Temat nr 7: (INT) Protokoły Internetu, ochrona danych i uwierzytelniania w Internecie. 1. Protokół. Protokół - ścisła specyfikacja działań, reguł jakie podejmują urządzenia komunikacyjne aby ustanowić między sobą połączenia i wymieniać dane. Dzięki temu, że połączenia z użyciem protokołów odbywają się całkowicie automatycznie, typowy użytkownik zwykle nie zdaje sobie sprawy z ich istnienia i nie musi o nich nic wiedzieć. 2. Protokoły Internetu. W celu omówienia protokołów Internetu, w niniejszym opracowaniu skupię się przede wszystkim na modelu warstwowym TCP/IP. Poszczególne warstwy tego modelu odpowiadają konkretnym warstwom modelu ISO/OSI. Rys. 2. 1 - powiązanie modelu warstwowego TCP/IP z ISO/OSI. 1
Przykładowe protokoły dla warstw modelu TCP/IP prezentują się następująco: Rys. 2. 2 Przykładowe protokoły modelu warstwowego TCP/IP a) Warstwa dostępu do sieci model TCP/IP korzysta już z istniejących standardów sieciowych i technologii, np. Ethernet, WiFi. Technologia Ethernet jako metodę dostępu stosuje CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple Access Collision Detection). Protokół ten został opracowany na podstawie protokołu ALOHA. Charakterystyka CSMA/CD: W metodzie CSMA/CD (ang. CSMA Collision Detection) stacje potrafią wykryć kolizję w łączu poprzez jednoczesne nadawanie i nasłuchiwanie Następnie poprzez wymuszenie kolizji (ang. jam) informują inne stacje o kolizji Po losowym czasie ponawiają transmisję Metoda stosowana w technologii Ethernet IEEE 802.3 b) Warstwa Internet podstawowy protokół warstwy Internet to IP (ang. Internet Protocol). Dodatkowo wykorzystywanym protokołem tej warstwy jest ICMP. Charakterystyka protokołu IPv4: protokół IPv4 (jak i IPv6) znajduje się w warstwie 3 modelu ISO/OSI (warstwa sieciowa) protokół bezpołączeniowy, 32 bitowe adresowanie informacje między stacjami wymieniane są bez potrzeby nawiązywania sesji i ustalania jej parametrów, protokół bezpołączeniowy zapewnia prostotę działania ale nie zapewnia niezawodnego dostarczenia danych do odbiorcy (odtworzenia połączenia po awarii), brak kontroli przepływu pakietów. 2
Charakterystyka IPv6: najnowsza wersja protokołu IP, będąca następcą IPv4, do stworzenia nowszej wersji IP przyczynił się problem z kończącą się ilością adresów IPv4 oraz braki protokołu IPv4 w zakresie bezpieczeństwa, konfiguracji, 128 bitowe adresowanie zawiera wsparcie dla wielu nowych mechanizmów sieciowych w zakresie bezpieczeństwa, autokonfiguracji, Protokół ICMP: protokół IP nie zawiera żadnych mechanizmów umożliwiających kontrolę pracy sieci w celu realizacji tych mechanizmów opracowano protokół ICMP (ang. Internet Control Message Protocol) opisany w RFC792 ICMP działa w warstwie sieciowej modelu TCP/IP komunikaty protokołu ICMP przesyłane są wewnątrz datagramów IP protokół ICMP jest wykorzystywany przez programy ping oraz traceroute Protokół ARP (ang. Address Resolution Protocol) jest używany do tłumaczenia adresów internetowych na adresy sprzętowe używane przez sieci lokalne. ARP może pracować z tymi rodzajami sieci, które posiadają mechanizm rozgłaszania. ARP jest protokołem komunikacyjnym pracującym na styku warstw drugiej i trzeciej modelu ISO/OSI, czyli warstwie łącza danych i sieciowej. c) Warstwa transportowa podstawowymi protokołami tej warstwy są: TCP, UDP. Znajdują się one w 4 warstwie modelu ISO/OSI (warstwa transportowa). Porty w protokołach TCP i UDP są używanymi w Internecie do identyfikowania działających procesów sieciowych. Numery portów to liczby naturalne z zakresu od 0 do 65535 (216-1). Numery portów od 0 do 1023 są ogólnie znane (ang. well-known port numbers) i zarezerwowane dla standardowych usług sieciowych. Porty o numerach od 1024 do 49151 mogą być używane po zarejestrowaniu w organizacji IANA. Charakterystyka TCP (ang. Transfer Control Protocol): protokół zorientowany połączeniowo działający w warstwie transportowej modelu TCP/IP, protokół TCP zapewnia niezawodny system transmisji umożliwia sterowanie przepływem, potwierdzanie odbioru, zachowanie kolejności danych, kontrolę błędów, przeprowadzanie retransmisji, wiąże się to z dość skomplikowanym i rozbudowanym sposobem obsługi i dużym nagłówkiem pakietu do nawiązania połączenia TCP wykorzystywana jest procedura three-way handshaking mechanizm przesuwającego się okna (ang. Sliding window) jest używany w TCP do kontroli przepływu (rozmiar okna określa ilość danych, które nadawca może wysłać bez potwierdzenia odbioru od odbiorcy). 3
