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![Introduzione
• «La parola Sicurezza viene sempre con un’accezione negativa: viene
applicata quando le cose non vanno come dovrebbero» [A, pg1]
• La sicurezza di un sistema IT (detta anche cybersecurity) deve essere
un impegno di tutte le persone che si occupano dello scambio e la
memorizzazione di dati e informazioni.](https://image.slidesharecdn.com/cs-190628091406/85/Corso-IFTS-CyberSecurity-Expert-3-320.jpg)
![Meccanismi, attacchi e servizi
• Attacco alla sicurezza: qualsiasi azione che compromette la sicurezza
delle informazioni di proprietà dell’organizzazione
• Meccanismo di sicurezza: processo progettato perrilevare, prevenire
o riparare i danni prodotti da un attacco
• Servizio Di Sicurezza: servizio che migliora la sicurezza dei sistemi di
elaborazione e trasmissione delle informazioni [B, pg11]](https://image.slidesharecdn.com/cs-190628091406/85/Corso-IFTS-CyberSecurity-Expert-11-320.jpg)
![Due care and Due diligence
• Due diligence is the act of investigating and understanding the risks
the company faces
• A company practices due care by developing and implementing
security policies, procedure and standards [A, pg 15]
• La sicurezza è di solito regolata dalla legge in maniera abbastanza
precisa (ad esempio, General Data Protection Regulation (ex Data
Protection Regulation, dagli anni 90) e electronic ID and Advanced
Signature, dagli anni 90.](https://image.slidesharecdn.com/cs-190628091406/85/Corso-IFTS-CyberSecurity-Expert-19-320.jpg)
Uploaded byMassimiliano Masi
Corso IFTS CyberSecurity Expert
Il documento tratta vari aspetti della cybersecurity, inclusi i sistemi di gestione della sicurezza delle informazioni, attacchi informatici e meccanismi di sicurezza. Viene esaminato il concetto di vulnerabilità, rischi e varie architetture di sicurezza, nonché tecniche di crittografia e utilizzo di protocolli come AES e DES. Si mette in evidenza l'importanza di best practices, normative come GDPR e approcci all'interoperabilità nella sicurezza dei dati.
Corso IFTS CyberSecurity Expert
- 1.
- 2. Obiettivi del corso •Teoria e pratica di Information Security Management Systems (ISMS) • Attacchi, Vettori, Vulnerabilità, Architettura, Rischi • Intrusion Detection • Blockchain • Best Practices, ISO 27000, e framework legali (GDPR, eIDAS) • Impareremo: OpenSSL, Packet Filtering, Ethereum, HyperLedger, Apache
- 3. Introduzione • «La parolaSicurezza viene sempre con un’accezione negativa: viene applicata quando le cose non vanno come dovrebbero» [A, pg1] • La sicurezza di un sistema IT (detta anche cybersecurity) deve essere un impegno di tutte le persone che si occupano dello scambio e la memorizzazione di dati e informazioni.
- 4. Introduzione • Gli strumentiper la sicurezza dei dati si sono evoluti nel tempo • Documenti riservati venivano rinchiusi in armadi • Personale selezionato con dei criteri ben definiti
- 5. Introduzione • Con l’avventodei computer, è risultato evidente l’utilizzo di questi sistemi per la memorizzazione e il controllo dell’accesso di documenti riservati • Successivamente i dati sensibili sono stati condivisi (avvento delle reti private e di internet).
- 6. Introduzione • Sicurezza deidati memorizzati (in rest) • Sicurezza dei dati in transito (in transit)
- 7. Che cosa s’intendeper sicurezza? • La vulnerabilità (vulnerability) è il buco nel tetto • La minaccia (threat) è la nuvola carica di pioggia • La pioggia può sfruttare (exploit) la vulnerabilità • Il rischio (risk) è che l’edificio e le sue dotazioni internet possano essere danneggiate finché la vulnerabilità esiste e non viene riparata, ed esiste una probabilità che piova.
