Perché il wireless?

Corso di Laurea in Scienze dell’InformazioneCorso di SicurezzaProf. Luciano MargaraA.A. 2006 / 2007Aspetti di sicurezza dei protocolli per wireless15 maggio 2007di Tommaso Dionigidionigit@csr.unibo.it

Perché il wireless? Soddisfa la necessità primaria di una società basata sull’ Information Technology Comunicare: anywere, anytime, with anyone Erogazione di servizi in mobilità di apparato • Realizzazione di infrastrutture di rete in tempi brevi, senza impatti ambientali significativi e costi contenuti • Capillarità della rete di accesso Il giro d'affari, di 300 milioni di dollari nel 1998, è passato ad 1,6 miliardi nel 2005.

Wireless vs wired • Mezzo trasmissivo più ostile tecniche di codifica e di modulazione più sofisticate • Regolamentazione più restrittiva delle frequenze • Velocità di trasmissione più basse • Ritardi più elevati e più variabili, jitter più elevati • Meno sicure  tecniche più sofisticate di crittografia ed autenticazione • Mezzo sempre condiviso  garantire qualità del servizio in maniera efficiente

La legge è uguale per tutti • Le normative europee prevedono che i sistemi wireless non possano irradiare un ERP (Effective Radiated Power o Potenza Efficace Irradiata) superiore a 100 mW (di norma, con antenna a dipolo, questo valore corrisponde ad una potenza elettrica di 50 mW). Quindi? • Nessun danno alla salute è mai stato attribuito a sistemi di comunicazione wireless. • Il raggio di copertura varia solitamente tra i 30 e i 300 metri.

La situazione attuale • Protocollo di riferimento: Standard IEEE 802.11 Wlan costituita da un insieme di stazioni (nodi) in cui ogni singola stazione comunica via radio con le altre. • Due configurazioni di WLAN possibili: • Ad-hoc: creata solitamente per far comunicare tra loro più stazioni wireless. Possibilità di comunicare con l’esterno solo mediante protocolli di routing addizionali. • Infrastucture-based: formata da più BSS (basic service set) per connettersi all’infrastruttura e un DS (distribution System) che permette l’accesso all’esterno. Il nodo che collega una stazione al DS viene chiamato Access Point. Esso commuta i pacchetti di una stazione contenuta nel BSS verso il DS.

Problemi di sicurezza • Riservatezza:è necessario impedire che si possano intercettare i dati trasmessi attraverso il canale di comunicazione. • Access control:l’accesso alla rete deve essere consentito solamente agli host autorizzati. • Integrità dei dati:evitare che i messaggi trasmessi possano essere manomessi.

Wired Equivalent Privacy (WEP) Obiettivo: raggiungere un livello di sicurezza pari a quello delle reti cablate. Basato su di un ALGORITMO A CHIAVE PRIVATA Tutti gli host che vogliono comunicare su una rete devono possedere la stessa chiave privata. Tipicamente è l’amministratore di rete stesso che si occupa della diffusione della chiave.

Algoritmo alla base del wepcodifica - 1 Schema codifica wep • La chiave segreta viene concatenata con un “initialization vector” (I.V.) • La stringa risultante costituisce il seme di un generatore di numeri pseudocasuali chiamato “Pseudo-random number generator” (PRNG)

Algoritmo alla base del wep codifica - 2 Schema codifica wep • L’output del PRNG è un keystream k la cui lunghezza è esattamente uguale a quella del messaggio che verrà trasmesso. • Un algoritmo di controllo di integrità viene applicato alla stringa. Il risultato sarà un Integrity check value (ICV) e sarà concatenato al messaggio trasmesso. WEP utilizza CRC-32.

Algoritmo alla base del wep codifica - 3 Schema codifica wep • Il processo termina calcolando lo XOR tra il keystream k e il testo in chiaro concatenato con lo ICV. • Messaggio finale ottenuto unendo al testo cifrato l’I.V. iniziale in chiaro (diversamente non sarebbe possibile la decodifica).

Algoritmo alla base del wep decodifica - 1 Schema decodifica wep • Si considera l’I.V. del messaggio ricevuto, • E si concatena alla chiave segreta • La stringa ottenuta è l’input del PRNG

Algoritmo alla base del wep decodifica - 2 Schema decodifica wep • Si calcola lo XOR tra il keystream ottenuto ed il messaggio cifrato. • Si verifica la corretta decifratura con l’algoritmo CRC-32 • Si controlla se lo ICV contenuto nel messaggio ricevuto corrisponde esattamente all’ICV appena calcolato.

