Autentisering, Autentisering, smartkort og smartkort og

biometriske systemerbiometriske systemer

Autentisering, Autentisering, smartkort og smartkort og

biometriske systemerbiometriske systemer

3. november 20043. november 2004Atle NesAtle Nes

Oversikt1. Autentisering2. Smartkort3. Nettverkssikkerhet4. Kerberos5. Biometriske systemer

Autentisering

Hva er autentisering?• Systemet forsøker å avgjøre om

brukeren er den han/hun utgir seg for å være.

• Autentiseringen avgjør så om brukeren gis adgang og tildeles berretiget sikkerhetsnivå, eller nektes adgang til tjenesten

Hvor bruker man autentisering?

• Datamaskiner og dataprogrammer• Bankautomater• Mobiltelefoner• Alarmsystemer• Dører

Datamaskiner og dataprogrammer

• Løses vanligvis ved at brukeren taster inn sitt brukernavn og passord og dermed beviser sin identitet ovenfor systemet

• Passordet representerer kunnskap som ideelt sett bare er kjent av systemet og brukeren selv

Noe man vet• Passordet består normalt av en

tekststreng eller en PIN-kode• Andre metoder kan være å

benytte visuell informasjon eller personlige spørsmål

• Problemer: Noe man vet kan glemmes, tekststrenger er utsatt for ordbokangrep

Minibank og mobiltelefon

• Løses ved at brukeren setter inn sitt kort og taster inn sin kode

• Kombinerer PIN-kode (noe man vet) og bankkort/SIM-kort (noe man har).

• Noe av den hemmelige kunnskapen er altså plassert på en gjenstand som man har med seg

Noe man har• Gjenstanden kan være et smartkort,

en nøkkel, et sertifikat, eller rett og slett en papirbit med informasjon

• En enkel utvidelse kan altså være å skrive ned noe av passordet og huske resten

• Problemer: Noe man har kan mistes, stjeles eller glemme å ta det med

Smartkort• Har utviklet seg fra enkle

magnetkort med minne til mer kompliserte kort med evne til å utføre dataprosessering

• Benyttes for å lagre hemmeligheter og personlig data på en sikker måte, samt interagere med en smartkortleser

Historie• Oppfunnet og patentert av

franskmannen Roland Moreno i 1974

• Først kommersielt benyttet i franske telekort (Telecarte) i 1983

• Det arbeides med å bytte teknologi fra magnetstripe til smartkort for VISA og Mastercard

Kryptering i smartkort• Sensitive data lagres kryptert på

kortet og skal ikke kunne leses av hvis ikke brukeren er autentisert

• Vanligste krypteringsalgoritmene som benyttes er DES, AES (secret key), RSA, DSS, DH (public/private key), samt en rekke proprietære formater

Angrep på smartkort• Analysere variasjon i strømforbruket

for dermed å avsløre den lagrede hemmeligheten (regnekrevende operasjoner krever mer strøm)

• Få smartkortet til å lekke informasjon ved å endre temperatur, strømforsyning, klokkefrekvens etc.

• Koble seg direkte til bestemte komponenter på kortet

Noen mottiltak• Utføre flere like regneoperasjoner

for å forvirre• Sensorer på kortet for temperatur,

strømforsyning, klokkefrekvens etc.• Aldri ha hemmeligheter i klartekst

mellom komponenter på kortet• Dagens smartkort er generelt sett

godt beskyttet

Betale med kort i butikk

• I tillegg til kort og kode sjekker kassadamen bildet på bankkortet for å se at det er deg

• Hvis kortet ikke får kontakt med sentralen kan man underskrive med signatur

• Bilde og signatur er begge eks. på biometriske egenskaper (noe man er)

Noe man er• Biometrisk identifikasjon er basert

på at alle mennesker er forskjellige• De vanligste systemene er basert

på fingeravtrykk, øyemønster, stemme, signatur eller ansikt

• Problemer: Egenskapene er ikke hemmelige, målinger er ikke eksakte (åpner for feil), dyrt utstyr

