Mecanismos de protección

Mecanismos de protección

1. La criptografía estudia, desde un punto de vista matemático, los métodos de protección de la información. Por otro lado, el criptoanálisis estudia las posibles técnicas utilizadas para contrarrestar los métodos criptográficos, y es de gran utilidad para ayudar a que estos sean más robustos y difíciles de atacar.

2. La acción de intentar descifrar mensajes sin conocer la clave de descifrado se conoce como “ataque”. Si el ataque tiene éxito, se suele decir coloquialmente que se ha conseguido “romper” el algoritmo. Existen dos formas de llevar a cabo un ataque

3. Criptografía de clave simétrica

   • Los sistemas criptográficos de clave simétrica se caracterizan porque la clave de descifrado x es idéntica a la clave de cifrado k, o bien se puede deducir directamente a partir de ésta

4. Algoritmos de cifrado en flujo

   • El funcionamiento de una cifrado en flujo consiste en la combinación de un texto en claro M con un texto de cifrado S que se obtiene a partir de la clave simétrica k. Para descifrar, sólo se requiere realizar la operación inversa con el texto cifrado y el mismo texto de cifrado S.
   • Algoritmos de cifrado en bloque
     • En una cifra de bloque, el algoritmo de cifrado o descifrado se aplica separadamente a bloques de entrada de longitud fija b, y para cada uno de ellos el resultado es un bloque de la misma longitud
     • La sustitución consiste en traducir cada grupo de bits de la entrada a otro, de acuerdo con una permutación determinada.
   • Ejemplos de algoritmos de cifrado en bloque
     • DES (Data Encryption Standard). Durante muchos años ha sido el algoritmo más estudiado y, a la vez, el más utilizado. Desarrollado por IBM durante los años 70, fue adoptado en 1977 por el NBS norteamericano (nombre que tenía entonces el actual NIST) como estándar para el cifrado de datos.
     • Triple DES. Aunque a lo largo de los años el algoritmo DES se ha mostrado muy resistente al criptoanálisis, su principal problema es actualmente la vulnerabilidad a los ataques de fuerza bruta, a causa de la longitud de la clave, de sólo 56 bits.
     • AES (Advanced Encryption Standard). Dado que el estándar DES empezaba a quedarse anticuado, a causa sobretodo de la longitud tan corta de sus claves, y el Triple DES no es excesivamente eficiente cuando se implementa con software, en 1997 el NIST convocó a la comunidad criptográfica a presentar propuestas para un nuevo estándar, el AES, que sustituyera al DES. De los quince algoritmos candidatos que se aceptaron, se escogieron cinco como finalistas, y en octubre de 2000 se dio a conocer el ganador: el algoritmo Rijndael, propuesto por los criptógrafos belgas Joan Daemen y Vincent Rijmen.

5. Una firma digital es básicamente un mensaje cifrado con la clave privada del firmante. Pero, por cuestiones de eficiencia, lo que se cifra no es directamente el mensaje a firmar, sino solamente su resumen calculado con una función hash segura

6. Cadenas de certificados y jerarquías de certificación

   • Un certificado nos soluciona el problema de la autenticidad de la clave pública si está firmado por una CA en la cual confiamos, Pero que pasa si nos comunicamos con un usuario que tiene un certificado emitido por una CA que no conocemos?

7. Sistemas de autenticación

   • Uno de los servicios de seguridad que se requiere en muchas aplicaciones es el de la autenticación. Este servicio permite garantizar que nadie ha falsificado la comunicación
     • La autenticación de mensaje o autenticación de origen de datos permite confirmar que el originador A de un mensaje es auténtico, es decir, que el mensaje no ha sido generado por un tercero Z que quiere hacer creer que lo ha generado A. Como efecto adicional, la autenticación de mensaje proporciona implícitamente el servicio de integridad de datos, que permite confirmar que nadie ha modificado un mensaje enviado por A.
     • • La autenticación de entidad permite confirmar la identidad de un participante A en una comunicación, es decir, que no se trata de un tercero Z que dice ser A.
   • Autenticación de mensaje
     • Los códigos de autenticación de mensaje o MAC, basados en claves simétricas.
     • Las firmas digitales, que se basan en la criptografía de clave pública
   • Códigos de autenticación de mensaje (MAC)
     • Un código de autenticación de mensaje o MAC se obtiene con un algoritmo a que tiene dos entradas: un mensaje M de longitud arbitraria, y una clave secreta k compartida por el originador y el destinatario del mensaje. Como resultado da un código CMAC = a(k,M) de longitud fija. El algoritmo MAC debe garantizar que sea computacionalmente inviable encontrar un mensaje M′ = M que de el mismo código que M, y también obtener el código de un mensaje cualquiera sin conocer la clave.
   • Autenticación de entidad
     • La autenticación de entidad se utiliza cuando en una comunicación una de las partes quiere asegurarse de la identidad de la otra
     • La biometría es una disciplina relativamente moderna que es posible que tenga una cierta implantación en un futuro próximo
     • A continuación veremos dos grupos de técnicas que se pueden utilizar para la autenticación de entidad
       • Las basadas en contraseñas (o passwords, en inglés), también llamadas técnicas de autenticación débil.
       • Las basadas en protocolos de reto-respuesta (challenge-response, en inglés), también llamadas técnicas de autenticación fuerte.

