YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=dDomodxK3Pg&index=43&list=PLnKL6-WWWE_VNp6tUznu7Ca8hBF8yjKj2

1. Bezpieczeństwo sieci operatorskich oraz enterprise
w dobie wszechobecnego szyfrowania
Sebastian Pasternacki
Architekt IT, CCIE#17541 & CCDE #2012::9
Cisco Systems / CCIE.PL

5. AGENDA
1. Punkt startowy
2. Przyszłość(?)
3. Co możemy z tym zrobić

6. Prezenter i inne informacje
Sebastian “Seba” Pasternacki
• IT Architect / SE
• Cisco od 08. 2011 / CCIE.PL od 07.2004
• 18 lat w branży; Bydgoszcz/Dublin/Warszawa
• 4*CCIE #17541 / CCDE #2012::9
• Rada Programowa PLNOG
• Housekeeping
• Telefony
• Slajdy
• Pytania
• Ankietki
• Rada PLNOG
• Ikony pomocnicze:
Wzmianka
Quizzzzz

7. Punkt startowy

8. Kryptografia i szyfrowanie widziane dzisiaj
Uwierzytelnianie
• TLS based Protocols
• EAP-TLS
• PEAP
• EAP-FAST
• Hashing
• SHA1
• SHA256/384/512
• Digital Signatures
• Key Negotiation
Prywatność/Poufność
• IPSec
• SRTP
• DTLS
• SSL/TLS
• 802.1AE
• 802.11i (802.11-2012)
• Radius Key-Wrap
Zarządzanie
• SSH
• sFTP
• SCP
• HTTPS
• FTPs

9. Szyfrowanie na wielu warstwach – 802.11i WPA2
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
802.11i

10. Szyfrowanie na wielu warstwach – 802.1AE MACSec
O 14:05 opowiem o tym nieco więcej…
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
MACsec

11. Szyfrowanie na wielu warstwach – IPsec
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
IPsec

12. Szyfrowanie na wielu warstwach – Transport Layer Security
(TLS) ***
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
TLS

13. Szyfrowanie na wielu warstwach – Secure Shell (SSH)
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
SSH

14. Szyfrowanie na wielu warstwach – Secure RTP
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
SRTP

15. Obrona wielowarstwowa - Defense in Depth
IPsec 802.11i
MACsec
TLS SRTP
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
SSH

16. Powody szyfrowania
• „Głośne” włamania
• Prywatność
• Świadomość
• Treść i jej analityka
• Treść i zapobieganie manipulacjom
• Inne…

17. Wielki nacisk na szyfrowanie
• Microsoft promuje TLS z PFS
• Apple żąda więcej bezpieczeństwa
• Producenci przeglądarek agresywnie naciskają
na użycie https
• Problemy ze starszymi wersjami SSL/TLS
powodują migrację do nowszych wersji
• Google, FB, Twitter szyfrują wszystko

18. Let’s Encrypt – certyfikaty dla każdego
https://letsencrypt.org/
Feb 2017 – Issued more than 20M Certificates

20. James Comey, FBI Director
“Armed with lawful authority, we increasingly find
ourselves simply unable to do that which the
courts have authorized us to do”

21. Unikalne
cele
Współdzielone
cele
Urządzenia
Ochrona
urządzeń,
utrzymanie
działania i
jakości usług
Użytkownicy
URL Filtering,
Blokowanie
ściągania
malware
Własność
intelektualna
EN:
Data Loss
Prevention,
Adv.Threats
Infrastruktura
Ochrona
sieci przed
atakami,
utrzymanie
usług
Pilary bezpieczeństwa – Cele SP & Enterprise
Id
Identyfikacja
dla
segmentacji
SP:
Identyfikacja
komercyjna

22. Wyzwanie “The Middle Box”
Service Provider Security Enterprise Security
Rating URL Filtering
Header Insertion File Analysis (Data Loss Prevention, Malware)
Firewall / NAT Application Visibility
IDS / IDP DDOS Application Challenges
Deep Packet Inspection (DPI) Email decryption and analysis
• Sieci SP i EN są mocno zależne od możliwości tzw. Middle box, systemów wewnątrz sieci
• Obecne rozwiązania oferują pełną widoczność warstw L3-L7 i bardzo często nie działają
poprawnie dla ruchu szyfrowanego