Kort oppsummert• Noe man vet (kunnskap)• Noe man har (gjenstand)• Noe man er (personlighet)

• Best sikkerhet oppnås ved å kombinere flere av disse

Nettverkssikkerhet

Sikkerhetstrusler i et nettverk

1. Kapret arbeidsstasjon2. Falsk nettverksadresse3. Tyvlytting på forbindelsen

Alle disse tre kan føre til at en uautorisert bruker får tilgang til sikre tjenester og data.

Sikring av arbeidsstasjonen

• Begrens kommunikasjonen til og fra maskina med brannmur

• Kjør regelmessig anti-virus/spyware• Hold maskina sikkerhetsoppdatert• Ha en god autentisering av

brukerne (sterke passord)

Sikring av nettverksforbindelsen

• For å øke forståelsen er det lurt å studere vanlige angrepsmetoder

• Klassisk persongalleri:

Alice Bob

Evil Eve /Malicious Mallory

(angriper)

Tyvlytting på forbindelsen(Eavesdropping)

• Er et såkalt passivt angrep der meldinger snappes opp og leses av uvedkommede personer uten at deltagerne i samtalen aner det

• Tyvlytting sikres vanligvis ved å kryptere samtalen (meldingene)

Alice BobEvil Eve

Man in the middle attack

• Er et aktivt angrep fordi tyvlytter i tillegg er i stand til å forfalske meldingene (også krypterte!)

Alice BobMaliciousMallory

Alice tror hun snakker med Bob

Bob tror han snakker med Alice

Alice spør om Bobs PK, men Mallory snapper opp meldingen og sender sin egen PK i stedet. Alice krypterer så meldingene med Mallorys PK som Mallory kan kryptereopp med sin private nøkkel. Samme taktikk ovenfor Bob.

Man in the middle attack

• Er et alvorlig sikkerhetsproblem for offentlig-nøkkel-kryptering

• En vanlig løsning er å la alle offentlige nøkler signeres av en betrodd tredjepart

• Kan sammenlignes med at man stoler på de som utsteder pass

Trusted Trent (betrodd

tredjepart)

Betrodd tredjepart

Alice BobTrusted Trent (betrodd

tredjepart) Alice får Bobs offentlige nøkkel fra en felles betrodd tredjepart Trent. Det må antas at Alice kan stole på at hun mottar Bobs offentlige nøkkel dersom hun stoler på Trent.

• Den betrodde tredjeparten har offentlig nøkkel til alle de som ønsker å delta i samtalene

Autentisering i et nettverk

1. Klientene autentiserer sine brukere og serverne gir tilgang til tjenester basert på brukerID

2. Klientene sender brukernavn og passord til serverne for å få tilgang på tjenestene.

3. Bedre alternativ -> Kerberos

Kerberos

Hva er Kerberos?• Protokoll for

nettverksautentisering• Har som mål å la klienter

(brukere) og servere (tjenester) i nettverket autentisere seg selv overfor hverandre

Kerberos i gresk mytologi

• Mangehodet hund, vokter inngangen til dødsriket Hades.

Fluffy fra Harry Potter og de vises sten

Historie• Utviklet ved MIT på 1980-tallet• Første versjon kom i 1989 (v4)• Siste versjon (v5) standardisert i RFC

1510 i 1993• Tilgjengelig både som OpenSource og

innebygget i kommersiell programvare• God støtte i flere operativsystemer

(Windows 2000/XP, Unix/Linux etc.)

Kerberos autentisering

klient/bruker server/tjenesteAutentication Server

AS

Ticket Granting ServerTGS

Trent Alice Bob

Basert på Needham-Schroeder

nøkkelutveksling• Hver maskin tilknyttet nettverket

deler sin hemmelige krypterings-nøkkel (PK) med en felles autentiseringsserver (AS).

