VPN

Rede Privada Virtual - VPN Eng. Alessandro Coneglian Bianchini [email protected]

Tópicos Abordados       

 

Introdução a VPN Protocolos de Tunelamento Criptografia Infrae Infraestru strutur turaa de de Chave Chave Pública Pública - PKI Introdução IPSec Arquitetura IPSec Protocolos de Segurança da Arquitetura IPSec Intern Internet et Key Exchan Exchange ge – IKE Estudo de Casos

Tópicos Abordados       

 

Introdução a VPN Protocolos de Tunelamento Criptografia Infrae Infraestru strutur turaa de de Chave Chave Pública Pública - PKI Introdução IPSec Arquitetura IPSec Protocolos de Segurança da Arquitetura IPSec Intern Internet et Key Exchan Exchange ge – IKE Estudo de Casos

Introdução a VPN O que é uma VPN?  Para que serve a VPN?  VPN x Link Dedicado  Segurança VPN 

O que é uma VPN? Matriz-SP

192.168.11.3/24

Filial-RJ

192.168.11.2/24

192.168.11.1/24

192. 92.168.1 68.11. 1.44/24 /24

192. 92.168. 168.11 11..5/24 5/24

192.168.90.3/24

Internet Túnel

192.168.90.2/24

192.168.90.1/24

192. 192.16 168. 8.990.4/ 0.4/24 24

192.1 92.168 68..90.5 90.5//24

Para que serve uma VPN? Para transmitir dados privado através de uma rede pública.  A VPN é implementa através de criação de túneis virtuais. 

VPN x Link Dedicado O preço do link dedicado é proporcional a distancia a ser interligada.  A VPN utiliza a capilaridade da Internet para fazer as interligações.  Comparativo...... 

Segurança VPN Autenticidade  Integridade  Confidencialidade  Controle de Acesso 

Protocolos de Tunelamento PPTP  L2TP 

Point-to-Point Tunneling Protocol 

  

 

Desenvolvido por um consórcio US-Robotics, Microsoft, 3Com, Ascend e ECI. Amplamente utilizado em sistemas windows. Encapsulamento feito através do protocolo GRE Autenticação feita através dos protocolos PAP, CHAP e MS-CHAP. Criptografia através do MPPE. Inclui suporte aos protocolos NetBEUI e IPX.

Layer 2 Tunneling Protocol   

Desenvolvido pela Cisco System Herdeiro do PPTP e L2F Algumas características do PPTP são mantidas. Utilização de PPP para acesso remoto  Suporte aos protocolos NetBEUI e IPX 





Não prove mecanismo de encapsulamento e criptografia. Combinado com o IPSec para realização de acesso remoto com segurança.

Criptografia Criptografia de chave simétrica  Criptografia de chave assimétrica 

Criptografia de Chave Simétrica Texto

Este texto é usado para fazer a apresentação no Inatel

• DES • 3DES

Texto Criptografado

Algoritmo de criptografia

Aalsfhaslfd asldashdashdsak dhsadjsahdjashdj asdhsajdhsa

Algoritmo de decriptografia

Texto


Criptografia de Chave Assimétrica Privada

Texto


• RSA

Pública

Texto Criptografado


Aalsfhaslfd asldashdashdsak dhsadjsahdjashdj asdhsajdhsa

Algoritmo de decriptografia

Texto


Infraestrutura de Chave Pública Certification Authority

Certificado Empresa A

Certificado Empresa B

Tipos de VPN VPN Client-to-site  VPN Site-to-site  VPN SSL 

VPN Client-to-site

VPN Site-to-Site

VPN SSL

Introdução ao IPSec Ipsec é um conjunto de Protocolos que definem uma arquitetura e as especificações do serviço de segurança.  Trabalha em dois modos, Transporte e Túnel. 

Modo Transporte Pacote original

Cabeçalho IP

Modo transporte

Cabeçalho IP

Cabeçalho TCP Cabeçalho IPSec

Dados Cabeçalho TCP

Dados

Modo Túnel Pacote original

Modo túnel

Cabeçalho IP

Novo Cabeçalho IP

Cabeçalho TCP

Dados

Cabeçalho Cabeçalho IP IPSec

Cabeçalho TCP

Dados

Arquitetura IPSEC Arquitetura

ESP

AH


Algoritmo de autenticação

DOI

Gerenciamento de Chaves

Políticas

Protocolos de Segurança da Arquitetura IPSec Encapsulation Security Payload – ESP  Authentication Header – AH 