23. Przyszłość(?)

24. HSTS
• Zabezpiecza strony HTTPS przeciw atakom “downgrade”
• Serwer Web Server może zasygnalizować klientowi, że tylko HTTPS jest zezwolone
• Używa do tego HTTPS Response Header
• Działa to tak:
• Automatycznie zmienia każdy http:// link na https://
• Jesli bezpieczne połączenie nie może być zapewnione (np. Self Signed Certificate), użytkownik
nie może tego nadpisać/zmienić
• Dla SSL Decryption na proxy, trzeba użyć ważnego certyfikatu CA
“HTTP Strict Transport Security” - http://tools.ietf.org/html/rfc6797

25. Certificate Pinning
MiddleBox or
Intermediate Cert
Apps
Operating System
Browsers
Trusted
Certs
Single
Trusted Cert

26. Certificate Pinning – RFC 7469
• Metoda porównania Certifikatu przedstawionego przez Serwer do ”przechowywanego”
certyfikatu CA na stacji
• Używany również jako metoda weryfikacji czy Klient aplikacji używa najnowszej wersji
• Dotyczy centralnie aktualizowancyh aplikacji łączących się do zdefiniowanych serwerów
• Dwie metody:
• Wykorzystanie statycznej listy aplikacji, w których dany certyfikat CA jest spodziewany jako
podpisujący certyfikat serwera
• Wysłanie “Header”(HPKP) podczas TLS Handshake, aby zasygnalizować, że klient musi użyć
danego klucza publicznego przez określony czas
• Chrome łączący się do gmail.com, Twitter; FF łączący się do mozilla.org
https://src.chromium.org/viewvc/chrome/trunk/src/net/http/transport_security_state_static.json

27. Przykład – Firefox
https://wiki.mozilla.org/SecurityEngineering/Public_Key_Pinning
0: Pinning disabled
1: Allow User MiTM (with a trusted CA)
2: Strict. Always enforced
3: Enforce Test Mode
27

28. Przykład – Firefox
Strict Pinning
28

29. SPDY & HTTP2
• Specyfikacja HTTP/2 bazuje w dużej części na specyfikacjach SPDY & TLS
http://daniel.haxx.se/http2/
• https://www.ietf.org/blog/2015/02/http2-approved/
• https://tools.ietf.org/html/rfc7540

30. • Kompresja nagłówka
• “Prawdziwy” multiplexing
• Re-Use połączeń TCP
• Ważna dla współdzielonych domen (takie samo IP, inne domeny)
• Serwer “pcha” zawartość do klienta
• Priorytetyzacja strumieni
• Format binarny
HTTP/2 – Funkcje i charakterystyka

31. HTTP2 – Binary Format (format binarny)
Network (IP)
Session (TLS)
optional
Transport (TCP)
Application (HTTP2)
Binary Frame
HTTP/1.1
GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.example.com
Content-Type: text/html
Content-Length: 42
{“msg”:”PLNOG18 2017”}
HEADER FRAME
DATA FRAME
Pro: łatwiejsze parsowanie, efektywniejszy transfer danych
Con: Serwer, klient & Gateways muszą rozumieć nowy format

32. HTTP2 and TLS
Multipleksowanie żądań i odpowiedzi w jednym połączeniu TCP
Przeglądarki wymuszają HTTP2 over TLS
• Chrome, Firefox, Safari
• Unikanie fallback code
• Uaktualnienie do HTTP2 z użyciem TLS extension
• Oszczedność z użyciem nagłówka HTTP “Upgrade:”
Czas ładowania strony HTTP2-over-TLS porównywalny do HTTP
http://caniuse.com/#feat=http2

33. • Klient przekazuje listę wspieranych protokołów, a serwer wybiera
jeden z nich
• Wykorzystanie rozszerzenia TLS - ALPN w ramach Hello od klienta
HTTP/2 Negotiation over TLS
First, HTTP/2
Second, SPDY
Third, HTTP/1.1
Application Layer Protocol Negotiation (ALPN)

34. • HTTP/2 zaszyfrowane z TLS
• Binary Format & Header Compressions muszą być parsowane (brak
cleartext)
• Ponowne wykorzystanie połączenia TCP
HTTP/2 wyzwania dla proxy/ngfw

35. • Usunięcie statycznych metod uwierzytelniania
• Użycie DHE / ECDHE z Perfect Forward Secrecy
• Redukcja nadmiarowości z użyciem 1-RTT handshake
• Zejście do handshake “legacy” jeśli klient nie obsługuje
• 0-RTT Session resumption -> Tickets + PSK
• Usunięcie słabych algorytmów non-AEAD Ciphers (CBC),
compression, RC4, MD5, SHA224
• Szyfrowanie większej ilości pól podczas handshake
• Certificate Extensions takie jak CN & SAN
TLS 1.3 – faza draft
https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-tls-tls13-18

