Security (beveiliging) Erik Poll

Transcriptie

1 Security (beveiliging) Erik Poll

2 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

3 INTRO SECURITY

4 Wat is security? controlling access to resources OS moet de beheerde resources beschermen tegen ongeoorloofd gebruik

5 Welke resources moet t OS beschermen? processor geheugen I/O devices, bijv disks printers programma s data

6 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!

7 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

8 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.

9 Security steeds groter probleem! Steeds meer gevoelige gegevens en diensten electronisch en on-line Computersystemen steeds kwetsbaarder, door Toenemende complexiteit Toenemende connectiviteit (netwerken)

10 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

11 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

12 Security Objectives: CIA Confidentiality (geheimhouding) Geen ongeautoriseerd lezen van gegevens Integrity (integriteit) Geen ongeautoriseerd wijzingen van gegevens Availablity (beschikbaarheid) Systeem beschikbaar voor legitieme gebruiker dwz geen Denial-of-Service attack

13 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

14 Hoe realiseer je security? (AAAA) Authentication 1. Identificeer gebruikers Access control 1. Zeg wie wat mag en controleer dit Auditing & Actie 1. Kijk of er (toch) niks misgaat 2. En zoja: onderneem actie hiertegen

15 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.

16 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

17 AUTHENTICATION

18 Authentication Identificatie dmv iets wat je hebt, bent, of weet Sleutel Gezicht, stem, vingerafdruk, iris (biometrie) Handtekening, password of een combinatie hiervan Paspoort + gezicht, smartcard + pincode.

19 Passwords Gebruikelijkste manier van authenticatie Vaak een zwakke schakel: Passwords zijn vaak makkelijk te raden Password worden niet geheim gehouden

20 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

21 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?

22 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

23 Hoe slaat OS passwords op? Encrypted password file, dwz passwords ge-encrypt opgeslagen, als (uid, encrypt key (pwd)) Bij inloggen, password worden 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.

24 Hoe slaat OS passwords op? Hashed password file, dwz passwords gehashed (met secure hash), als (uid,hash(pwd)) Bij inloggen, ingetikt password wordt 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

25 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

26 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 26 6 is veel kleiner dan 2 256!

27 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?

28 Iets anders wat mis kan gaan... Bekende security flaw bij password checking op TENEX OS Kijk hoe snel een fout password wordt verworpen Leidt hieruit af eerste karakter goed was Herhaal dit voor volgende karakters Hier is responsetijd een zgn. hidden channel dat informatie lekt.

29 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!

30 ACCESS CONTROL

31 Access Control Specificeren van access rechten Controleren (enforcen) van access rechten, dwz. controle vooraf/tijdens executies Auditing dwz. controle achteraf

32 Access Control Matrix van welk subject (user/proces) aan welk object (programma/file) mag komen file1 file2 a.out root rw rw rwx anne rw rw rwx bob r - x

33 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.

34 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

35 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

36 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

37 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

38 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

39 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

40 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 kan iedereen queries op de roosterdatabase uitvoeren.. Dit heeft security risico's, nl. als er bugs in deze programma s zitten

41 WAT KAN ER ALLEMAAL MISGAAN?

42 Beruchte security problemen Bekijk vers gealloceerd geheugen of diskruimte, en kijk of hier interessante informatie staat

43 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

44 Buffer overflows aka stack overflow, smashing the stack De allergrootste bron van security holes Kijk maar eens op 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

45 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

46 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

47 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..za..z] in invoer toe

48 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.

49 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

50 Trusted Computer Base (TCB) Voorbeeld: internet bankieren met smartcard en speciale smartcard lezer Waarom niet een smartcard lezer ingebouwd in de PC?

51 Malware (malicious code) trapdoor logic bomb Trojan horse virus vroeger: op floppy s nu: macros (word,vsb) in attachments worm heeft geen carrier nodig, in tegenstelling tot virus downloadable code (Java applets in browser)

52 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)

53 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

54 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 level lezen no write down: subject mag enkel objecten van hoger of gelijk level schrijven beschermen tegen Trojan horse attacks

55 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

56 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

57 CRYPTOGRAFIE

58 Netwerken Security problemen erger door netwerken Speciaal probleem: geheimhouding van gegevens over netwerken

59 Inloggen over netwerk stuur password ongecodeerd over net rlogin, telnet one time passwords erg onhandig stuur password gecodeerd over net slogin, ssh Maar: hoe verspreiden we de sleutels?

60 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

61 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

62 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

63 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...

64 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

65 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

66 Aanbevolen literatuur over security Security Engineering, van Ross Anderson Secret & Lies, van Bruce Schneier Kijk ook eens op bugtraq