KERBEROS corso: RETI DI CALCOLATORI E SICUREZZA Docente: prof. Stefano BistarelliRelatore: Nicolino...

KERBEROS

corso: RETI DI CALCOLATORI E SICUREZZA

Docente: prof. Stefano Bistarelli Relatore: Nicolino Crognale

“IL MOSTRO DELLA RETE”

Sommario1. Introduzione

• La rete è “insicura”

• Viaggio sicuro sulla rete

• l’avvento del “Cane”

2. KERBEROS – il protocollo

• La struttura

• Modello a “terza parte di fiducia – il KDC”

• i Ticket

• il DataBase

• REALM & Trasporto

3. Funzionamento

4. Cifratura & Sicurezza

5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia

1. Introduzione – La rete è “insicura”

• Esistono tanti modi per renderla sicura (o quasi)

- “quasi” perché "La piena sicurezza su Internet non esiste!“

• Ed i pericoli possibili sono diversi…(solo alcuni!)

- furto di informazioni riservate

- defacing (modifica contenuti sito Web)

- intercettazione del traffico (packet sniffer)

• Internet per natura è una rete insicura

Introduzione – La rete è “insicura”

Ad esempio,nel caso del packet sniffer, tra le informazioni intercettabili possono esserci:

1. File

2. Messaggi di posta elettronica

3. Dati login utente ad un servizio

• Username

• PASSWORD

etc….etc….etc…

Ma come possiamo tutelarci ed essere più sicuri?

Introduzione – Viaggio sicuro sulla rete

Immaginate di essere un signore feudale ai tempi del Medio Evo. Dovete inviare importanti informazioni strategiche a un alleato, e pertanto un messo deve uscire dalle solide mura della vostra fortezza ed esporsi a un viaggio pieno di rischi (nemici,ladri). Se il messo viene catturato, il nemico avrà accesso alle vostre informazioni. Per quanto possiate tutelarvi aggregando al messo un certo numero di cavalieri, il rischio di cattura è sempre alto. Quindi l'unico modo per essere certi che il nemico non abbia le informazioni, è…quello di inviarle in codice.

Come?

• creare informazioni cifrate (CRITTOGRAFIA)

• utilizzare protocolli adatti per l’invio delle stesse

I protocolli più utilizzati sono:

• HTTPS (Secure http - hypertext transport protocol secure )

- permette la comunicazione cifrata sul www basandosi su SSL

• SSL (Secure Socket Layer)

- stabilisce modalità comunicazione client-server

- garantisce che la comunicazione avvenga tra i veri soggetti

- autenticazione a chiavi pubbliche basato sui certificati

- protezione tra livello applicazione (HTTP) e trasporto (TCP/IP)

e…..

• KERBEROS

Introduzione – Viaggio sicuro sulla rete

Introduzione – L’avvento del “Cane”

Le origini di KERBEROS

• Sistema di autenticazione prodotto nell’ambito del progetto “Athena” (1983) frutto della collaborazione tra il M.I.T.(Massachusetts Institute of Tecnology),l’IBM e il DEC

• Il nome KERBEROS deriva dalla mitologia greca

• Era il nome del cane a tre teste a guardia delle porte dell’inferno

Introduzione – L’avvento del “Cane”

Perché proprio un cane a tre teste?

• Il cane simboleggia con le sue tre teste i tre scopi originali di KERBEROS ossia

Autenticazione

Autorizzazione

Cifratura

Autenticazione: verificare l'identità di un client o di un servizio;

Autorizzazione: autorizzare un client autenticato ad utilizzare un particolare servizio;

Cifratura: capacità del sistema di prevenire che terze parti ascoltino i contenuti di qualunque comunicazione






• La struttura


• i Ticket

• il DataBase


3. Funzionamento


5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia

2. KERBEROS – La struttura• L'autenticazione nel sistema Kerberos si basa su un nuovo modello di fiducia. (a chiavi private con terza parte fidata)

• A differenza del modello a due parti, in cui è prevista la presenza di due elementi aventi fiducia reciproca (trasmissione password avviene in chiaro = pericolo sniffer),

nel sistema Kerberos le due parti vengono a trovarsi in una relazione di fiducia verso una terza parte avente funzione di garante dell'identità dell'uno verso l'altro.