- 8. Recap • Sicurezza deidati in transit e in rest • Concetto di Vulnerabilità, Rischio, Exploit, Threat • Concetto di Vettore di Attacco: la modalità di ingresso nel sistema (il «buco»)
- 9. Prima architettura dellasicurezza • La sicurezza è un concetto CrossCutting: interessa tutti gli aspetti della gestione del dato e dell’informazione • Modello ISO/OSI (wiki)
- 10. Architetture • Ogni singololayer dell’architettura del sistema richiede delle misure di sicurezza a se • Nelle reti moderne si usa il protocollo TCP/IP • Architetture superiori hanno gli stessi concetti (SGAM, IIoT)
- 11. Meccanismi, attacchi eservizi • Attacco alla sicurezza: qualsiasi azione che compromette la sicurezza delle informazioni di proprietà dell’organizzazione • Meccanismo di sicurezza: processo progettato perrilevare, prevenire o riparare i danni prodotti da un attacco • Servizio Di Sicurezza: servizio che migliora la sicurezza dei sistemi di elaborazione e trasmissione delle informazioni [B, pg11]
- 12. Attacchi • Sono didue tipi: passivi e attivi • Attacchi passivi: si preoccupano di intercettare o monitorare le trasmissioni. L’obiettivo è di carpire le informazioni che vengono trasmesse. • Sono molto difficili da rilevare • Esempio: packet sniffing, traffic analysis • Attacchi attivi: modificano il flusso dei dati • Esempio: ripetizione, mascheramento, modifica, DoS
- 13. Servizi di Sicurezza •Definizione di X.800: • Autenticazione (utente e dati) • Controllo degli accessi • Segretezza dei dati • Integrità dei dati • Non ripudiabilità • Definizione di ISO 27000: la CIA (Confidentiality, Integrity, Availability) • Ci sono moltissime «*bility»
- 14. CIA • Confidentiality: (exclusivity)si definisce come il servizio che limita chi può accedere a cosa. • Si implementa con il meccanismo di Access Control, e Cifratura • Integrity: si definisce come la correttezza o consistente con lo stato delle informazioni presunto (ogni modifica dei dati non autorizzata è una rottura dell’integrity) • Si implementa con il meccanismo di firme digitali, One-Way Hash Function • Availability: la probabilità di ottenere il servizio richiesto ad un tempo t, per ogni possibile valore di t.
- 15. Meccanismi • Crittografia • Firma •Controllo accessi • Integrità dei dati • Scambio di autneticazione • Riempimento del traffico (creazione di caos) • Controllo dell’instradamento • Uso di una Trusted Third Party
- 16. Meccanismi • Funzionalità fidata(no byzantine) • Etichetta di sicurezza (trust) • Audit Trail
- 17. Esempio: interoperabilità • L’interoperabilitàè definita in tre livelli • Fondazionale (messaggi scambiati, protocollo) • Strutturale (a livello di scambio di dati) • Semantica (a livello di informazione scambiata). • È da considerarsi un esempio di sicurezza?
- 18. Risposta • SI! Seun dato non è interoperabile, non è accessibile (available), quindi la probabilità di ottenere il servizio ad un tempo t>0 è 0. • Si viola la triade CIA • L’interoperabilità è importante in sicurezza
- 19. Due care andDue diligence • Due diligence is the act of investigating and understanding the risks the company faces • A company practices due care by developing and implementing security policies, procedure and standards [A, pg 15] • La sicurezza è di solito regolata dalla legge in maniera abbastanza precisa (ad esempio, General Data Protection Regulation (ex Data Protection Regulation, dagli anni 90) e electronic ID and Advanced Signature, dagli anni 90.
- 20. Mantra: NO securityby obscurity • Mettere in sicurezza un dato con un metodo inventato da noi, e mantenuto segreto, è estremamente debole: • Bisogna essere parecchio bravi affinché il metodo sia robusto • Richiede conoscenza: prima o poi verrà scritto da qualche parte e tecniche di attacco sociali lo rendono disponibile • Il codice si può disassemblare (vedi le vecchie crack delle licenze) • Sempre utilizzare algoritmi pubblici e ben conosciuti da tutti • Security e Privacy by design (cfr. GDPR)
- 21.
