e
definir os parâmetros da associação de segurança.
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Negociação Diffie-Hellman
• O IPsec utiliza a negociação Diffie-Hellman para criar uma chave de sessão (simétrica) entre os hosts da comunicação segura.
• O protocolo Diffie-Hellman é composto de três fases:
– Fase 1: • Cada host gera uma chave pública a partir de parâmetros pré-
combinados (Diffie-Helman parameters) e um número aleatório secreto.
– Fase 2:• Os hosts trocam as chaves públicas
– Fase 3: • A chave de sessão é calculada a partir das chaves públicas e dos
números aleatórios secretos.
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Algoritmo Diffie-Hellman
• 1) Cada host obtém os parâmetros "Diffie-Hellman“ (podem ser hard-coded).
– Um número primo 'p' (> 2) e uma base g (numero inteiro < p).
• 2) Cada host gera um número privado X < (p – 1).
• 3) Cada host gera sua chave pública Y:
– Y = g^X % p
• 4) Os hosts trocam as chaves públicas e calculam a chave secreta Z.
– Zb = Ya^Xb % p e Za=Yb ^Xa % p
• Matematicamente Z é idêntica para ambos os hosts: Za = Zb
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Diffie-HellMan
1. Segredo Pré-Compartilhado(um número primo e um número inteiro , podem estar no código)
A B2b. gera a chave
pública Y’a partir do segredo
e de um número aleatório X’.
2a. gera a chave pública Y
a partir do segredo e de um número
aleatório X. 3a. envia a chave pública Y para B
3b. envia a chave pública Y’ para A4a. gera a chave de sessão Z usando Y’
e X
4b. gera a chave de sessão Z usando Y e
X’
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ISAKMP
• O ISAKMP permite que os peers definam todos os parâmetros da associação de segurança e façam a troca de chaves.
• Os parâmetros negociados são:
– modo de autenticação– SPI– modo túnel ou transporte– modo ESP ou AH– protocolos de assinatura– protocolos de criptografia
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Fases de Criação da SA
• FASE 1: Cria o IKE Main Mode SA
• 1. Policy Negotiation, determina:
– O Algoritmo de criptografia: DES, 3DES, 40bitDES, ou nenhum. – O Algoritmo de integridade: MD5 or SHA. – O Método de autenticação: Public Key Certificate, preshared key, or
Kerberos V5.– O grupo Diffie-Hellman.
• 2. Key Information Exchange
– Utiliza Diffie-Helman para trocar um segredo compartilhado
• 3. Authentication
– Utiliza um dos mecanismos da fase 1 para autenticar o usuário.
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Fases de Criação da SA
• FASE 2: Cria a IPsec SA
– Define o SA que será realmente usado para comunicação segura
• 1. Policy Negotiation
– Determina:• O protocolo IPsec: AH, ESP. • O Algoritmo de Integridade: MD5, SHA. • O Algoritmo de Criptografia: DES, 3DES, 40bitDES, or
none.
• O SA e as chaves são passadas para o driver IPsec, junto com o SPI.