KERBEROS Modello a “terza parte di fiducia”

Descrizione

La terza parte è chiamata KDC (Key Distribution Center)

• tratta tutti (client e server) come “principal”

utente o servizio che si possono autenticare tramite Kerberos

struttura nome di un principal: Primary/instance@NOMEREALM

Primary = equivale al nome dell’utente o del servizio

instance = equivale alla qualifica di un utente.

• client e server condividono con lui una key (o password) crittografica

• si occupa di presentare un principal ad un altro principal tramite le key mantenendone la segretezza reciproca

KERBEROS Modello a “terza parte di fiducia”

KDC ha due funzioni logiche:

1. quella di AS (Authentication server)

riceve la richiesta di ticket TGS da parte del client

2. quella di TGS (Ticket granting server)

fornisce i ticket per i server

Nonostante la divisione in due parti, le due funzioni del KDC vengono svolte entrambe da un server program che risiede sul sistema KDC

KERBEROS – i TicketDescrizione

• insieme di dati che permette ad un servizio di identificare un client

• anche chiamati ‘passaporto temporaneo’ poiché hanno la durata di una sessione

Struttura

KERBEROS – i Ticket (2)Le 11 parti della sequenza cifrata

• FLAGS: istruzioni attiv/disattiv per necessità

• KEY:necessario per passaggio chiave da kerberos a client e server (keytype=tipo chiave cifratura usata; keyvalue=contiene chiave codificata)

• CREALM: contiene nome realm dove registrato client

• CNAME: parte nome del principal identifier del client

• TRANSITED: elenco realms (dislocazioni kerberos sulla rete) partecipanti all’autenticazione dell’utente per cui è stato emesso il ticket (nodi sul percorso)

• AUTHTIME: indica quando è avvenuta autenticazione

• STARTTIME: indica da quando è valido il ticket

• ENDTIME: indica fino a quando è valido il ticket

• RENEW-TILL: tempo esistenza assoluto ticket (incluso rinnovi eventuali)

• AUTHORIZATION-DATA: usato per passaggio dati di autorizzazione dal client al server ricercato

• CADDR: elenco host dai quali poter usare il ticket (se vuoto,ticket utiliz da ovunque)

KERBEROS – i Ticket (3)Le istruzioni attivabili/disattivabili del FLAG

Initial e Pre-authenticated: il ticket è stato emesso utilizzando il protocollo AS e non servendosi di un ticket-granting. Invalid: il ticket non è valido.

Renewable: ogni ticket di questo tipo è caratterizzato da due 'tempi di scadenza'. Il tempo di scadenza associato al singolo ticket ed il massimo tempo di rinnovo possibile. I tickets rinnovabili vengono utilizzati per minimizzare i danni derivanti dal possibile furto di tickets.

Postdated: ticket generato per essere utilizzato in seguito. Proxiable e proxy: vi potrebbe essere la necessità per un principal di permettere ad un servizio di effettuare delle operazioni al suo posto. Il servizio dovrà quindi essere in grado di impersonare il client, ma solo per un determinato scopo. Per fare questo, si utilizza un ticket proxy.

Forwardable: è una versione particolare di ticket proxy nella quale al servizio è garantita l'impersonazione totale del client. Un esempio potrebbe essere: un utente si collega ad un sistema e vuole che l'autenticazione funzioni nel sistema come se il login fosse effettuato in locale.

KERBEROS – il DataBaseIl Database - cuore di Kerberos

• parte fondamentale del sistema kerberos

• conserva all’interno tutte le chiavi e gli identificatori

• risiede sul server di autenticazione AS

• è soggetto sia a lettura che a scrittura

• ad ogni accesso Kerberos aggiunge/toglie record dai vari campi che compongono il database

Struttura

Le voci del database

• NAME: contiene indicatori dei Principal

• KEY: contiene le chiavi crittografiche dei Principal

• P KVNO ( Principal Key Version Number): versione della chiave dei Principal

• MAX LIFE: contiene durata massima vita del ticket-Principal

• MAX RENEWABLE LIFE: contiene durata massima vita del ticket rinnovabili

KERBEROS – REALM & TrasportoREALM

• dislocazioni Kerberos sparse geograficamente e non

• i vari REALM comunicano tra loro solo se:

• hanno una chiave inter-real condivisa

• se tra i due real esiste un nodo realm che fa da tramite

Trasporto - Porte usate

Il sistema Kerberos, su reti TCP/IP, utilizza come trasporto il protocollo non connesso UDP e come porta per il servizio, la porta 88 per KDC e 1024 per il Client.

?

