INFORMATIKAI BIZTONSÁG ALAPJAI 7. előadás Göcs László mérnöktanár Pallasz Athéné Egyetem GAMF Műszaki és Informatikai Kar Informatika Tanszék 2016-17. 1. félév
Titkosítás, hitelesítés 3
ASZIMETRIKUS KULCSÚ TITKOSÍTÁS Az aszimmetrikus kulcsú (más néven nyilvános kulcsú) kriptográfiánál a kódolás és a dekódolás nem ugyanazzal a kulccsal történik. Minden félnek van egy nyilvános kulcsa és egy magánkulcsa. A magánkulcs soha nem kerül ki birtokosa tulajdonából, de bárki hozzáférhet mások nyilvános kulcsához. A nyilvános kulcsot nem kell titokban tartani, azt bárki megismerheti.
Ha titkosított üzenetet szeretnénk küldeni valakinek, meg kell szereznünk az ő nyilvános kulcsát, és azzal kell kódolnunk a neki szóló üzeneteket. Az így kódolt üzeneteket a címzett a saját magánkulcsával fejtheti vissza. A kulcsok matematikailag összefüggnek, ám a titkos kulcsot gyakorlatilag nem lehet meghatározni a nyilvános kulcs ismeretében. Egy, a nyilvános kulccsal kódolt üzenetet csak a kulcspár másik darabjával, a titkos kulccsal lehet visszafejteni.
Nyilvános kulcsú (más néven aszimmetrikus kulcsú) kriptográfia esetén a kódolás és a dekódolás különböző kulcsokkal történik. Ekkor elegendő az egyik kulcsot titokban tartanunk, a másik kulcsot akár nyilvános csatornán is továbbíthatjuk.
Módszer: 1. Minden szereplő elkészít magának egy T és egy M kulcspárt, melyek egymás inverzei. 2. A T kulcsot nyilvánosságra hozza, az M kulcsot viszont titokban tartja. 3. Legyen A kulcspárja T A M A, B kulcspárja pedig T B M B. 4. Ekkor A az u üzenet helyett a v=t B (M A (u))értéket küldi el B-nek, aki ezt a következőképpen fejti meg: u=t A (M B (v)).
Hitelesség és letagadhatatlanság A titkos kulccsal kódolt információt bárki olvashatja a nyilvános kulcs segítségével, és biztos lehet abban, hogy a titkos kulcs birtokosa volt a feladó. Hitelesség: az üzenetet a feladó készítette. Letagadhatatlanság: a titkos kulcs titokban volt, a hozzá tartozó nyilvános kulccsal dekódolható üzenetet nem készíthette senki más, csak a tulajdonosa.
Digitális aláírás A nyilvános kulcsú titkosítás legfontosabb felhasználási területe. Ha a saját magánkulcsunkkal kódolunk egy dokumentumot, az így kapott adatról a nyilvános kulcsunk alapján bárki megállapíthatja, hogy azt mi hoztuk létre. E műveletet aláírásnak nevezzük. Az aláírandó dokumentumból először egy lenyomatkészítő függvénnyel lenyomatot képeznek, majd ezen az aláíró fél titkos kulcsával végeznek műveletet, ennek az eredménye a digitális aláírás.
Digitális aláírás Az ellenőrző fél szintén elkészíti a dokumentum lenyomatát (ismert az algoritmusa), valamint a kapott digitális aláírást visszafejti a küldő fél nyilvános kulcsával - ekkor szintén a dokumentum lenyomatát kellene eredményül kapni. Ha a dekódolt lenyomat megegyezik a kapott dokumentumból számítottal, akkor azt bizonyítja, hogy: Az üzenet és az aláírás integritását A hitelességet és a letagadhatatlanságot.
Az elektronikus dokumentumok fajtái Elektronikus dokumentum: bármilyen elektronikus formában létező adat, amit aláírással láttak el. Elektronikus irat: olyan elektronikus dokumentumok, amelyek szöveget tartalmaznak Elektronikus okirat: amely nyilatkozattételt, illetőleg nyilatkozat elfogadását, vagy nyilatkozat kötelezőnek való elismerését tartalmazza, azaz szerződésnek vagy jogi nyilatkozatnak tekinthető.
