• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Certificati, Infrastrutture a
Chiave Pubblica, SSL/TLS
Barbara Masucci
Dipartimento di Informatica
Università di Salerno
[email protected]
http://www.di.unisa.it/professori/masucci
Distribuzione
chiavi pubbliche
§ Come vengono distribuite le chiavi
pubbliche?
§ Chi ci assicura che una chiave pubblica è
quella di un prefissato utente?
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Distribuzione
chiavi pubbliche
Alcune tecniche:
§ Annuncio pubblico
§ Directory pubblica
§ Autorità per le chiavi pubbliche
§ Certificati per le chiavi pubbliche
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• 1
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Annuncio pubblico
Pubblicizzare la propria chiave pubblica
§ Scambio diretto con la controparte
§ Sul sito web
§ In allegato alle e-mail
§ Bacheche elettroniche
Problema
§ Possiamo fidarci dell’annuncio?
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Directory pubblica
Entità fidata:
§ Gestisce la directory di chiavi pubbliche
Public-key
directory
Ogni partecipante:
§ Registra la propria chiave pubblica
§ Di persona o in modo autenticato
PKAlice
PKBob
§ Può aggiornare la propria chiave
§ Se usata da troppo tempo o compromessa
Alice
Problema:
§ Se viene violata l’entità fidata…
Bob
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Autorità per le
chiavi pubbliche
§ Gestisce directory di chiavi pubbliche
§ Ha una chiave pubblica nota a tutti gli utenti
§ Ogni utente chiede la chiave pubblica
desiderata, l’autorità la invia
§ Svantaggi:
§ server on-line
§ collo di bottiglia
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• 2
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Certificati
§ Mondo fisico
§ Carta di identità
§ Un’autorità riconosciuta lega un nome
ad una foto
§ Mondo digitale
§ Certificato digitale
§ Un’autorità riconosciuta lega un nome ad una
chiave pubblica
Questa chiave
è di Alice
A.C.
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Certificati
PKA è la chiave pubblica
di Alice
Firmato
Autorità di Certificazione
Autorità di Certificazione:
Terza parte fidata la cui firma
garantisce il legame tra chiave
ed identità
Alcune proprietà dei certificati:
§ Ognuno può leggerli e determinare nome e chiave pubblica
§ Ognuno può verificarli ed assicurarsi dell’autenticità
§ Solo l’Autorità può crearli ed aggiornarli
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Certificati
§ Esempi di altri dati in un certificato:
§ periodo di validità chiave pubblica
§ numero seriale o identificatore chiave
§ info addizionali su chiave (ad es., algoritmi ed
utilizzo)
§ info addizionali su utente
§ stato della chiave pubblica
§ Formato più diffuso: definito dallo standard
internazionale ITU-T X.509
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• 3
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Public Key Infrastructure
(PKI)
Una PKI o infrastruttura a chiave pubblica è
l’insieme di
§ hardware, software, personale, procedure e
politiche
Necessari per
§ creare, gestire, memorizzare, distribuire e
revocare Certificati Digitali
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Entità coinvolte in una PKI
§ Certification Authority (CA) che rilascia e
gestisce i certificati
§ Certificate holder che utilizzano i certificati
per firmare, cifrare e identificarsi
§ Client che verificano firme digitali e
certification paths
§ Repositories che forniscono certificati e
Certificate Revocation List (CRL)
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Richiesta Certificati
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Autorità di
Certificazione
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Alice
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Bob
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• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Scambio Certificati
Autorità di
Certificazione
CertificatoA
Alice
CertificatoB
Bob
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Revoca di certificati
§ Che succede se la chiave privata viene
compromessa?
§ L’utente può richiedere la revoca
del certificato
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Revoca Certificati: Metodi
§ Data scadenza dentro un certificato
§ Certificati “a breve scadenza”
§ Notifica manuale
§ Informazione tramite canali speciali
§ Solo per sistemi piccoli o chiusi
§ File pubblico di chiavi revocate
§ Certificate Revocation List (CRL)
§ Certificato di revoca
§ Sostituisce certificato revocato nella directory
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• 5
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Certificate Revocation List
(CRL)
§ Lista firmata dalla CA contenente:
§ numeri seriali dei certificati emessi revocati
§ ma non ancora scaduti
§ quando è avvenuta la revoca
§ altro (per es., motivi)
§ La data della CRL indica quanto sia aggiornata
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Diverse CA
CA1
CA2
A
B
B
Alice
Non so la chiave
pubblica di CA2
Non posso verificare il
certificato di Bob
Bob
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Diverse CA
CA1
CA2
A
B
A
Alice
Non so la chiave
pubblica di CA1
Non posso verificare il
certificato di Alice
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Bob
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• 6
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Diverse CA
CA1 <<CA2>>
CA2 <<CA1>>
CA1
X<<Y>> certificato per
utente Y creato dalla
Autorità X
CA2
A
B
B
Alice
Non so la chiave
pubblica di CA2
Non posso verificare il
certificato di Bob
Bob
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Diverse CA
CA1 <<CA2>>
CA2 <<CA1>>
CA1
CA2
A
B
CA1 <<CA2>>
B
Alice
CA1 <<CA2>> CA2 <<B>>
Bob
Posso verificare il
certificato di Bob
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Diverse CA
CA1
CA1 <<CA2>>
CA2 <<CA1>>
A
CA2
CA2 <<CA1>>
B
A
Alice
CA2 <<CA1>> CA1 <<A>>
Posso verificare il
certificato di Alice
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Bob
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• 7
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Vulnerabilità di TCP/IP
Internet
Alice
Bob
Problema:
§ I dati transitano “in chiaro” sulla rete e sono
Barbaravisibili
Masucci - da
DI – tutti
Università di Salerno
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Secure Socket Layer (SSL)
Internet
SSL
S
SS
SL
L
?
