Security (beveiliging) Erik Poll
Overzicht ● Intro computer security ● Authentication ● Access Control ● Wat kan er allemaal misgaan ? – Buffer overflow, trojan horses, … ● Netwerken & cryptografie ● Volgende week ook: inbraak op ‘t UCI
INTRO SECURITY
Wat is security? ● ● “controlling access to resources” OS moet de beheerde resources beschermen tegen ongeoorloofd gebruik
Welke resources moet ‘t OS beschermen? ● processor ● geheugen ● I/O devices, bijv – disks – printers ● programma’s ● data
Waartegen moet OS beschermen? ● Van het OS willen we bescherming van – van OS tegen gebruikers – van gebruikers tegen zichzelf – – ● van (al dan niet kwaadwillende) gebruikers tegen elkaar alles tegen kwaadwillenden van buiten Niet alleen in multi-processing of multi-user omgeving, maar ook in single-user/single process omgeving!
Wat we al gezien hebben aan security: ● Kernel vs user mode (in hardware) ● het begrip proces – – ● scheduling controleert access tot CPU PCB controleert access tot files, geheugen, … virtual memory: paging, segmentation (deels in hardware) – ● controleert access tot geheugen file systemen, met rwx permissies – controleer access tot disk
Security in OS abstracties ● ● Algemeen: security onderdeel van abstracties die OS gebruikt Bijvoorbeeld: – User kan naar file schrijven, waarvoor lowlevel schrijfinstructie aan disk gegeven wordt. Maar user mag niet rechtstreeks op disk schrijven dmv deze low-level instructie, en dit zou een security probleem zijn.
Security steeds groter probleem! ● ● Steeds meer gevoelige gegevens en diensten electronisch en on-line Computersystemen steeds kwetsbaarder, door – Toenemende complexiteit – Toenemende connectiviteit (netwerken)
De realiteit ● “The only system which is truly secure is one which is switched off and unplugged, locked in a titanium lined safe, buried in a concrete bunker, and surrounded by nerve gas and very highly paid armed guards. Even then, I wouldn't stake my life on it” – Prof. Gene Spafford
Waarom is security moeilijk ? ● ● Toenemende complexiteit, waar security maar zo sterk is als de zwakste schakel Security fouten lastig te ontdekken: – ● Bijv: printer die niet werkt leidt snel tot klachten, maar printer waar gratis geprint kan worden niet. Gebruikers - en sysadmins – vinden security maar lastig. – Bijv: afzetten security-features, of werken als root/superuser/administrator
Security Objectives: CIA ● Confidentiality (geheimhouding) – ● Integrity (integriteit) – ● Geen ongeautoriseerd lezen van gegevens Geen ongeautoriseerd wijzingen van gegevens Availablity (beschikbaarheid) – Systeem beschikbaar voor legitieme gebruiker dwz geen Denial-of-Service attack
Security Objectives ● Integrity is vaak belangrijker dan confidentiality. Bijv: – – ● banksaldo's, tentamencijfers, . . . , hele OS en alle data na inbraak op computer! Privacy bijzonder geval van confidentiality, nl. voor persoonlijke gegevens
Hoe realiseer je security ? (AAAA) Authentication 1. Identificeer gebruikers Access control 2. Zeg wie wat mag en controleer dit Auditing & Actie 3. Kijk of er (toch) niks misgaat 4. En zoja: onderneem actie hiertegen
Security in fysieke wereld wordt ongeveer net zo gerealiseerd, bijv: 1. Wie laat je je huis/kamer binnen? 2. Wat mag iemand in je huis ? 3. Kijk af en toe of er geen ramen zijn ingeslagen, of waardevolle spullen ontbreken. 4. Zoja: verander sloten, koop rolluiken, etc. en bel de politie & de verzekering. Maar er zijn essentiele verschillen! Met name: nadruk op 3 en 4.
Terminologie Stallings noemt authentication – “user oriented access control” – “gebruikersgerichte toegangscontrole” en access control – – “data oriented access control”, “gegevens gerichte toegangscontrole” maar deze terminologie is niet standaard
AUTHENTICATION
Authentication ● Identificatie dmv iets wat je hebt, bent, of weet – – Gezicht, stem, vingerafdruk, iris (biometrie) – ● Sleutel Handtekening, password of een combinatie hiervan – Paspoort + gezicht, smartcard + pincode.