Az elektronikus aláírás fajtái Elektronikus aláírás: elektronikus dokumentumhoz az aláíró azonosítása céljából csatolt vagy azzal logikailag összekapcsolt elektronikus dokumentum. Fokozott biztonsági elektronikus aláírás: módosíthatatlan legyen és egyértelműen azonosítsa a az aláírót, de az alkalmazott konkrét technológiával kapcsolatban kikötést nem tartalmaz. Minősített elektronikus aláírás: biztonságos aláírás készítő eszközzel és minősített tanúsítványhoz rendelhető aláírás létrehozó adattal hozták létre.
Törvény Ahogy a papír alapú aláírás bíróság előtt felhasználható bizonyíték, az elektronikus aláírás is az. Az elektronikus aláírásról szóló 2001. évi XXXV. törvény szerint a legalább fokozott biztonságú elektronikus aláírással ellátott dokumentum megfelel az írásba foglalás követelményeinek, a minősített aláírással ellátott dokumentum pedig a polgári perrendtartásról szóló törvény értelmében teljes bizonyító erejű magánokirat (akárcsak a két tanú előtt, vagy a közjegyző előtt aláírt dokumentum).
RSA titkosítás 1978 (Ronald Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman) PKCS (Public Key Cryptography Standards) Nyilvános kulcsú algoritmus Alkalmas titkosításra és digitális aláírásra is A kulcsméret tetszőleges
RSA kulcsgenerálás 1. Válasszuk ki P és Q prímszámokat! 2. N=P*Q és M (N)=(P-1)*(Q-1) 3. Válasszunk egy véletlen E számot úgy, hogy relatív prím legyen M (N)-re. (Különben nem lesz invertálható M (N)-re és D sem lesz kiszámolható.) 4. Számoljuk ki E multiplikatív modulo inverzét φ (N)-re nézve, ez lesz D. (keressünk egy olyan D-t, amelyre ED = 1 mod φ (N) teljesül vagyis az ED szorzat φ (N)-nel osztva 1-et ad maradékul. Például 43 multiplikatív inverze 1590-re nézve 37, mert 43x37=1591, ami 1590-nel osztva 1-et ad maradékul. Ezt így írjuk: 43x37 = 1 (mod 1590). Általános jelöléssel: a x a -1 = 1 mod m, ahol a -1 az a-nak m-re vonatkozó inverze.
RSA példa 1. Legyen P=17 és Q=23! 2. N=P*Q=391 és M (N)=(P-1)*(Q-1)=352 3. Legyen E=21, a (21,352)=1 teljesül. 4. Az E=21 multiplikatív inverze φ (N)-re: D=285, mert 285 x 21 mod 352 = 1. 5. Első lépésként átalakítjuk az üzenetet számokká. Ehhez használhatjuk az ASCII táblát, a számként felírt üzenet számjegyeinek csoportosítását. 6. Egy a fontos: minden üzenetdarabnak kisebbnek kell lennie, mint 391. Ha p=239 és q=277, választásunk eredményeképpen N=66203 lenne, akkor a betűket kettesével is csoportosíthatnánk.
RSA példa Az átkódolás és a hatványozások eredményét az alábbi táblázat mutatja: A T ASCII kódja: 84. Az ő titkosított párja: 84 21 mod 391 = 135, ezt kell elküldeni. A fogadó oldalon pedig a 135 285 mod 391 = 84 számítást kell elvégezni.
RSA kulcsgenerátor Fóti Marcell (Net Academia)
T titkosítandó adat = 7 N modolus = P*Q= 5*17 = 85 C titkosított üzenet T publikuskulcs mod N = C 7 27 mod 85 = 48 =C C privátkulcs mod N = T 48 19 mod 85 = 7 = T
Titkosítási módszerek
BITLOCKER meghajtó titkosítás
Vezérlőpult beállítás
Az operációs rendszer vagy egy cserélhető meghajtó titkosítása
A titkosítandó meghajtó inicializálása
A titkosítás feloldása történhet jelszóval vagy Intelligens kártyával
Jelszó vagy Intelligens kártya elvesztése esetén helyreállítási kulccsal is megtörténhet a hozzáférés. Nem menthető arra amit titkosítunk: Gyökérkönyvtárba csak hordozható eszközre menthető:
Titkosítható az egész meghajtó, vagy csak a lefoglalt terület.