Charakterystyka UDP (ang. User Datagram Protocol): to protokół bezpołączeniowy nie posiadający mechanizmów sprawdzających poprawność transmisji, protokół UDP jest przeznaczony do transmisji krótkich wiadomości lub danych wymagających szybkiego przesłania. d) Warstwa aplikacji w tej warstwie modelu TCP/IP jest dostępnych wiele protokołów związanych z usługami sieciowymi. Przykładowymi protokołami tej warstwy są: http, SMTP, Telnet, FTP. HTTP (ang. Hypertext Transfer Protocol protokół przesyłania dokumentów hipertekstowych) to protokół sieci WWW. Za pomocą protokołu HTTP przesyła się żądania udostępnienia dokumentów WWW i informacje o kliknięciu odnośnika oraz informacje z formularzy. Zadaniem stron WWW jest publikowanie informacji natomiast protokół HTTP właśnie to umożliwia. HTTP standardowo korzysta z portu nr 80. SMTP (ang. Simple Mail Transfer Protocol) - umożliwia przekazywanie poczty elektronicznej w Internecie. SMTP to prosty, tekstowy protokół, w którym określa się co najmniej jednego odbiorcę wiadomości (w większości przypadków weryfikowane jest jego istnienie), a następnie przekazuje treść wiadomości. Program obsługujący protokół SMTP działa najczęściej na porcie 25. SMTP zaczęto stosować na początku lat 80-tych XX wieku. Istnieje wiele programów pocztowych obsługujących SMTP. Telnet - umożliwia zdalną pracę na komputerze, obsługując odległy terminal w architekturze klient-serwer. Protokół obsługuje tylko terminale alfanumeryczne. Telnet działa domyślnie na porcie 23. Protokół ten odpowiada częściowo 5 i 6 modelu ISO/OSI. FTP (ang. File Transfer Protocol) protokół typu klient-serwer, który umożliwia przesyłanie plików z serwera i na serwer poprzez sieć TCP/IP. Protokół ten odpowiada warstwie 6 i 7 modelu ISO/OSI. Zapewnia przekaz plików między niejednorodnymi urządzeniami i systemami operacyjnymi. Domyślnym portem dla tego protokołu jest nr 21. 3. Protokoły trasowania w routerach ( myślę, że to można pominąć). Jeżeli chodzi o protokoły to można by tu dodać również protokoły routowania(trasowania) wykorzystywane przez routery pracujące w warstwie 3 modelu ISO/OSI (warstwa sieciowa). Protokoły te są używanie do wymiany informacji o trasach między sieciami komputerowymi. W tradycyjnym podejściu wykorzystywana jest informacja tylko o następnym skoku. W trasowaniu wykorzystywana jest tzw. metryka trasowania wartość używana przez algorytmy trasowania do określenia najlepszej ścieżki; czynniki: szerokość pasma, opóźnienie, liczba przeskoków, koszt ścieżki, obciążenie, MTU (rozmiar max datagramu, który można przesłać), niezawodność, koszt. Najbardziej popularnymi protokołami wykorzystywanymi przez routery są: a) OSPF (Open Shortest Path First) wewnętrzny protokół routowania, w swym 4
działaniu wykorzystujący algorytm najkrótszej ścieżki SPF (algorytm Dijkstry). b) RIP (Routing Information Protocol) wewnętrzny protokół routowania, oparty na zestawie algorytmów wektorowych obliczających najlepsze trasy, wyznaczający trasy na podstawie algorytmu Bellmana-Forda 4. Problem ochrony danych w Internecie. Obecnie przy silnym i dynamicznym rozwoju informatyki błyskawiczna wymiana danych o zasięgu globalnym to ogromne oszczędności pieniędzy oraz czasu. Dlatego też przy tak wysokim poziomie rozwoju sieci telekomunikacyjnych bezpieczeństwo transmitowanych danych narażone jest na wiele ataków takich jak: złośliwe oprogramownie: wirusy, konie trojańskie, itp. ataki blokady usług DoS (Denial of Service) oraz DDoS (Distributed DoS) realizowane często przez komputery zombie i sieci botnet SPAM niechciana poczta elektroniczna i inne przekazy Phishing to oszukańcze pozyskanie poufnej informacji osobistej, np. hasła, przez udawanie osoby godnej zaufania, której te informacje są pilnie potrzebne Intruzi - nieupoważniona osoba próbująca włamać się do systemu informatycznego, może działać na poziomie personalnym, firm (szpiegostwo przemysłowe), globalnym (wojna informatyczna) Podstawowymi mechnizmami zapewniającymi poufność są: Stosowanie jako medium transmisyjnego światłowodu zamiast skrętki, dane przesyłane światłowodem są praktycznie niemożliwe do podsłuchania Szyfrowanie przesyłanych danych za pomocą narzędzi kryptograficznych z zastosowaniem algorytmów symetrycznych i asymetrycznych, sieci VPN (budowane są w oparciu o protokół IPSec i SSL) Stosowanie sieci VLAN, pozwalających na ograniczenie ruchu rozgłoszeniowego w sieciach LAN Nowe wersje standardowych usług sieciowych, np. SSH, TLS (SSL), PGP Nie podłączanie do sieci komputerowej systemów przechowujących najistotniejsze informacje Ochrona prawna zabraniająca podsłuchiwania łączy Polityka bezpieczeństwa, szkolenie pracowników Odnośnie samego SSL (ang. Secure Socket Layer) jest on protokołem sieciowym używanym do bezpiecznych połączeń internetowych, który w swym działaniu wykorzystuje algorytm asymetryczny w czasie inicjowania połączenia (przeglądarka generuje losowo klucz sesji, szyfruje go z użyciem klucza publicznego serwera i przesyła go do serwera, serwer za pomocą swojego klucza prywatnego odczytuje klucz sesji) oraz algorytm symetryczny do przesyłania danych (cała transmisja danych między serwerem i przeglądarką jest szyfrowana 5
za pomocą klucza sesji). TLS (ang. Transport Layer Security) jest rozwinięciem protokołu SSL. Połączenie z serwerem WWW poprzez TLS jest oznaczone jako https. W momencie nawiązania połączenia z bezpieczną (stosującą protokół TLS) stroną WWW następuje ustalenie algorytmów oraz kluczy szyfrujących, stosowanych następnie przy przekazywaniu danych między przeglądarką a serwerem WWW. Ze względu na sposób dokonywania autoryzacji TLS jest protokołem scentralizowanym. Jest on oparty o grupę instytucji certyfikujących CA (Certyfing Authorities), które opatrują swoim podpisem certyfikaty poszczególnych serwerów 5. Problem uwierzytelniania. Uwierzytelnianie to proces polegający na zweryfikowaniu zadeklarowanej tożsamości osoby, urządzenia lub usługi biorącej udział w wymianie danych. Rodzaje uwierzytelniania: a) uwierzytelnianie proste oparte o statyczny identyfikator i hasło dostępu. b) Hasła maskowane. c) Oparte o dowód posiadania klucza prywatnego z użyciem kryptografii asymetrycznej (klucze w SSH, certyfikaty). Serwer dysponuje kluczem publicznym klienta. Za pomocą tego klucza, szyfruje pakiet danych i wysyła klientowi. Jeśli ten potrafi rozszyfrować, to znaczy, że dysponuje kluczem prywatnym, czyli że jest tym, za kogo się podaje. d) Tokeny silne uwierzytelnianie, które opiera się na posiadaniu przez użytkownika specjalnego urządzenia elektronicznego. Generują specjalny ciąg cyfr, który jest bezpiecznym potwierdzeniem operacji wykonywanej przez użytkownika. Token jest ściśle powiązany z danym użytkownikiem lub jego kontem. Zwykle tokeny zawierają algorytmy kryptograficzne: algorytm symetryczny, funkcję hashującą, generator pseudolosowy. e) Hasła jednorazowe f) Oparte o biometryczne cechy człowieka (np. odciski palców, kształt dłoni, wygląd tęczówki oka), które pobierane są przez odpowiedni czytnik i porównywane z bazą danych. Źródła: http://www.digipedia.pl/def/doc/id/133088351/name/arp/ - protokół ARP http://pl.wikipedia.org/wiki/uwierzytelnianie - uwierzytelnianie Wykłady dr Krzysztofa Walkowiaka, Technologie sieciowe 1: bezpieczeństwo, Ethernet, Model TCP-IP 6