Come farà un client ad accedere ad un servizio fornito da un server presente in un realm diverso dal proprio?

Non farà altro che richiedere al suo TGS un ticket da presentare al TGS remoto per ottenere un nuovo ticket da utilizzare con il relativo server remoto.






• La struttura


• i Ticket

• il DataBase


3. Funzionamento


5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia

3. Il Funzionamento

Fasi del funzionamento

• ipotesi: Un client (A), vuole accedere ad un servizio presente su di un server (B) e per farlo richiederà le giuste credenziali al KDC

Il Funzionamento (1a fase – AS(1))AS – Authentication Server

• Questa fase rappresenta il primo passo verso l'accesso a qualsiasi servizio e di norma viene effettuata al primo logon dell'utente.

1. Il sistema client invia un messaggio composto da due componenti, una in chiaro e l'altra cifrata. Nella prima è contenuta una richiesta per ottenere il TGS che permetta l'accesso al Server B, nella seconda i dati necessari al AS, e quindi al KDC, per verificare l'identità del client: nome del sistema client e marcatore orario, il tutto cifrato con la chiave segreta del client.


2. A questo punto, l'AS utilizzando la chiave segreta del client, contenuta insieme ad altri dati nell'archivio del KDC, decifrerà la componente cifrata, ed in questo modo sarà sicuro che la richiesta sia stata effettuata realmente dal client. Il marcatore orario è fondamentale perchè farà si che la richiesta non possa essere ripresentata nuovamente.


3. Una volta verificata l'identità del client, l'AS invierà un messaggio di risposta composto, anche in questo caso, da due componenti. La prima, cifrata con la chiave segreta del client, conterrà la chiave di sessione (CS) necessaria al client per comunicare con il TGS mentre la seconda, a parità del contenuto, sarà cifrata con la chiave segreta del TGS e quindi accessibile solo a quest'ultimo.

Il Funzionamento (2a fase - TGS)TGS – Ticket Granting Service Exchange

1. In questa fase, il client, invierà al TGS un messaggio composto da tre parti distinte. Una in chiaro contenente la richiesta di un TGS per il server B, una cifrata con la chiave segreta del client, contenente il nome del client ed un marcatore orario, e l'ultima costituita dal TGT ottenuto dall'AS nella fase AS_Exchange.

2. Il TGS risponderà con un messaggio composto da due parti, una cifrata con la chiave segreta del client e quindi accessibile solo a quest'ultimo, contenente la chiave di sessione (CS) da utilizzare con il Server B ed un ticket cifrato con la chiave segreta del Server B ma contenente la stessa chiave di sessione (CS) passata al Client A.

Il Funzionamento (3a fase)Client/Server Authentication Exchange

1.Nell'ultima fase, il client si presenta al server, sfruttando i dati ottenuti dal TGS, con un messaggio composto da due parti completamente cifrate.

La prima parte, cifrata con la chiave di sessione ottenuta dal TGS, è chiamata anche Authenticator, e contiene, fra l'altro, il nome del client ed un marcatore orario. La seconda è costituita dal ticket, ottenuto sempre dal TGS, contenente la stessa chiave di sessione vista in precedenza, ma cifrato con la chiave segreta del server.

2. Il server risponderà con un messaggio, cifrato utilizzando la chiave di sessione estratta dal messaggio ricevuto dal client, contenente il marcatore orario ricevuto nel precedente messaggio dal client.






• La struttura


• i Ticket

• il DataBase


3. Funzionamento


5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia


• la parte cifrata riveste un ruolo fondamentale all'interno dei singoli passaggi legati al processo di scambio delle credenziali alla base del Kerberos

• string2key: funzione che converte password in chiave di cifratura simmetrica

• come? applicare una funzione HASH alla stringa composta concatenando la password dell'utente con un "SALT" il cui valore varia a secondo delle versioni di Kerberos e che serve a rendere la trasformazione sulla password dipendente dalla macchina sulla quale è effettuata.

• per implementare lo scambio di messaggi tra AS, client e server, sono necessari tre elementi:

una algoritmo di crittografia forte; una funzione HASH; una funzione che implementi il checksum per l'Authenticator;

• nelle prime versioni di Kerberos l’alg. di crittografia usato era solo il DES,e non si usava il SALT

• nella versione 5 (attuale) algoritmi disponibili sono

• DES e Triplo DES per la crittografia (si ottiene chiave da 64 bit )• DES-CBC per l'hash • CRC32 per i checksum

Algoritmi usati






• La struttura


• i Ticket

• il DataBase


3. Funzionamento


5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia

5. Bugs & AttacksPunti deboli di Kerberos

1. Nella gestione dei ticket è possibile per un pirata intromettersi facendo credere a Kerberos di essere un client,

(SPOOFING ATTACK) avendo il totale controllo della rete.• Ma come avviene?