Passwords ● Gebruikelijkste manier van authenticatie ● Vaak een zwakke schakel: – Passwords zijn vaak makkelijk te raden – Passworden niet geheim gehouden
Problemen met passwords (1) ● Meestal makkelijk te raden ● Daarom brute force/dictionary attack mogelijk ● Bescherming hiertegen: – beperk aantal pogingen ● – maar dit maakt Denial-of Service attack mogelijk, als je de usernamen kent vertraag inloggen - houd gebruikers aan password policy
Problemen met passwords (2) Passwords worden niet geheim gehouden – verteld aan anderen, opgeschreven – in scriptjes, password managers gezet – – onge-encrypt over netwerk verstuurd bij remote inloggen verklapt door social engineering tricks ● bijv. tik jij altijd ctrl-alt-del in voor je inlogt op een machine in een PC zaal hier ?
Hoe slaat OS passwords op? Plaintext password file, – dwz passwords “in the clear” opgeslagen, als (uid, pwd) – Sterke access control cruciaal ! – Ook voor backup tapes. . . – Root kan alle passwords lezen
Hoe slaat OS passwords op? Encrypted password file, – – dwz passwords ge-encrypt opgeslagen, als (uid, encryptkey(pwd)) Bij inloggen, passworden ge-decrypt en vergeleken met ingetikt password Password nooit unge-encrypt op disk, maar wel onge-encrypt in memory Root kan waarschijnlijk nog steeds alle passwords lezen.
Hoe slaat OS passwords op? Hashed password file, – – dwz passwords gehashed (met secure hash), als (uid, hash(pwd)) Bij inloggen, ingetikt passwordt ook gehashed en verleken met hashed password Password nooit un-geencrypt op disk en nooit un-encrypt in geheugen Zelfs root, of inbreker met toegang tot password file, kan niet alle passwords lezen
Secure hash – – Een secure hash is een functie f waarvan het moeilijk is de inverse f-1 te berekenen Dwz gegeven y, is het moeilijk een x te vinden zdd f(x)=y De enige manier om dit te doen is alle mogelijke x te proberen en als x bijv. een 256 bits woord is, dan is dat (nog!) niet feasible
Hashed password file Stel je hebt access tot hashed password file. Hoe kom je achter de passwords ? ● Dictionary attack: hash waarschijnlijke passwords en vergelijk resultaat met gehashde passwords in file ● – Eg alle strings met [a. . z] met lengte < 6 – NB 266 is veel kleiner dan 2256 !
Salted hashed password file Bescherming tegen dictionary attack: salt ● ● Ipv (uid, hash(pwd)) slaan we (uid, hash(pwd, salt)) op in password file, waar salt voor elke entry in password file een andere maar bekende waarde is (bijv de uid zelf) Waarom/hoe beschermt dit tegen dictionary attacks?
Iets anders wat mis kan gaan. . . ● Bekende security flaw bij password checking op TENEX OS – Kijk hoe snel een fout passwordt verworpen – – ● Leidt hieruit af eerste karakter goed was Herhaal dit voor volgende karakters Hier is responsetijd een zgn. hidden channel dat informatie lekt.
Alternatieven voor passwords ● Smartcards – ● bijv. gebruikt voor Internet bankieren Biometrie: herkenning van vingerafdruk, iris, gezicht, stem, oor, . . . – Hot topic tegenwoordig, maar niet zonder beperkingen en nadelen !
ACCESS CONTROL
Access Control ● Specificeren van access rechten ● Controleren (enforcen) van access rechten, – ● dwz. controle vooraf/tijdens executies Auditing – dwz. controle achteraf
Access Control ● Matrix van welk subject (user/proces) aan welk object (programma/file) mag komen file 1 file 2 a. out root rw rw rwx anne rw rw rwx bob r - x
Access Control ● Gigantische tabel nodig. Daarom organisatie per rij of kolom: – – Access Control List (ACL): zeg per object wie er aan mag komen. Meest gebruikelijk. Capability List: per user/proces: zeg waar-ie aan mag komen. Voorbeeld: paging.