A titkosítás indítása
A meghajtók listájában megjelenő titkosított meghajtó jelölése: Megnyitáskor megtagadja a hozzáférést:
A titkosított meghajtó megnyitása: jelszóval kulccsal
TRUECRYPT fájl, partíció, meghajtó titkosítás
TrueCrypt A TrueCrypt egy valósidejű titkosítást alkalmazó ingyenes, nyílt forráskódú titkosító szoftver. A titkosított adatokat egyetlen tárolófájl formájában tárolja, vagy egy egész partíciót, illetve meghajtót is titkossá tehet. A tárolófájlt a program képes csatolni, mint egy igazi partíciót. Mindkét esetben saját fájlrendszert használ, ami szintén titkosítva van.
TrueCrypt A TrueCrypt három fajta titkosító algoritmust és ezek kombinációit használja: AES Serpent Twofish. A használt hash algoritmusok az RIPEMD-160 SHA-512 Whirlpool.
TrueCrypt A titkosított adatállomány megnyitásához használhatunk jelszót vagy kulcsfájlt, illetve ezek kombinációját. A kulcsfájl egy olyan tetszőleges, a felhasználó által választott fájl, amit a titkosított kötet létrehozásakor illetve a későbbi megnyitás során a program használ. Ez a fájl, mint egy kulcs, fog a későbbiekben működni. Aki a fájlt birtokolja és a megnyitás során használja, az képes a védett adatokat megnyitni.
TrueCrypt A TrueCrypt képes a Windows operációs rendszert tartalmazó partíció illetve meghajtó teljes titkosítására. Ennek értelmében rendszerindítás előtt meg kell adni a szükséges jelszót, ahhoz hogy az betöltsön, illetve írni vagy olvasni lehessen a merevlemezre. Ez a jogosultság ellenőrzés nem csak az operációs rendszert, hanem az egész tárterületet védi.
TrueCrypt A TrueCrypt-tel titkosítani tudunk egész partíciót, valamint titkosított fájlokat hozhatunk létre, melyeket aztán úgy mountolhatunk, mint új merevlemezt. Ha az egész partíció titkosítva van, akkor van egy nagy hátránya: a teljes partíciót formattálni kell, tehát MINDEN ADAT EL FOG VESZNI!
A Hidden konténer annyiban tud többet, hogy két jelszó tartozik hozzá. Gyakorlatilag egy konténer a konténerben.
Hová mentsük el a konténert.
Kiválasztjuk a titkosítási módszert ( algoritmust)
A konténer méretének megadása (FAT32-nél 2GB-nál nem lehet nagyobb)
Jelszó megadása:
A program legenerálja a jelszó-hest,
Kiválasztjuk a konténer fájlunkat és megadjuk a mountolni kívánt meghajtót.
A jelszó vagy kulcsfájl megadása után megjelenik egy teljesen új meghajtó a rendszerünkben.
EFS fájltitkosítás
EFS (Encrypting File System) A titkosított fájlrendszer (EFS) egy olyan Windows szolgáltatás, amely lehetővé teszi, hogy a merevlemezen titkosított formátumban tárolja az információkat. NTFS fájlrendszer!!!
Vállalati biztonság
Előkészítés Az információbiztonsági osztály meghatározása ( A,F,K) Rendelkezésre állás kalibrálása
OSI réteg védelme Minden egyes rétegnek megvan a meghatározott védelme. Maximális védelem kialakítása minden rétegben.
Fizikai réteg védelme Itt történik a jeltovábbítás (Kábelezés, csatlakozás). A kábeleken lévő jeleket, biteket (1 0 0 1 1 0 1) kódolási eljárással és órajel segítségével továbbítják.
Fizikai réteg védelme A fizikai réteg védelme a helységek, berendezések biztonsága, hozzáférhetősége. Tápellátás megszüntetése (szerver leállás) Kábel megsértése (bejövő internet, helyi hálózat megszakítása) Beléptetés, biztonságtechnikai felügyelet.