• Når en bruker eller tjeneste mottar en melding kryptert med sin PK, vet den at AS har autentisert avsender.

Symmetrisk kryptering• Samme krypteringsnøkkel (PK) blir

altså brukt både til å kryptere og dekryptere meldinger.

• v4: Data Encryption Standard (DES)• v5: Valgfri krypteringsalgoritme -

DES, Triple-DES, Advanced Encryption Standard (AES) etc.

Autentication Server (AS)

• Alle stoler på AS (pålitlig tredjepart)• Sentral autentiseringsserver for både

klienter og servere i nettverket• Har PK til alle brukere og tjenester• AS benyttes i Kerberos normalt bare

til autentisering

Ticket Granting Server (TGS)

• Tilbyr adgang til spesifike tjenester i nettverket såfremt autentiseringen er iorden

• Klienten benytter en såkalt TGT utstedt av AS til å få adgang til TGS, som så utsteder billetter basert på brukerens rettigheter

Tidsstempling• Klokkene til klientene og serverne

må være relativt godt synkronisert• Ved autentisering utstedes en TGT

med begrenset levetid, vanligvis et døgn

• Når en TGT er utløpt må maskinen få en ny TGT fra AS for å fortsette å benytte tjenestene

Utested vs. Kerberos• Utested: Godkjent legitimasjon, der

bildet autentiserer deg, alder og gyldighet avgjør om du får tilgang til tjenesten

• Kerberos: TGT med begrenset levetid utstedt av AS autentiserer brukeren. Billett med begrenset levetid utstedt av TGS gir tilgang til tjenesten.

Kerberos autentisering

klient/bruker server/tjenesteAS

TGS

1. Request for TGS ticket (TGT)

2. Send TGT

3. Request server ticket 4. Send server ticket

5. Request for service

6. Reply for service

Først litt terminologi• Alice: klient/bruker• Bob: server/tjeneste• Alice ønsker å få tilgang til

tjenesten Bob.• Ka - Alice sin krypteringsnøkkel• Kb - Bob sin krypteringsnøkkel

Kerberos autentisering

Alice

AS

1. A

2. Ka(Ks, Ktgs(A,Ks))

TGS

3. Ktgs(A,Ks), B, Ks(t)

4. Ks(B,Kab), Kb(A,Kab)

5. Kb(A,Kab), Kab(t)

6. Kab(t+1) Bob

Sesjonsnøkkel ogTGT krypteres med Alices PK

Billett videresendes, og tidspunktet krypteres med sesjonsnøkkel

TGT = Ktgs(A,Ks) : Bevis på at det er Alice

Nøkkel for kommunikasjon mellom Alice ogBob utstedes

Kryptert nøkkel videresendes ogtidspunktet krypteres medfelles nøkkel

Alice kan nå kommunisere med Bob

Bob kryptereropp og får tak ifelles nøkkel

Felles nøkkel• Alice og Bob deler en felles

hemmelighet (nøkkelen Kab)• Bob er sikker på at han snakker

med Alice fordi hun har kunnskap om Kab og omvendt

• Kab ble levert kryptert så ingen andre bør kunne ha snappet den opp

Kerberos versjon 4• DES kryptering• IP-adressering• Billetter har en maksimal levetid

på 21 timer (8-bit x 5 min = 1280 min)

Kerberos versjon 5• Krypteringsalgoritmen er valgfri• Adresser behøver ikke være IP• Billetter har valgfri levetid definert

ved start- og sluttid• Tillater autentisering mellom ulike

Kerberos systemer

Svakheter ved Kerberos

• Innbrudd i AS er katastrofalt fordi AS kan utgi seg for å være hvem som helst Løsning: Høyt sikkerhetsnivå på AS

• AS må alltid være tilgjengelig Løsning: Replikert AS

• Trojansk hest på lokal maskin kan fortsatt føre til at passord blir stjålet Løsning: Hardwarenøkkel, Smartkort

Brannmur vs. KerberosUlike funksjoner:• Brannmur er opptatt av å gjøre

maskiner sikre for angrep fra utsiden, men ofte opererer inntrengeren på innsiden.