Access control in UNIX/Linux ● ● Gebruiker heeft user-id en group-id File heeft owner en group, en rwxpermissies voor owner, group, other • rw-r--r-- erikpoll sos tentamen. tex
Access control in UNIX: setuid ● ● Executable kan zowel als object als subject gezien worden setuid maakt de user-id van een proces gelijk aan de eigenaar vd executable – – ● setuid proces heeft rechten van eigenaar van file ipv rechten van user die proces aanroept Notoire bron van security gaten In nieuwere UNIX & Linux systemen: fijnere controle mbv capability tickets
Access control in Windows-2000 ● Elk process heeft een access token, met – User-id (SID) – Groups-id's – ● Default access control list, voor objecten gecreerd door dit proces Elk object heeft een security descriptor, – Welke operaties toegestaan voor welke SID's – Welke operaties geaudit worden
Waar kan access control misgaan ? ● In de specificatie ervan: – vergissing in access control matrix ● – kloppen de permissies in /home/itt/erikpoll wel? onbewust verlenen van permissies, bijv door ● op attachment te klikken ● software te downloaden en executeren
Waar kan access control misgaan ? ● Gebruikers (en systeembeheerders!) vinden access control maar lastig, en zetten het daarom af – bijv: door processen als root te draaien
Waar kan access control misgaan ? ● Door software bugs, met name in – – ● kernel code setuid programma’s of in andere code waarmee een gebruiker tijdelijk (meer) rechten mee kan verkrijgen, bijv. cgi-bin scripts of SQL queries via webpagina’s
Fundamenteel en overmijdbaar risico: – User moet programma’s kunnen opstarten die meer permissies hebben dan user zelf, bijv. ● ● ● – User mag password wijzingen; hiervoor wordt in password file geschreven. Iedereen mag in proberen te loggen; hiervoor wordt de passwork file gelezen. Via www. cs. kun. nl/rooster kan iedereen queries op de roosterdatabase uitvoeren. . Dit heeft security risico's, nl. als er bugs in deze programma’s zitten
WAT KAN ER ALLEMAAL MISGAAN ?
Beruchte security problemen ● Bekijk vers gealloceerd geheugen of diskruimte, en kijk of hier interessante informatie staat
Beruchte security problemen ● symbolic links zijn bron van ellende – – – ● zet symbolic link “core” naar /etc/password en crash een root proces lpr –r en zet symbolic link om tijdens printen race condities: mkdir niet atomair; link nieuwe dir naar /etc/password tijdens executie mkdir buffer overflows, – liefst in deamons: sendmail, finger
Buffer overflows ● aka “stack overflow”, “smashing the stack” ● De allergrootste bron van security holes – – ● ● Kijk maar eens op www. cert. org/advisories Recente voorbeelden: Slammer, Blaster worms Idee: geef een system call een idioot lange parameter om stack te overschrijven Als hier niet op gechecked wordt, kun je willekeurige code in kernel mode uitvoeren
Buffer overflows ● Moraal: controleer parameters! Bijv. gebruik bijv. nooit gets(buffer, file) // lees string uit file tot end-of-line // en schrijf deze naar buffer maar altijd fgets(buffer, n, file) // idem, maar max n karakters
Buffer overflows ● ● Buffer overflows zijn mogelijk in C en C++ omdat deze talen niet aan array bounds checking doen Moderne talen, als Java en C#, doen dit wel, wat buffer overflows uitsluit
Gebrekkige input validation ● Rare input waar niet op gecontroleerd wordt is vaak een bron van security holes. Bijv – – ● geef filenaam “bla. txt; rm%20/etc/passwd” aan cgi-bin scriptje dat file upload geef usernaam “ `OR 1=1 ” aan web applicatie die SQL query uitvoert Check altijd op dit soort rare invoer, – bijv. sta enkel [a. . z. A. . Z] in invoer toe
kernel bloating ● Bugs in OS kernel de bron van security holes ● Moraal: houdt de kernel klein ● Helaas gebeurd het tegenovergestelde: kernel bloating, waar juist veel code in kernel mode moet draaien, – – zowel in UNIX/Linux als in Windows Bijv. in Windows, device drivers zijn onderdeel vd kernel.
Trusted Computer Base (TCB) ● ● TCB is dat deel van een systeem waar je op vertrouwt OS kernel is onderdeel van TCB Omdat er zoveel mis kan gaan: houd de TCB zo klein mogelijk NB: trusted betekent “je vertrouwt het”, niet “je kunt het vertrouwen”
Trusted Computer Base (TCB) ● ● Voorbeeld: internet bankieren met smartcard en speciale smartcard lezer Waarom niet een smartcard lezer ingebouwd in de PC?