36. Częściowy TLS Handshake (TLS 1.0 – 1.2)
TLS Client TLS Server
TLS ClientHello
SNI=www.example.com
TLS ServerHello
Certificate for www.example.net
Session key (encrypted with private key)
Żądany serwer
Rzeczywisty serwer
Można zapobiec deszyfracji jeśli strona jest na while/blacklist

37. TLS ServerHello
Server’s Diffie-Hellman key
{ Certificate for www.example.net }
{ Session key (encrypted with private key)
}
Partial TLS Handshake (TLS 1.3)
TLS Client TLS Server
TLS ClientHello
SNI=www.example.com
Client’s Diffie-Hellman key
Żądany serwer
Rzeczywisty serwer{Zaszyfrowane z DH}

38. • Rozszerzenia CN & SAN zaszyfrowane przez DH
• Możemy wyłącznie bazować SNI przy decyzji o deszyfracji
• SNI podlega atakowi typu spoofing…
TLS 1.3 wyzwania dla proxy/ngfw

39. • Protokół Google celem redukcji opóźnienia
• UDP 80 & 443, skupienie na warstwach 4-5
• Szyfrowanie, kontrola zatorów oraz część funkcji HTTP/2 (stream
handling) przechodzą do QUIC
QUIC
HTTP/2
TLS
TCP
IP
HTTP/2
QUIC
UDP
IP

40. QUIC setup oraz session persistence
Zero RTT setup jest bardzo szybki, natomiast stanowi wyzwanie dla middlebox

41. • HTTP response header
• Alternate-Protocol: 443:quic
• Klient ustanawia połączenia QUIC w tle
• Pełne wsparcie dla Chrome
• Brak cache u klienta dla serwerów QUIC
Ustanowienie połączania QUIC
Client Server
QUIC Connetion
HTTP
QUIC
Alternate-Protocol:
Używając TLS, HTTP response header
będzie zaszyfrowana…
QUICK Connection

42. Wireshark with QUIC
Encrypted...
UDP/443

43. • QUIC jest zawsze zaszyfrowany
• QUIC używa multipleksacji strumienia przez wiele ścieżek
• Może użyć IPv4 i IPv6 równocześnie
• Bez odpowiedniego zrozumienia QUIC, połączenia wyglądają na
niepowiązane połączenia UDP
• QUIC może być zainicjowany zarówno przez klienta, jak i serwer
• Gdzie jest nasze wejście, a gdzie wyjście dla ruchu?
QUIC wyzwania dla proxy/ngfw

44. Malware… też szyfruje

45. Malware… też szyfruje, i to nie tylko dyski
• Większość ruchu C&C jest
zaszyfrowana
• Coraz większa część ruchu
generowana przez malware
używa protokołów innych niż
HTTP(S)
• Pojawił się malware używający
Certificate Pinning

46. No to jesteśmy tutaj…

47. Quizzzzzz
Co możemy z tym zrobić?

48. Co możemy
z tym zrobić

49. Czas na opcje obronne
• Deszyfrowanie
• Analiza ruchu sieciowego DNS,
HTTP
• Modelowanie i Machine
Learning
• ETTA – Enhanced Threat
Telemetry and Analytics
• API w imię kooperacji

50. SSL/TLS Proxy – dobry start, ale czy wystarcza
Client Middle Box Origin Server
Clear
Text
Client Hello
Client Hello
Server Hello, Cert
Server Hello, Middle Box Cert
Key Exchange, Change CipherSpec
Change CipherSpec Finished
Key Exchange, Change CipherSpec
Change CipherSpec Finished
Application DataApplication Data
Alt.
Cert
Trusted

51. Telemetria sieciowa
Distribution/Core
Switch
Access Switch
Endpoint Agent Firewall
Proxy Identity
AD & DNS
Talos
Global Intelligence
Telemetria: zautomatyzowany proces komunikacji umożliwiający przesyłanie zgromadzonych
pomiarów, jak i innych danych, z oddalonych lub niedostępnych punktów oraz przesyłanie ich
do odbiornika celem monitoringu
https://en.wikipedia.org/wiki/Telemetry