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Modos ISAKMP
• O ISAKMP define quatro modos de operação:
– Troca Básica• Consiste de 4 mensagens • A troca de chaves é feita com as identidades• Não protege a identidade
– Troca com Proteção de Identidade • Consiste de 6 mensagens• Protege a Identidade
– Troca somente Autenticação• Não calcula chaves• Não protege a Identidade
– Troca Agressiva• Consiste de 3 mensagens• Não protege a Identidade
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Negociação ISAKMP (Fase 1) modo básico
A B
1) Associação de Segurança, Proposta, Transformação, Nonce
2) Associação de Segurança, Proposta, Transformação, Nonce
3) Troca de Chaves, Identidade, Assinatura, Certificado
4) Troca de Chaves, Identidade, Assinatura, Certificado
AlgoritmosMD5SHA1
AlgoritmosSHA1
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
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Negociação ISAKMP (Fase 1) com proteção de identidade
A B
1) Associação de Segurança, Proposta, Transformação
2) Associação de Segurança, Proposta, Transformação
3) Troca Básica, Nounce
4) Troca Básica, Nounce
5) Identidade, Assinatura, Certiificado, Hash
6) Identidade, Assinatura, Certificado, Hash
AlgoritmosMD5SHA1
AlgoritmosSHA1
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
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Negociação ISAKMP (Fase 1) modo agressivo
A B
1) Associação de Segurança, Proposta, Transformação, Troca de Chave, Nonce, Identidade
2) Associação de Segurança, Proposta, Transformação, Troca de Chave, Nonce, Identidade, Assinatura, Certificado
3) Assinaturas, Certificado, Hash
AlgoritmosMD5SHA1
AlgoritmosSHA1
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
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Negociação ISAKMP (Fase 2) modo rápido (quick mode)
A B
1) Associação de Segurança , Propostas, Identificação do Tráfego, Nonce
2) Associação de Segurança, Proposta Selecionada, Identificação do tráfego, Nonce
3) Hash
4) Notificação
AlgoritmosMD5SHA1
AlgoritmosSHA1
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
SAassociação de
segurança(chave sessão
+ algoritmo)SPI
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7) Combinação de SA (SA bundle)
• As funcionalidades oferecidas nos modos Túnel, Transporte AH e ESP não são idênticas.
• Muita vezes são necessárias mais de uma SA para satisfazer os requisitos de segurança de uma comunicação segura.
INTERNET
SA Tunnel com ESP
SA Transporte com AH
2009, Edgard Jamhour
Tunelamento Múltiplo (Iterate Tunneling)
• IPsec permite criar várias camadas de tunelamento terminando em end points diferentes.
INTERNET
2009, Edgard Jamhour
Combinação de SA’s
Associação de Segurança 1 Associação de Segurança 2
Associação de Segurança 2
Associação de Segurança 1
Rede não Confiável
Rede não Confiável
Rede não Confiável
Rede não Confiável
2009, Edgard Jamhour
8) Configuração do Firewall
• Os firewalls devem ser configurados para:
• 1) Liberar a porta usada pelo IKE para negociação do IPsec:
• IKE usa a porta UDP 500
• 2) Liberar os protocolos IPsec:
• ESP: Protocolo IP tipo 50• AH: Protocolo IP tipo 51
2009, Edgard Jamhour
NAT Traversal (NAT-T)
• Em seu modo básico, o IPsec não pode atravessar roteadores que implementam NAT, pois as portas TCP e UDP podem estar criptografadas.
• Para resolver esse problema, um mecanismo denominado “Traversal NAT” encapsula os pacotes IPsec em UDP.
• No caso do IPsec, o encapsula mento é feito na porta UDP 4500, a qual também deve ser liberada no firewall.
2009, Edgard Jamhour
9) IPsec e L2TP
• O IPsec realiza apenas tunelamento em camada 3.
• Isto implica que apenas protocolos da pilha TCP/IP podem ser transportados pelo IPsec.
• Uma técnica comum consiste em combinar o L2TP e o IPsec para criar tuneis de camada 2, capazes de transportar qualquer tipo de protocolo.
2009, Edgard Jamhour
Tunelamento L2TP com IPsec
• L2TP e IPsec podem ser combinados para implementar um mecanismo completo de VPN para procotolos de rede diferentes do IP, como IPx e NetBEUI.
2009, Edgard Jamhour
Padrões Relacionados ao IPsec
• 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
2009, Edgard Jamhour
Padrões Relacionados ao IPsec
• 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:
– The Internet Key Exchange (IKE)
2009, Edgard Jamhour
Conclusão
• 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).
• Existem críticas sobre o modo atual de operação do IKE em dua fases, bem como o uso do protocolo AH. Esses temas são sujeitos a revisões futuras