- 22.
- 23. Tecniche di Crittografia •La crittografia è un meccanismo per implementare la … ? • È una funzione che trasforma una serie di dati (messaggio in chiaro) in un’altra serie di dati (messaggio cifrato) e li rende accessibili solo a chi conosce un segreto (chiave). • Se la chiave usata per cifrare viene usata per decifrare, si parla di cifrari simmetrici • Se viene usata una chiave differente, asimmetrici.
- 24. Robustezza e attacchi •Come si attacca un sistema crittografico simmetrico? • Analisi Crittografica (basata sulle caratteristiche dell’algoritmo) • Forza Bruta, viene fatta un’analisi sull’intero spazio delle chiavi • Storicamente si usano due tecniche • Sostituzione • Trasposizione • Nella seconda guerra mondiale usate macchine a rotazione • L’analisi crittografica viene solitamente instrumentata con attacchi di tipo passivo
- 25. Analisi • Schema incondizionatamentesicuro: il testo cifrato generato non contiene informazioni sufficienti per determinare in modo univico il relativo test in chiaro • Schema computazionalmente sicuro: iil costo della violazione del testo cifrato supera il valore delle informazioni crittografate, e il tempo richiesto per violare il testo cifrato è superiore alla vita utile delle informazioni • Cercheremo cifrari computazionalmente sicuri.
- 26. Esempio Dimensioni della chiave (bit) Numerodi chiavi possibili 1 crittografia / 𝝁sec 1.000.000 crittografie / 𝝁sec 32 232 = 4,3 × 109 231 𝜇𝑠 = 35 minuti 2,15 millisec 56 256 = 7,2 × 1016 256 𝜇𝑠 = 1142 anni 10,01 ore 128 2128 = 3,4 × 1038 2127 𝜇𝑠 = 5,4 × 1024 anni 5,4 × 1018 anni 168 2128 = 3,7 × 1050 2167 𝜇𝑠 = 5,9 × 1036 anni 5,9 × 1030 anni • DES: 56 bit • AES: 128 / 256
- 27.
- 28. Cifrario di GiulioCesare • Consiste in una sostituzione di ciascuna lettera con altre che occupano k posizioni in più o in meno nell’alfabeto (considerato circolare) • BAH, CAPIRAI. L'ABITO NON FA IL DRUIDO! • EDKFDSLUDLODELWRQRQIDLOGUXLGR • http://www.crittologia.eu/critto/caesar.htm • Come scambiarsi la chiave?
- 29. Decisione • La chiavedi sostituzione era fissata a 3. • Sia E(k, p) l’algoritmo di encryption, k la chiave, 𝑝 ∈ 𝑀, M il testo in chiaro. • 𝐶 = 𝐸 3, 𝑝 = 𝑝 + 3 𝑚𝑜𝑑 26 per cifrare e • 𝑝 = 𝐷 3, 𝐶 = 𝐶 − 𝑘 𝑚𝑜𝑑 26 per decifrare
- 30. Il modulo • Datol’insieme N dei numeri interi, si definisce l’operazione di modulo, che da come risultato il resto della divisione euclidea. Da wiki: • 13 𝑚𝑜𝑑 3 = 1, 13 3 = 4, 13 − 4 × 3 = 1 • Nota: 3 𝑚𝑜𝑑 4 = 3, ¾ = 0, 3 − 4 × 0 = 3, ∀𝑎 𝑚𝑜𝑑 𝑏 ∶ 𝑎 < 𝑏 • Congruenza: • 𝑎 ≡ 𝑏 (𝑚𝑜𝑑 𝑛) se 𝑎 − 𝑏 è multiplo di n, o 𝑎 𝑚𝑜𝑑 𝑛 = (𝑏 𝑚𝑜𝑑 𝑛) • 38 ≡ 14 𝑚𝑜𝑑 12 perché 38-14 = 24, multiplo di 12.