IP címek védelme DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Dinamikus IP cím kiosztás a hálózaton.
IP címek védelme Alhálózatok kialakítása (Maszkolási technika) Jelöl Címek Alhálózati maszk Alhálózati maszk binárisan /22 4x256 255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000 /23 2x256 255.255.254.0 11111111.11111111.11111110.00000000 /24 1x256 255.255.255.0 11111111.11111111.11111111.00000000 /25 128x1 255.255.255.128 11111111.11111111.11111111.10000000 /26 64x1 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 /27 32x1 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000 /28 16x1 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000 /29 8x1 255.255.255.248 11111111.11111111.11111111.11111000 /30 4x1 255.255.255.252 11111111.11111111.11111111.11111100 /31 2x1 255.255.255.254 11111111.11111111.11111111.11111110 /32 1x1 255.255.255.255 11111111.11111111.11111111.11111111
IP címek védelme MAC-cím (Media Access Control) cím alapján történő IP cím kiosztás. Egy hexadecimális számsorozat, amellyel még a gyártás során látják el a hálózati kártyákat. A hálózati kártyák újlenyomata. (parancssori utasítással: getmac) A9-AF-23-C8-F2-2B -> 192.168.1.25
Menedzselhető switchek A switch portjait külön menedzselhetjük VLAN-ok létrehozása Port tiltások (80-as http port) Port Sec
Vezeték nélküli kommunikáció (WiFi) SSID Maga az azonosító szöveges és alfa numerikus karakterekből állhat és maximum 32 karakter hosszú lehet. Az egy hálózathoz tartozó eszközöknek ugyanazt az SSID-t kell használniuk. Fontos a jó elnevezés, mert a default beállításokból megfejthető a Router konfigurációs elérése. Az SSID elrejtése TP_link_0234war -> 192.168.1.x -> admin
Vezeték nélküli titkosítás A Wired Equivalent Privacy (WEP) = Vezetékessel Egyenértékű (Biztonságú) Hálózat mára már egy korszerűtlen algoritmus az IEEE 802.11-ben megfogalmazott vezeték nélküli hálózatok titkosítására. Nem biztonságos, könnyen feltörhető. Régi eszközök miatt még néhol használatos.
Vezeték nélküli titkosítás A Wi-Fi Protected Access (WPA és WPA2) a vezeték nélküli rendszereknek egy a WEP-nél biztonságosabb protokollja. A WPA tartalmazza az IEEE 802.11i szabvány főbb szabályait, és egy átmeneti megoldásnak szánták, amíg a 802.11i szabványt véglegesítik. A WPA2 a teljes szabványt tartalmazza, de emiatt nem működik néhány régebbi hálózat kártyával sem. Mindkét megoldás megfelelő biztonságot nyújt, két jelentős problémával:
Vezeték nélküli titkosítás Vagy a WPA-nak, vagy WPA2-nek engedélyezettnek kell lennie a WEP-en kívül. De a telepítések és beállítások során inkább a WEP van bekapcsolva alapértelmezettként, mint az elsődleges biztonsági protokoll. A Personal (WPA-PSK) módban, amit valószínűleg a legtöbben választanak otthon és kishivatali környezetben, a megadandó jelszónak hosszabbnak kell lennie, mint a jellegzetes 6-8 karakter, amit az átlagfelhasználók általában még elfogadhatónak tartanak.
MUNKACSOPORT / TARTOMÁNY 4-7 kliens gép Munkacsoport 7-10 gépnél több állomás Tartomány KÖZPONTOSÍTOTT FELÜGYELET
Központosított menedzsment Központi beléptetés a kliens gépekre A Kliens gépeket Tartományba fűzni Az Active Directory ban a felhasználók kezelése Központilag, 1 szerveren történik a menedzsment Egy nagy ADATBÁZIS a vállalatról
Központosított menedzsment Központilag kezelt házirend (Group Policy) Felhasználóra vagy Kliens gépre történő beállítások Tiltások, engedélyezések
Központosított menedzsment Adat Biztonság, adatvédelem RAID technológia Időzített biztonsági mentés (Backup) Replikáció Tükrözés
RAID A RAID technológia alapja az adatok elosztása vagy replikálása több fizikailag független merevlemezen, egy logikai lemezt hozva létre. Minden RAID szint alapjában véve vagy az adatbiztonság növelését vagy az adatátviteli sebesség növelését szolgálja. A RAID-ben eredetileg 5 szintet definiáltak (RAID 1- től RAID 5-ig). Az egyes szintek nem a fejlődési, illetve minőségi sorrendet tükrözik, hanem egyszerűen a különböző megoldásokat.