Protocolo ESP Cabeçalho IP

Pacote original

Cabeçalho TCP

Modo transporte

Autenticado

Cabeçalho IP

Cabeçalho ESP

Cabeçalho TCP

Pacote original

Cabeçalho IP

Cabeçalho TCP

Modo túnel

Dados

ESP Trailer

ESP Autenticação

Encriptografado

s

Novo Cabeçalho IP

Dados

Dados

Autenticado

Cabeçalho ESP

Cabeçalho IP

Cabeçalho TCP s

Dados

Encriptografad

ESP Trailer

ESP Autenticação

Protocolo ESP – Cont. SPI Sequence number Protected Data Pad

Pad Length

Next header

Autentication Data

ESP Modo Transporte

ESP Modo Tunnel

IP Header

New IP Header

SPI

SPI

Sequence number

Sequence number

Inicialization Vector

Authentication

Inicialization Vector

TCP Header Encrypted

Encrypted

Data Pad

Pad Length

IP Header TCP Header

Next header

Autentication Data

Data Pad

Pad Length

Next header

Autentication Data

Authentication

Protocolo AH Cabeçalho IP

Pacote original

Cabeçalho TCP

Dados

Autenticado

Modo transporte

Pacote original

Cabeçalho IP

Cabeçalho IP

Cabeçalho de Autenticação

Cabeçalho TCP

Cabeçalho TCP

Dados

Dados

Autenticado

Modo túnel

Novo Cabeçalho IP

Cabeçalho Autenticação

Cabeçalho Cabeçalho IP TCP s

s

Dados

Protocolo AH - Cont. Next header

Payload Length

Reservado

SPI Sequence number Authentication Data AH no Modo Transporte IP Header Next header

Payload Length

Reserved

SPI Authenticated

AH no Modo Túnel

Sequence number

IP Header

TCP Header

Next header

Data

Payload Length SPI

Authenticated

Sequence number IP Header TCP Header Data

Reserved

Diffie-Hellman  







1. O primeiro passo é combinar dois números inteiros (A e B). 2. Cada um (Alice e Bob) escolhem um número inteiro secreto. Alice escolhe o número X e Bob escolhe o número Y. 3. Alice usa a fórmula: Ra = (AX) mod B. 4. Bob usa a fórmula: Rb = (AY) mod B. 5. Alice divulga para Bob que o resultado foi Ra. 6. Bob divulga para Alice que o resultado foi Rb. 7. Alice usa a fórmula seguinte para descobrir a chave privada (PSK): PSK = (RbX) mod B. 8. Bob usa a fórmula seguinte para descobrir a chave privada (PSK): PSK = (RaY) mod B. A partir deste momento, se Alice enviar um email para Bob encriptado por AES-256, utilizando a chave PSK, somente quem souber essa chave (Bob ou Alice) poderá desencriptar o e-mail e ler seu conteúdo.

Exemplo Prático  

 

 



1.Que eles tenham combinado A = 7 e B = 11. 2. Que Alice tenha escolhido X = 6. 3. Que Bob tenha escolhido Y = 3 4. Alice envia para Bob Ra = 4. [Ra = (76) mod 11 => Ra = 4] 5. Bob envia para Alice Rb = 2. [Rb = (73) mod 11 => Rb = 2] 6. Alice calcula PSK = 9. [PSK = (26) mod 11 => PSK = 9] 7. Bob calcula PSK = 9. [PSK = (43) mod 11 => PSK = 9] A chave definida (PSK) é igual a 9.

Descobrindo a chave Para descobrir a chave calculada, é preciso utilizar a fórmula: PSK = (AX*Y) mod B.  Como vocês podem ver, as combinações de pares X e Y são infinitas e é muito difícil que alguém consiga descobrir os dois números. 

Modelo

DH Group 1: 768-bit group DH Group 2: 1024-bit group DH Group 5: 1536-bit group

Internet Key Exchange - IKE 

É um protocolo híbrido baseado em framework, definido pelo Internet Security Association and Key Manengement Protocol - ISAKMP

ISAKMP 

É implementado como parte de dois protocolos de gerenciamento de chave OAKLEY, desenvolvido por Hilare Orman (criptografista da Universidade do Arizona), e SKEME, protocolo de troca de chave desenvolvido por Hugo Krawczyk, também criptografista.

Protocolo ISAKMP Initiator Cookie

Responder Cookie

Next Payload

Major Version

Minor Version

Message ID

Message Length

Exchange Type

Flag

ISAKMP – Interligação de Payload Initiator Cookie

I S A K M P

Responder Cookie

KE

0

KE Payload

Exchange Type

Flag

Message ID

Total Message Length

Nonce

0

KE Payload Lenght KE Payload

KE Payload Data

0

0

Nonce Payload Data

H E A D E R

Nonce Payload Lenght Nonce Payload

ISAKMP – Troca de Chave 

O ISAKMP descreve duas fases separadas de negociação. Na primeira, os terminais se autenticam e estabelecem um canal seguro entre eles.  Na segunda, utilizam autenticação e o canal seguro criado pela primeira fase serve para a negociação de serviços de segurança de diferentes protocolos. 