RC4utilizzato come algoritmo di PRNG in 802.11 • Algoritmo proprietario sviluppato da Ron Rivest per RSA nel 1987 • Diffuso nel 1994 da un anonimo su internet • La RSA data security lo ha dichiarato immune da criptanalisi sebbene non ci siano risultati pubblici. • Può presentarsi in 21700 stati diversi

Obiettivi raggiunti? • Riservatezza: ottenuta codificando con l’algoritmo RC4 i pacchetti inviati. Mittente e destinatario devono possedere la chiave privata. • Access Control: lo standard 802.11 prevede che i pacchetti non codificati con WEP non possano essere trasmessi • Data Integrity:il campo ICV (integrity checksum value) è incluso per questo.

WEP: debolezze • Modalità di scelta dell’I.V. non specificate dal protocollo (Fluhrer, Mantin, Shamir). L’I.V. viene concatenato alla chiave privata ed è sempre trasmesso in chiaro. Un attacco potrebbe individuare la chiave attraverso l’analisi di numerosi pacchetti. • Problematica in parte risolta dai produttori di schede 802.11 con i seguenti metodi di scelta dell’I.V.: • Contatore • Selezione casuale • Value-flapping

WEP: debolezze 2 • Debolezza di CRC-32 Il checksum CRC non è stato progettato per un controllo di integrità su eventuali attacchi, ma solo per identificare eventuali errori di trasmissione del messaggio.

WEP: debolezze 3 • Invio non autorizzato di messaggi Il CRC non è una funzione crittografica! L’utilizzo di CRC può consentire anche l’invio di messaggi non autorizzati. Ipotesi: utente a conoscenza di un messaggio cifrato e del corrispondente messaggio in chiaro. Risultato: mediante banali operazioni di XOR posso arrivare a conoscere il keystream ed utilizzarlo per creare un nuovo messaggio! Precisazione: ovviamente dovrei riutilizzare sempre lo stesso I.V. ma dato che il WEP non regola questa scelta non avrei problemi a farlo.

Stringa generata + messaggio Messaggio TKIPTemporal Key Integrity Protocolprotocollo temporaneo vincolato all’utilizzo dell’hardware preesistente • Message Integrity Code: Chiave a 64 bit MIC MAC address Indirizzo destinatario

Wi-Fi Protected Access (WPA) • implementa parte del protocollo IEEE 802.11i • Utilizza TKIP • Aumenta la dimensione della chiave • Aumenta il numero delle chiavi in uso

IEEE 802.11i (WPA2) • Documento ratificato il 24 giugno 2004, rappresenta un superset del precedente standard WEP Utilizza i seguenti componenti: • IEEE 802.1x per autenticare • RSN per tenere traccia delle associazioni • CCMP per garantire la confidenzialità, l'integrità e la certezza del mittente

Protocollo IEEE 802.1X • Protocollo di autenticazione port-based • Richiede un’autenticazione iniziale dopodichè non aggiunge alcun overhead alla trasmissione di pacchetti. • Autenticazione con: RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service)

RSN • Autenticazione e Integrità • L’integrità tra server RADIUS e AP viene garantita da una chiave segreta unica per AP condivisa con il server RADIUS. • Stabilità e Flessibilità • Separando il singolo AP dal processo di autenticazione si crea un modello estremamente flessibile e scalabile. • Access Control • Essendo indipendente dal layer di autenticazione è possibile migliorare questo servizio installando layer differenti. • One-Way Authentication • Viene fornita l’autenticazione dalle stazioni verso l’ AP

CCMP Consente la cifratura tramite AES (algoritmo di cifratura a chiave privata successore di DES)

Conclusioni Buona norma consiglia di considerare le reti senza filo come reti a bassa sicurezza, vietando agli utenti collegati di accedere a dati riservati senza un'ulteriore autenticazione, ed utilizzare una VPN se necessario.

Corso di Laurea in Scienze dell’InformazioneCorso di SicurezzaProf. Luciano MargaraA.A. 2006 / 2007Aspetti di sicurezza dei protocolli per wireless15 maggio 2007di Tommaso Dionigidionigit@csr.unibo.it

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