Malware (malicious code) ● trapdoor ● logic bomb ● Trojan horse ● virus – – ● vroeger: op floppy’s nu: macros (word, VSB) in email attachments worm – ● heeft geen carrier nodig, in tegenstelling tot virus downloadable code (Java applets in browser)
Trojan Horse ● ● ● Gebruiker draait programma – met zijn access rights – met (verborgen) ongewenst gedrag Een probleem bij alle gedownloade code (Ook mogelijk zonder dat de gebruiker er erg in heeft: bijv. zet een executable ls in je home directory en klaag bij CNCZ dat er iets mis is met je homedir)
Beroemde backdoor & Trojan Ken Thompson (Turing Award lecture) 1. Backdoor in login. c If (name==”ken”) {don't check password; log in as root; 2. Code in C-compiler (trojan horse) om backdoor toe te voegen bij (her)compilatie van login. c 3. Code in C-compiler om dit (2&3) toe te voegen bij (her)compilatie van C-compiler NB trust is transitive
Mandatory Access Control ● ● ● Ipv discretionary access control Ontneem gebruiker vrijheid om permissies te geven bij multi-level security (bijv. public, secret, topsecret) kan de * property – no read up: subject mag alleen objecten van lager of gelijk – no write down: subject mag enkel objecten van hoger of gelijk level lezen level schrijven beschermen tegen Trojan horse attacks
Reference monitor ● ● ● trusted system dat mandatory access control policy enforcet in setting met multi-level security populair in defensie toepassingen zo’n trusted system is natuurlijk onderdeel van TCB
Security design principles ● keep it simple! ● principle of least privilige – – ● default is no access geef proces de minimum rechten die echt nodig zijn check for current permission – TOCTOU (time-of-creation vs time-of-use) ● maak ontwerp publiek (Kerckhoffs principle) ● maar: hou security acceptabel voor gebuikers
CRYPTOGRAFIE
Netwerken ● ● Security problemen erger door netwerken Speciaal probleem: geheimhouding van gegevens over netwerken
Inloggen over netwerk ● stuur password ongecodeerd over net – ● one time passwords – ● rlogin, telnet erg onhandig stuur password gecodeerd over net – slogin, ssh – Maar: hoe verspreiden we de sleutels?
Symmetrische Cryptografie ● Bijv – – ● ● DES (Data Encryption Standard, 56 bit key) AES (Advanced ~, 128, 192, 256 bits key) Coderen en decoderen met dezelfde sleutel, die zender en ontvanger weten Probleem: aantal sleutels, verspreiden ervan, en geheimhouden ervan
Public-Key Cryptografie ● Oftewel assymmetrische crypto ● Bijv RSA, gebruikt in PGP, ssh ● Openbare, publieke, sleutel voor codering, ● Geheime, privé, sleutel voor decodering ● Voordelen – publieke sleutel kan over netwerk – ook te gebruiken voor authenticatie
Public Key ● Nadeel van public key crypto: traag! ● Daarom – – ● gebruik eerst public key crypto om symmetrische sleutel te versturen gebruik daarna de symmetrische sleutel aka session Bijv. gebruik RSA om DES session key af te spreken
Security nooit beter dan zwakste schakel ● Pas op: zwakste schakel van de veiligheid van crypto is mogelijk (waarschijnlijk? ) de opslag van de cryptographic keys op een filesysteem. . .
Humans are incapable of securely storing high-quality cryptographic keys, and they have unacceptable speed and accuracy when performing cryptographic operations. They are also large, expensive to maintain, difficult to manage, and they pollute the environment. It is atonishing that these devices continue to be manufactured and deployed. But they are sufficently pervasive that we must design our protocols around their limitations – Kaufman, Perlman, and Speciner
Smart cards ● Mini computertje, met geheugen (om bijv. sleutels op te slaan) en rekencapaciteit (voor de/encryptie), zeer beperkte I/O, en heel simpel OS ● Simpeler dan PC, dus more secure ● Goede opslagplek voor sleutels ● Gebruikt in SIMs, bankpas, paspoort, . . . ● tamper-resistant Trusted Platform
Aanbevolen literatuur over security ● Security Engineering, van Ross Anderson ● Secret & Lies, van Bruce Schneier ● Kijk ook eens op – www. cert. org/advisories – bugtraq
Скачать презентацию Security beveiliging Erik Poll Overzicht Intro
76768c67a2c13b15e33c399138fda3cc.ppt