Alice
Soluzione:
Bob
§ I dati transitano in forma “protetta”
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Motivazioni
§ TCP/IP permette di leggere ed alterare i
dati che vengono inviati in rete
§ Le informazioni scambiate tra due
applicazioni su Internet passano attraverso
vari nodi
§ Molti servizi richiedono il supporto delle
stesse proprietà
§ Autenticazione, Integrità, Confidenzialità
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• 8
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Il protocollo SSL
§ SSL = Secure Socket Layer
§ Socket = Network API
§ Fornisce strumenti di sicurezza alle
applicazioni che usano il protocollo TCP/IP
§ Molti altri protocolli basano la propria
sicurezza su SSL
§ HTTP, IMAP, SMTP, etc
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Caratteristiche di SSL
§ Garantisce l’autenticazione di entrambi gli
endpoint di una comunicazione
§ Ad es., Server e Client
§ Cifra i dati prima di inviarli su un canale
pubblico
§ Garantisce l’integrità dell’informazione
§ È stato progettato per essere efficiente
§ I principali algoritmi crittografici utilizzati
vengono negoziati tra le parti
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Diffusione di SSL
§ Commercio elettronico
§ Ordinazioni: le form con cui si ordina un prodotto
vengono inviate usando SSL
§ Pagamenti: quando viene inserito un numero di
carta di credito, l’invio dei dati avviene usando
SSL
§ Accesso ad informazioni sicure
§ Consultazione di informazioni accessibili solo da
utenti qualificati
§ Invio di password o altri dati riservati
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• 9
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Funzionalità di SSL
§ Cifratura simmetrica/asimmetrica
§ Firme digitali
§ Certificati digitali (X.509)
§ Negoziazione dei parametri al momento
della connessione
§ Riutilizzo dei parametri negoziati in
precedenza
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SSL e TCP/IP
SSL e TCP/IP
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SSL, TLS ed OpenSSL
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Componenti di SSL
§ Alert protocol
§ Notifica situazioni anomale o segnala eventuali problemi
§ Handshake protocol
§ Permette alle parti di negoziare gli algoritmi necessari per
la sicurezza delle transazioni
§ Consente l’eventuale autenticazione tra le parti
§ Change Cipher Spec protocol
§ Impone l’esecuzione di un nuovo handshake per rinegoziare
i parametri di sicurezza e ripetere l’autenticazione
§ Record protocol
§ Si occupa della compressione, del MAC e della cifratura
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• 10
• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Ciphersuite di SSL
§ Algoritmo per lo scambio di chiavi
§ Algoritmo per l’autenticazione
§ Algoritmo per la cifratura simmetrica
§ Algoritmo per il message authentication
code (MAC)
§ Esempio
§ KeyEx=RSA, Auth=RSA, Enc=3DES, MAC=SHA1
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Sessione Sicura
§ Una sessione sicura è data da un insieme di
valori che possono essere usati da SSL
§ Valori segreti calcolati durante l’handshake
§ Ciphersuite stabilita durante l’handshake
§ Stabilire tutti i parametri ad ogni
connessione può essere inefficiente
§ Una sessione può essere attiva tra più connessioni
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OpenSSL
§ È uno strumento Open Source
§ Contiene
§ Librerie libssl e libcrypto per utilizzare il
protocollo SSL e per implementare
funzionalità di crittografia in C
§ Programmi di utilità per la crittografia
§ PKI
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• Elementi di Crittografia
• 31-05-2016
Bibliografia
§ Introduction to Modern Cryptography
by J. Katz e Y. Lindell (2nd ed.)
§ cap. 12
§ SSL and TLS: Designing and Building
Secure Systems
by E. Rescorla (1st ed.)
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• 12