A RAID 0 az egyes lemezek egyszerű összefűzését jelenti, viszont semmilyen redundanciát nem ad, így nem biztosít hibatűrést, azaz egyetlen meghajtó meghibásodása az egész tömb hibáját okozza. A megoldás lehetővé teszi különböző kapacitású lemezek összekapcsolását is, viszont a nagyobb kapacitású lemezeken is csak a tömb legkisebb kapacitású lemezének méretét lehet használni (tehát egy 120 GB és egy 100 GB méretű lemez összefűzésekor mindössze egy 200 GB-os logikai meghajtót fogunk kapni, a 120 GBos lemezen 20 GB szabad terület marad, amit más célokra természetesen felhasználhatunk).
A RAID 1 eljárás alapja az adatok tükrözése (disk mirroring), azaz az információk egyidejű tárolása a tömb minden elemén. A kapott logikai lemez a tömb legkisebb elemével lesz egyenlő méretű. Az adatok olvasása párhuzamosan történik a diszkekről, felgyorsítván az olvasás sebességét; az írás normál sebességgel, párhuzamosan történik a meghajtókon. Az eljárás igen jó hibavédelmet biztosít, bármely meghajtó meghibásodása esetén folytatódhat a működés. A RAID 1 önmagában nem használja a csíkokra bontás módszerét.
A RAID 2 használja a csíkokra bontás módszerét, emellett egyes meghajtókat hibajavító kód (ECC: Error Correcting Code) tárolására tartanak fenn. A hibajavító kód lényege, hogy az adatbitekből valamilyen matematikai művelet segítségével redundáns biteket képeznek. Ezen meghajtók egy-egy csíkjában a különböző lemezeken azonos pozícióban elhelyezkedő csíkokból képzett hibajavító kódot tárolnak. A módszer esetleges lemezhiba esetén képes annak detektálására, illetve kijavítására
A RAID 3 felépítése hasonlít a RAID 2-re, viszont nem a teljes hibajavító kód, hanem csak egy lemeznyi paritásinformáció tárolódik. Egy adott paritáscsík a különböző lemezeken azonos pozícióban elhelyezkedő csíkokból XOR művelet segítségével kapható meg. A rendszerben egy meghajtó kiesése nem okoz problémát, mivel a rajta lévő információ a többi meghajtó (a paritást tároló meghajtót is beleértve) XOR-aként megkapható.
A RAID 4 felépítése a RAID 3-mal megegyezik. Az egyetlen különbség, hogy itt nagyméretű csíkokat definiálnak, így egy rekord egy meghajtón helyezkedik el, lehetővé téve egyszerre több (különböző meghajtókon elhelyezkedő) rekord párhuzamos írását, illetve olvasását (multi-user mode). Problémát okoz viszont, hogy a paritás-meghajtó adott csíkját minden egyes íráskor frissíteni kell (plusz egy olvasás és írás), aminek következtében párhuzamos íráskor a paritásmeghajtó a rendszer szűk keresztmetszetévé válik. Ezenkívül valamely meghajtó kiesése esetén a rendszer olvasási teljesítménye is lecsökken, a paritás-meghajtó jelentette szűk keresztmetszet miatt.
A RAID 5 a paritás információt nem egy kitüntetett meghajtón, hanem körbeforgó paritás (rotating parity) használatával, egyenletesen az összes meghajtón elosztva tárolja, kiküszöbölvén a paritás-meghajtó jelentette szűk keresztmetszetet. Minimális meghajtószám: 3. Mind az írási, mind az olvasási műveletek párhuzamosan végezhetőek. Egy meghajtó meghibásodása esetén az adatok sértetlenül visszaolvashatóak, a hibás meghajtó adatait a vezérlő a többi meghajtóról ki tudja számolni. A csíkméret változtatható; kis méretű csíkok esetén a RAID 3-hoz hasonló működést, míg nagy méretű csíkok alkalmazása esetén a RAID 4-hez hasonló működést kapunk. A hibás meghajtót ajánlott azonnal cserélni, mert két meghajtó meghibásodása esetén az adatok elvesznek!