• Kerberos er opptatt av å gjøre forbindelsene i nettverket sikre. Trojansk hest kan fortsatt snappe opp passordet ved inntasting på klienten.

Oppsummering Kerberos

• Brukere taster kun inn passord på lokal maskin og passord sendes ikke over nettverket

• AS gir deg en TGT, vanligvis gyldig resten av dagen, som kan brukes til å få utstedt tickets fra TGS.

Biometriske systemer

Hva er biometri?• Kommer av de to greske ordene bios

som betyr liv og metri som betyr måle

• Biometri betyr altså at man gjør målinger av et levende menneske basert på spesielle biologiske egenskaper/kjennetegn.

Biometriske kjennetegn• Fingeravtrykk• Øyemønster • Ansikt• Stemme • Bevegelse • Håndgeometri• Signatur/Håndskrift • Tastetrykk• DNA Analyse

Fingeravtrykk• Sjansen for to personer,

inkludert tvillinger, har like fingeravtrykk er mindre enn 1 / 1 milliard.

• Ser på endepunkter og forgreninger.

• Benyttes av politiet for å fange forbrytere og som adgangskontroll.

• Levende vev har egenskaper som gjør det mulig å skille mellom finger og andre materialer.

Øyemønster• Benytter seg enten av

mønsteret på hornhinnen eller blodårer på netthinnen/retina

• Er unik for hvert eneste menneske på jorda og endrer seg lite over tid

• Benyttes til adgangskontroll på områder med krav til ekstremt høy sikkerhet

• Så godt som feilfri, men ekstremt påtrengende

Ansikt• Veldig naturlige. Lite

påtrengende. • Mennesker bruker

ansiktsanalyse hver eneste dag og kjenner lettere igjen karikaturer.

• Maskiner bruker mange forskjellige statistiske metoder.

• Ansiktsgjenkjenning er fortsatt ikke god nok, men mye aktivitet foregår på området.

Vanlige problemer• Lysforhold• Orientering• Ansiktsuttrykk• Ansiktshår (skjegg)• Aldringsprosesser• Hårfrisyre & Sminke• Stor database

Bevegelse• Også veldig naturlig og

lite påtrengende.• Kan utnytte en mengde

allerede eksisterende videokamerautstyr

• Kan benyttes til medisinsk diagnostikk av spedbarn og voksne, men også identifikasjon og overvåkning.

Interessante utvidelser• Hybride systemer: Mennesker

kombinerer til vanlig mange ulike egenskaper, samt utnytter kontekst, følelser etc.

• 3D: Et normalt bilde mangler dybdeinformasjon.

Noen anvendelser• Personlig identifikasjon. (pass, valg,

førerkort, kredittkort, minibank etc.)• Overvåkning (sikkerhet, savnede barn etc.)• Styring av systemer ved hjelp av tale eller

bevegelse.• Medisinsk behandling. Være til hjelp ved

diagnose av sykdommer hos spedbarn, sportsskader hos idrettsutøvere eller andre helserelaterte problemer.

Spørsmål?

Referanser• Secret carrying for user authentication, C.

Bøsgaard (2001)• Present and future smart cards, J-F. Dhem and N.

Feyt (2001)• Biometrics: a self-service viewpoint, G. Ross (2001)

• Cryptography and Network Security: Principles and Practice (3ed), W. Stallings (2002)

• Distributed systems: Concepts and design (3ed), G. Coulouris, J. Dolimore, T. Kindberg (2001)

• Computer security, D. Gollmann (1999)• Computer networks (3ed), A.S. Tanenbaum (1996)