8. Contraseñas

   • La idea básica de la autenticación basada en contraseñas es que el usuario A manda su identidad (su identificador de usuario, su nombre de login, etc.) seguida de una contraseña secreta xA (una palabra o combinación de caracteres que el usuario pueda memorizar).
     • Lista de contraseñas en claro La manera más simple de comprobar una contraseña es que el verificador tenga una lista de las contraseñas asociadas a los usuarios, es decir, una lista de pares (A,xA).
     • Lista de contraseñas codificadas Una segunda opción consiste en que en la lista de contraseñas, en lugar de estar guardadas éstas en claro por pares (A,xA), cada una esté codificada con alguna transformación C de manera que no se pueda deducir su valor real

9. Técnicas para dificultar los ataques de diccionario

   • Ocultar la lista de contraseñas codificadas Una primera solución es restringir el acceso a la lista de contraseñas, protegiéndola contra lectura.
   • Reglas para evitar contraseñas fáciles La solución de ocultar la lista de contraseñas codificadas da una seguridad parecida a la de la lista de contraseñas en claro
   • Añadir complejidad a la codificación de las contraseñas Otra solución para dificultar los ataques de diccionario es ralentizarlos haciendo que cada contraseña cueste más de codificar.
   • Añadir bits de sal a la codificación de las contraseñas para variar el resultado del cifrado aun que se utilice la misma clave con el mismo texto en claro, hay la posibilidad de introducir los llamados “bits de sal” para modificar la clave
   • Uso de passphrases La propiedad que aprovechan los ataques de diccionario es que el conjunto de contraseñas que utilizan normalmente los usuarios es un subconjunto muy pequeño de todo el espacio de contraseñas posibles

10. Protocolos de reto-respuesta con clave pública

    • Hay dos formas de utilizar las técnicas de clave pública en los protocolos de reto-respuesta
      • • El reto se manda cifrado con clave pública y la respuesta es el reto descifrado con la correspondiente clave privada.
      • • El reto se envía en claro y la respuesta es la firma del reto.

11. Protección del nivel de red: IPsec

    • La protección a nivel de red garantiza que los datos que se envíen a los protocolos de nivel superior, como TCP o UDP, se transmitirán protegidos. El inconveniente es que puede ser necesario adaptar la infraestructura de la red y, en particular los encaminadores (routers), para que entiendan las extensiones que es preciso añadir al protocolo de red (IP) para proporcionar esta seguridad.
      • La protección a nivel de transporte, por su lado, tiene la ventaja de que sólo se precisa adaptar las implementaciones de los protocolos (TCP, UDP, etc.) que haya en los nodos extremos de la comunicación, que normalmente están incorporadas al sistema operativo o en librerías especializadas.
      • La protección a nivel de aplicación puede responder mejor a las necesidades de ciertos protocolos. Un ejemplo concreto es el del correo electrónico, en el que interesa proteger los datos de aplicación, es decir, los mensajes de correo, más que los paquetes a nivel de transporte o de red.
    • IPsec se basa en el uso de una serie de protocolos seguros, de los cuales hay dos que proporcionan la mayor parte de los servicios
      • El protocolo AH (Authentication Header, RFC 2402) ofrece el servicio de autenticación de origen de los datagramas IP (incluyendo la cabecera y los datos de los datagramas
      • El protocolo ESP (Encapsulating Security Payload, RFC 2406) puede ofrecer el servicio de confidencialidad, el de autenticación de origen de los datos de los datagramas IP (sin incluir la cabecera), o los dos a la vez.

12. El transporte seguro SSL/TLS

    • La capa de transporte seguro que proporciona SSL/TLS se puede considerar dividida en dos subcapas
      • La subcapa superior se encarga básicamente de negociar los parámetros de seguridad y de transferir los datos de la aplicación
      • En la subcapa inferior, estos mensajes son estructurados en registros a los cuales se les aplica, según corresponda, la compresión, la autenticación

13. Redes privadas virtuales (VPN)

    • Las tecnologías de seguridad que permiten la definición de una red privada, es decir, un medio de comunicación confidencial que no puede ser interceptado por usuarios ajenos a la red.
    • • Las tecnologías de encapsulamiento de protocolos que permiten que, en lugar de una conexión física dedicada para la red privada, se pueda utilizar una infraestructura de red pública, como Internet, para definir por encima de ella una red virtual.
    • Dependiendo de la situación de los nodos que utilizan esta red, podemos considerar tres tipos de VPN:
      • VPN entre redes locales o intranets. Este es el caso habitual en que una empresa dispone de redes locales en diferentes sedes, geográficamente separadas, en cada una de las cuales hay una red privada o intranet, de acceso restringido a sus empleados
      • VPN de acceso remoto. Cuando un empleado de la empresa quiere acceder a la intranet des de un ordenador remoto, puede establecer una VPN de este tipo entre este ordenador y la intranet de la empresa
      • VPN extranet. A veces, a una empresa le interesa compartir una parte de los recursos de su intranet con determinados usuarios externos, como por ejemplo proveedores o clientes de la empresa.