1. pirata tramite Backdoor,trojan prende possesso di un pc2. lancia uno sniffer invisibile 3. intercetta un ticket,preleva le credenziali e si spaccia per il client

al quale il ticket era riferito

2. Nella risposta di Kerberos ad un principal, possibilità di intercettazione della chiave privata rilasciata (attacco BRUTE FORCE)

3. Nella versione 5 trovate due falle con possibili attacchi Ddos che consiste nel creare carico di lavoro elevato tale da bloccare il sistema

• 1a falla: tipo "double-free" e potrebbe essere sfruttata da un cracker per compromettere l'intera infrastruttura di autenticazione di una rete.

• 2a falla: tipo "buffer overflow", quindi potrebbe essere utilizzata da un aggressore sia per mandare in crash un server per la distribuzione delle chiavi Kerberos sia per eseguire del codice

5. Bugs & Attacks (2)Altri attacchi

• Attacco alle credenziali di amministratore Kerberos

un pirata scopre la password dell’amministratore principale con la quale si ha completo accesso al database di kerberos

• Denial of service

creazione carico elevato

• The Insider

Kerberos non è protetto da possibili modifiche dannose ai privilegi da parte di utenti interni (come amministratori )

• Social engineering and password exposure

Anche in questo caso,Kerberos non è protetto da possibili divulgazioni non autorizzate da parte degli utenti, di password,impostazioni di sicurezza

• Security holes in the Kerberos software itself

Questo è un rischio costante,perché nonostante gli sviluppi nella progettazione di software, è davvero difficile creare software sicuro e stabile.






• La struttura


• i Ticket

• il DataBase

3. Funzionamento


5. Bugs & Attacks

6. Pregi e difetti

7. bibliografia

6. Pregi e difettiPregi ( anche confronti con SSL )

• Elimina la trasmissione di password in chiaro attraverso la rete

• Costo di utilizzo: Kerberos è un pacchetto libero e può essere installato liberamente (mentre SSL è a pagamento)

• La flessibilità: Kerberos è più flessibile di SSL se si vuole aggiungere una nuova tecnologia di autenticazione a Kerberos l'unica cosa da fare è modificare il proprio KDC,mentre SSL non è modificabile con facilità.

• La sicurezza delle chiavi in SSL: quando si ottiene un certificato, esso risiederà sull'hard disk del sistema. Essendo cifrato con una password memorizzata nel sistema e vulnerabile ad eventuali attacchi di cracker. In Kerberos invece non c'è la necessità di ricerca di certificati per l'autenticazione.

• Le chiavi revocate : nel caso di SSL, tutti i server devono ricevere notifica che il certificato è compromesso,quindi dispendio di risorse! In Kerberos basta disabilitare la chiave con il KDC senza alcun impegno per i server

6. Pregi e difetti (2)Difetti ( anche confronti con SSL )

• Per utilizzare Kerberos bisogna modificare codice sorgente delle applicazioni per permettere chiamate alle librerie necessarie

• Per proteggere la rete con Kerberos bisogna “ kerberizzare” tutte le applicazioni che inviano password in chiaro

• Necessaria terza parte di fiducia,mentre in SSL no!

• Richiede un cammino sicuro attraverso il quale deve transitare la password dell'utente, inoltre richiede in genere una macchina dedicata e sicura come Authentication server

• Installazione difficile (casi di incompatibilità software,modifiche file di configurazione,sostituzione di server non adatti)

Quale il sistema più efficiente?…

Kerberos è più efficiente su alcune applicazioni (reti eterogenee di dimensioni significative)

SSL su altre (ideale per comunicazione sul Web)!

7. bibliografia

http://www.areanetworking.it/index.php/Kerberos

http://www.amagri.it/Sicurezza_MS_Windows/Metodi_autenticazione/Kerberos/kerberos.htm

http://www.tu-chemnitz.de/docs/lindocs/RH73/RH-DOCS/rhl-rg-it-7.3/ch-kerberos.html

http://www.hackeralliance.net

http://www.areanetworking.it/index.php/Kerberos





http://www.hackeralliance.net/

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