Métodos de Autenticação Preshared Key  Digital Signatures 

Digital Signature Algorithm (DSA)  Rivest Shamir Adelman (RSA) 



Nonces

Geração da Chave Primária •

Para autenticação com preshered key , 

•

Para autenticação com assinatura, 

•

SKEYD=PRF (preshared-key Ni | Nr ) SKEYD=PRF (Ni | Nr, g xy )

Para autenticação com nonce 

SKEYD=PRF (hash Ni | Nr, CKY-1 CKY-R )

Derivação da Chave Primária SKEYID_d, usada no IPSEC SA; SKEYD_d = PRF(SKEYD, gxy | CKY-I | CKY-R | 0)

SKEYID_a,

usada para prover integridade aos dados e autenticação de origem para as mensagens IKE; SKEYD_a = PRF(SKEYD, SKEYD_d | gxy | CKY-I | CKY-R | 1)

SKEYID_e,

do IKE.

usada para criptografar as mensagens

SKEYD_e = PRF(SKEYD, SKEYD_a | gxy | CKY-I | CKY-R | 2)

Fases do IKE 

Fase 1 Main Mode  Agressive Mode 



Fase 2 

Quick Mode

Exemplo Preshared Key

•

Iniciador

Respondedor

Cabeçalho,SA

Cabeçalho,SA

Cabeçalho,KE,Nonce

Cabeçalho,KE,Nonce

Cabeçalho, IDi,Hash

Cabeçalho, IDr,Hash

hash do iniciador: HASH-I = PRF(SKEYD,gi | gr | CKY-I | CKY-R SA-offer | ID-I);

e o

R).

hash do respondedor: HASH-R = PRF(SKEYD,gr | gi | CKY-R | CKY-R SA-offer | ID-

Estudo de Caso Estudo de caso VPN LAN-to-Lan Site A

Site B

Gateway VPNA 192.168.11.2/24

Gateway VPNB 200.204.200.120/26 ADSL512K/128K

192.168.11.5/24

Internet(ADSL)

200.171.161.54

192.168.90.2/24

ADSL256K/128K

192.168.90.5/24

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0x0000000000000000 Next payload: Security Association (1) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...0 = No encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 176 Security Association payload Next payload: NONE (0) Length: 148 Domain of interpretation: IPSEC (1) Situation: IDENTITY (1) Proposal payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 136 Proposal number: 0 Protocol ID: ISAKMP (1) SPI size: 0 Number of transforms: 4 Transform payload # 0 Next payload: Transform (3) Length: 32

Transform number: 0 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5) Transform payload # 1 Next payload: Transform (3) Length: 32 Transform number: 1 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): SHA (2) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5) Transform payload # 2 Next payload: Transform (3) Length: 32 Transform number: 2 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): SHA (2) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): Alternate 1024-bit MODP group (2) Transform payload # 3 Next payload: NONE (0) Length: 32 Transform number: 3 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): Alternate 1024-bit MODP group (2)

200.204.200.120

200.171.161.54

Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Security Association (1) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...0 = No encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 80 Security Association payload Next payload: NONE (0) Length: 52 Domain of interpretation: IPSEC (1) Situation: IDENTITY (1) Proposal payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 40 Proposal number: 0 Protocol ID: ISAKMP (1) SPI size: 0 Number of transforms: 1 Transform payload # 0 Next payload: NONE (0) Length: 32 Transform number: 0 Transform ID: KEY_IKE (1) Life-Type (11): Seconds (1) Life-Duration (12): Duration-Value (3600) Encryption-Algorithm (1): 3DES-CBC (5) Hash-Algorithm (2): MD5 (1) Authentication-Method (3): PSK (1) Group-Description (4): 1536 bit MODP group (5)

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Key Exchange (4) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...0 = No encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 244 Key Exchange payload Next payload: Nonce (10) Length: 196 Key Exchange Data Nonce payload Next payload: NONE (0) Length: 20 Nonce Data

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Key Exchange (4) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...0 = No encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 244 Key Exchange payload Next payload: Nonce (10) Length: 196 Key Exchange Data Nonce payload Next payload: NONE (0) Length: 20 Nonce Data

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Identification (5) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...1 = Encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 60 Encrypted payload (32 bytes)

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Identification (5) Version: 1.0 Exchange type: Identity Protection (Main Mode) (2) Flags .... ...1 = Encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x00000000 Length: 60 Encrypted payload (32 bytes)

Modo Rápido (quick mode) Iniciador

respondedor

Cabeçalho,HASH1,SA,Ni [,KE] [,Idci,Idcr] Cabeçalho,HASH2,SA,Nr [,KE] [,Idci,Idcr] Cabeçalho,HASH3

HASH1=PRF(SKEYID_a, M-ID | SA | Ni | [KE] [| IDci | IDcr]) HASH2=PRF(SKEYID_a ,M-ID | Ni | SA | Nr| [KE] [| IDci | IDcr]) HASH3=PRF(SKEYID_a, 0| M-ID | Ni | Nr| )

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags .... ...1 = Encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x60B914E0 Length: 380 Encrypted payload (352 bytes)

200.204.200.120

200.171.161.54

Internet Security Association and Key Management Protocol Initiator cookie: 0x4CC6A1AEDF49CC83 Responder cookie: 0xAF256C2903459977 Next payload: Hash (8) Version: 1.0 Exchange type: Quick Mode (32) Flags .... ...1 = Encryption .... ..0. = No commit .... .0.. = No authentication Message ID: 0x243F6037 Length: 380 Encrypted payload (352 bytes)

200.204.200.120

200.171.161.54


200.204.200.120

200.171.161.54


200.204.200.120

200.171.161.54


200.204.200.120

200.171.161.54


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