A RAID 6 tekinthető a RAID 5 kibővítésének. Itt nemcsak soronként, hanem oszloponként is kiszámítják a paritást. A módszer segítségével kétszeres meghajtó meghibásodás is kiküszöbölhetővé válik. A paritáscsíkokat itt is az egyes meghajtók között, egyenletesen elosztva tárolják, de ezek természetesen kétszer annyi helyet foglalnak el, mint a RAID 5 esetében.
Ez egy olyan hibrid megoldás, amelyben a RAID 0 által hordozott sebességet a RAID 1-et jellemző biztonsággal ötvözhetjük. Hátránya, hogy minimálisan 4 eszközre van szükségünk, melyekből 1-1-et összefűzve, majd páronként tükrözve építhetjük fel a tömbünket, ezért a teljes kinyerhető kapacitásnak mindössze a felét tudjuk használni. Mivel a tükrözés (RAID 1) a két összefűzött (RAID 0) tömbre épül, ezért egy lemez meghibásodása esetén az egyik összefűzött tömb mindenképp kiesik, így a tükrözés is megszűnik.
Hasonlít a RAID 01 megoldáshoz, annyi különbséggel, hogy itt a lemezeket először tükrözzük, majd a kapott tömböket fűzzük össze. Ez biztonság szempontjából jobb megoldás, mint a RAID 01, mivel egy diszk kiesése csak az adott tükrözött tömböt érinti, a rá épült RAID 0-t nem; sebességben pedig megegyezik vele.
Biztonsági mentés A szerver beállításairól, megosztott mappákról időzített mentés.
Biztonsági mentés típusok Normál: minden kiválasztott állományról az A attr.-tól függetlenül. Az A attr. törlődik. Másolat: minden kiválasztott állományról az A attr.-tól függetlenül. Az A attr. nem törlődik. Különbségi: a kiválasztottak közül csak az A attr.-al rendelkezőket. Az A attr. nem törlődik. Növekményes: a kiválasztottak közül csak az A attr.-al rendelkezőket. Az A attr. törlődik. Napi: a kiválasztottak közül csak azokat, amelyek módosultak a mentés napján. Az A attr. nem törlődik.
Biztonsági mentési terv példa Mikor? Milyen? Mit ment? Hétfő Növekményes Vasárnap óta változottakat Kedd Növekményes Hétfő óta változottakat Szerda Növekményes Kedd óta változottakat Csütörtök Növekményes Szerda óta változottakat Péntek Növekményes Csütörtök óta változottakat Szombat Növekményes Péntek óta változottakat Vasárnap Normál Mindent
SZERVERSZOBA KIALAKÍTÁSA
SZERVERSZOBA Biztonságtechnikai-, beléptető-, vagyonvédelmi rendszerek
SZERVERSZOBA Szünetmentes tápellátó berendezések (rendelkezésre állás)
SZERVERSZOBA Túlfeszültség-, és zavarvédelmi megoldások
SZERVERSZOBA Érintésvédelem Az érintésvédelem üzemszerűen feszültség alatt nem álló, de meghibásodás esetén feszültség alá kerülő vezető részek érintéséből származó balesetek elkerülésére szolgáló műszaki intézkedések összessége.
SZERVERSZOBA Füstérzékelők, tűzérzékelő- és oltóközpontok, Tűzoltórendszerek Szén-dioxid Oltóanyaga élelmiszeripari tisztaságú szén-dioxid, mely elsődlegesen éghető folyadékok és gázok tüzeinek oltására alkalmas. De alkalmas feszültség alatti berendezések oltására is. A Széndioxid térfogat-kitöltéssel megállítja az égést, azaz lecsökkenti az égéshez szükséges Oxigén mennyiséget.
SZERVERSZOBA Páratartalom, hőmérséklet