- 31. Esempi • (3 +𝑘) 𝑚𝑜𝑑 26, (9 + 𝑘) 𝑚𝑜𝑑 26, (1 + 𝑘) 𝑚𝑜𝑑 26, (15 + 𝑘) 𝑚𝑜𝑑 26 • K = 2 • E se p = 26? 26 + 2 𝑚𝑜𝑑 26 = 2 • Analisi crittografica: una volta conosciuto E, si attacca di forza bruta. • Che capacità computazionale? Al più 25. Se il testo in chiaro è conosciuto • E se fosse compresso? echo 'ciao' | tr 'A-Za-z' 'C-ZA-Bc-za-b'
- 32. Domande • E seinvece di k si usasse una permutazione? Invece che 25 chiavi, ce ne sarebbero 26!, tantissime • Complesso da attaccare in forza bruta • Crittoanalisi in frequenza (delle lettere. In inglese ERTA) • Conseguente diminuzione dello spazio delle chiavi
- 33. Altri tipi dicifrari • Vigenere, Playfair (usato nella seconda guerra mondiale) • Uso del concetto di chiave ripetuta • One time pad: chiave lunga quanto il messaggio, usata una sola volta. • Se la chiave è casuale, allora il risultato è casuale • Cifrario più sicuro, ma ha due problemi, quali?
- 34. Problemi • Generazione numeri casuali •Distribuzione delle chiavi
- 35. La seconda guerramondiale • Macchine a rotazione (Enigma) • Gli inglesi (bletchley park) usavano la RAF per cercare il testo in chiaro • La necessità computazionale necessaria per indovinare le chiavi Enigma, ha spinto la creazione degli elaboratori di Von Neumann, e dei modelli concettuali di macchine di Turing • Nascono i primi studi moderni di crittografia, applicati ai dati gestiti dagli elaboratori
- 36. Due righe sull’entropia •Se sto leggendo un libro di informatica, qual è la probabilità che ci sia scritto la parola «software»? • Se questo fosse cifrato come abbiamo visto prima, la sua contestualizzazione (la RAF e le sue bombe … ) fornisce accorgimenti per la crittoanalisi • Confusione: nasconde la relazione esistente tra testo in chiaro e tsto cifrato (la RAF non servirebbe più) -> sostituzione • Diffusione: nasconde la ridondanza del testo in chiaro spargendola all’interno del testo cifrato -> trasposizione
- 37. Segretezza • Un cifrariosi dice perfetto se dopo aver intercettato un testo cifrato c l’incertezza a posteriori sul testo in chiaro m è uguale all’intercezza che si aveva a priori. • Un cifrario è sicuro se dato un qualsiasi testo c, per chi non conosce 𝐸 𝑘 −1 e quindi k, pè impossibile trovare m tale che 𝐸 𝑘 𝑚 = 𝑐 • L’informazione I(m) fornita all’arrivo di un messaggio m è tanto più grande quanto più piccola è la probabilità del messaggio stesso. • Che informazione mi da la parola «Drago» in un libro di computer? • L’entropia di Shannon (la misura dell’incertezza), dimostra che OTP è un cifrario sicuro
- 38. Block Ciphers • Finorasi cifrava un bit o un byte alla volta • Cifrari a blocchi: si usa un blocco di testo in chiaro per essere trattato come entità, usato per produrre un blocco di testo cifrato di uguale lunghezza, di 64 o 128 bit (Schema di Feistel)
- 39. Data Encryption Standard •Primo algoritmo usato su scala mondiale (DES) • Adottato nel 1977 dal National Bureau of Standards (oggi NIST) • Block Ciphers • Chiave a 56 bit • Algoritmo Polemico: il suo funzionamento si basava su delle funzioni (chiamate S-Box) che non erano resi pubblici: • Gli utenti non potevano sapere se la struttura interna di DES fosse esente da punti deboli nascosti che potessero consentire alla NSA di decifrare i messaggi senza utilizzare la chiave.