52. Używając DNS widzimy bardzo dużo
Wykrywanie:
• Compromised systems
• Command & control callbacks
• Malware & phishing attempts
• Algorithm-generated domains
• Domain co-occurrences
• Newly registered domains
Urządzenie
Authoritative Logs
Recursive DNS Authoritative DNS
root
com.
domain.com.
Wykrywanie:
• Newly staged infrastructures
• Malicious domains, IPs, ASNs
• DNS hijacking
• Fast flux domains
• Related domains
Struktury żądań

53. Wykrywanie “winy”
przez interferencje,
połączenia i wzorce
Nowe modele statystyczne
§ Live DGA prediction
§ Sender rank
Modele statystyczne
§ Spike rank
§ Natural Language Processing rank
§ Predictive IP space
§ DNS, WHOIS & Threat Grid correlations
§ Geo-location & -diversity
§ Co-occurrence
§ Secure rank
§ Live DGA detection
Nowe kategorie
§ Newly Seen Domains
§ Potentially Harmful Domains
§ DNS Tunneling VPN

54. • Wykrycie i podążanie za podejrzanym
• Agregacja
• Model zaufania
• Self learning
• Nauka z dobrym i złym ruchem
Kluczowa długookresowa obserwacja
Modelowanie i Machine Learning
Anomalous
Normal
Unknown
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
RequestHTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request
HTTP(S)
Request

55. Hacked
site
Exploit
kit
Exploit
kit
Payload
c&c

56. Jak to wygląda na “żywo”
Prawdopodobieństwo
Ilość bajtów ruchu DNS (logscale)
Model przewiduje,
że ten punkt jest
mało realny
Obszar wypełniony danymi
z obszarów normalnego
użytkowania
Ten rozkład zmienia się z
czasem dostowując się do
bieżących informacji
Z czasem dane poza
marginesem są
zapomniane
“Zapominanie” jest jedną
z funkcji systemów

57. ETTA – Enhanced Threat Telemetry and Analytics
Q1: Bez deszyfrowania co możemy obserwować?
Netflow
(eg. TCPIP)
Packet
Arrival Times
Sequence of
Packet
Lengths
Byte Entropy
Related
Flows
(eg. DNS)
Q2: Czy machine learning i heurystyka danych z baz zagrożeń polepszą szkuteczność?
Wyniki z 4 dni prób w sieci enterprise (48M flows)?
Known
Attack
Vectors
Blacklisted
IPs
99.76%
Total
Accuracy
115,000
False
Positives

58. ETTA –> Joy
sh$ pcap2flow bidir=1 dist=1 classify=1 malware.pcap > malware.gz
sh$ query.py malware.gz --select "da, dp, p_malware" --where
"p_malware > 0.99"
{
"name": [
{ "da": 86.59.21.38, "dp": 443 , "p_malware": 0.997 }
……
• Joy to BSD-licensed libpcap-based narzędzie pozwalające na wykrywanie podatności, zagrożeń
oraz nieautoryzowanego i niechcianego zachowania
• Analizuje:
• Prawdopodobieństwo dystrybucji bajtów w porcji danych o przepływach, a także entropię
• Rozkład wielkości oraz czasu przybycia ruchu dla TLS
• Dane typu non-encrypted dla TLS, np. lista algorytmów szyfrowania, wybrane algorytmy, długość pola
clientKeyExchange oraz informacje o certyfikatach
• Nazwy, adresy i TTL dla DNS
• Elementy nagłówka HTTP wraz z pierwszymi 8 bajtami HTTP body
https://github.com/cisco/joy

59. Funkcjonalność SPUD – Explicit Path Cooperation
Substrate Protocol for User Datagram
https://tools.ietf.org/html/draft-hildebrand-spud-prototype-03
Middlebox A Middlebox B
Server
Data Path
SPUD Declaration
2
1
3
4

60. Czas na API
eNB SGW
MME
PGW
PCRF
NAT/FW
Internet
Content
Publisher
Proxy
Mediation API
GxGx
SON
Przykłady rozwiązania współpracy operatora Mobile z dystrybutorem treści
(1) Priorytetyzacja ruchu mobile na żądanie
(2) Żądanie do operatora optymalizacji w oparciu o stan kanału komunikacyjnego

61. 61
Podsumowanie

62. Droga do sukcesu…
• Szyfrowanie jest nieuniknione
• Znajomość technik i protokołów używanych
w szyfrowaniu jest kluczowa
• Poznaj i używaj nowe techniki analityczne

64. Sebastian Pasternacki
spastern@cisco.com