- 40. Punti deboli • Chiavea 56 bit imposta. Rotta nel 1998 con un hardware di 250.000$ • Necessità di conoscere il testo in chiaro • Attacchi Temporizzati: si ottiene informazioni sulla chiave sulla base del tempo impiegato da una data implementazione asvolgere la decrittografia (bit a 0: non c’è corrente).
- 41. Block Ciphers • ConECB, l’attaccante può modificare l’ordine dei blocchi e non ce ne accorgeremmo (modificando la semantica del messaggio). • CBC: Cipher Block Chaining
- 42. OpenSSL • Iniziamo acifrare e decifrare dei testi e vediamo quanto fatto fino qui. • Esercizio 1: ROT13 • Esercizio 2: DES-CBC • Useremo OpenSSL, un tool e una libreria open source utilizzata da qualsiasi sistemista al mondo per operazioni di crittografia
- 43. OpenSSL max@spirit6 ~/Desktop/Corso PIN$ openssl version LibreSSL 2.6.5 Configuration file: openssl.cnf (di solito in /etc) Sintassi dei comandi: • La prima parte è data dal nome del comando stesso, seguito da tutte le opzioni che si intendono specificare, ciascuna separata da spazio • Le opzioni iniziano con un trattino Prendere: wget https://norvig.com/big.txt
- 44. OpenSSL • Cifratura Simmetricain OpenSSL openssl enc args Cifrare con DES openssl enc -des-cbc -in FILECORTO.txt -out corto_des_cbc.enc La password viene usata per generare il vettore di inizializzazione e il salt
- 45. Doppio Encoding • max@spirit6~/Desktop/Corso PIN $ openssl enc -base64 -in FILECORTO.txt | openssl enc -des-cbc -out FILECORTO.b64des • max@spirit6 ~/Desktop/Corso PIN $ openssl enc -d -des-cbc -in FILECORTO.b64des | openssl enc -d -base64 • enter des-cbc decryption password: • (Di solito si fa il contrario)
- 46. Generare Chiavi daPassword • Si usa PBKDF2 (Password Based Key Derivation Function 2) • Rfc 2898 • NIST Special Publication 800-132 • (Note: sia il NIST.gov, che ENISA (European Union Agency for Network and Information Security forniscono lo stato dell’arte da utilizzare nei contesti lavorativi).
- 47. AES • Con DESreso non usabile dalla EFF, è stata pubblicata dal NIST un’altra richiesta di interesse per la creazione di un nuovo algoritmo di cifratura simmetrica standard • Nel 2001 è stato introdotto Advanced Encryption Standard (AES, Rjiandel) • Dopo DES è stato usato 3DES, fino al 2001 (comunque molto lento) • Chiave da 128 a 256 bit
- 48. Esempio (molto empirico) •max@spirit6 ~/Desktop/Corso PIN $ time openssl enc -in big.txt -des-cbc - out big.des real 0m2.922s • max@spirit6 ~/Desktop/Corso PIN $ time openssl enc -in big.txt -des3 -out big.des • enter des-ede3-cbc encryption password: real 0m3.164s • max@spirit6 ~/Desktop/Corso PIN $ time openssl enc -in big.txt -aes-128- cbc -out big.des real 0m2.834s
- 49. Esercizi con OpenSSL(da A. De Santis) • Codificare un file di testo arbitrario on Base64 e vedere il risultato • Codificare un file binario arbitrario con Base64 e vedere il risultato • Scrivere una password in un file, codificarla Base64, inviare il file ad un compagno, e lasciarla decifrare • Cifrare un file arbitrario con DES, identificare un compagno di corso come fidato, e lasciarlo decifrare. Gli altri studenti cercano un modo per attaccarlo
- 50. Esercizi • Usare «ls–al > dir.txt» per generare il file dir1. • Cifrare con DES-ECB, per ottenere dir1.ecb: come si usa? • Cifrare con DES-CBC, che comando si usa? • Cifrare con AES-256-CBC, che comando si usa?