43575 (Защита электронной почты в Internet), страница 5

MD5 (master_secret ||SHA('CCC' || master_secret || ServerHello.random || ClientHello.random)) || ...

Процедура выполняется до тех пор, пока не будет сгенерирована последова­тельность достаточной длины. Эта алгоритмическая структура представляет со­бой псевдослучайную функцию. Значение master_secret можно рассматривать как инициализирующее значение для этой функции. Сгенерированные клиентом и сервером случайные числа можно рассматривать как значения модификаторов (salt values), используемых с целью усложнения криптоанализа.

3. 8. Что такое TLS и его отличие от SSL.

Протокол TLS представляет собой результат инициативы IETF (Internet Engineering Task Force – проблемная группа проектирования Internet), целью которой является разработка стандарта SSL для Internet. Текущая версия проекта стандарта TLS очень похожа на SSLv3. Рассмотрим различия между TLS и SSLv3.

1. Схемы вычислений значений MAC этих протоколов отличаются по двум параметрам: применяемому алгоритму и области данных, для которых вычисляется значение кода аутентичности сообщения.

2. В TLS применяется PRF функция. PRF функция служит для получения небольшого по длине секретного значения, которое служит для генерирования более длинных блоков данных (используя специальную схему расширения данных где использован алгоритм HMAC), защищённых от атак на функции хэширования и вычисления значений кода аутентичности сообщения. Секретное значение получается путём использования той же схемы расширения данных, но с алгоритмом MD5 или SHA.

3. В TLS не извещения no_certificate, но определён ряд дополнительных кодов извещения (их всего 12, 9 из которых означают неустранимую ошибку).

4. В TLS включены все алгоритмы симметричной схемы шифрования, за исключением Fortezza.

5. Сообщение finished в TLS представляет собой хэш-код, вычисленный c помощью master_secret, предыдущих сообщений и метки, идентифицирующей клиент и сервер. Схема вычисления сообщения finished отличается от схемы, используемой в SSLv3. В TLS схемы выглядит так: PRF (master_secret, finished_label, MD5 (handshake_meassages) || SHA-1 (handshake_messages)), где

finished_label – строка «client finished» для клиента и «server_finished» для сервера.

1. Схема вычисления master_secret для TLS иная чем в SSLv3.

2. В SSL байты заполнителя добавляются к данным пользователя, подлежащим шифрованию, минимально необходимом количестве, достаточном для того, чтобы получить общую длину данных для шифрования, кратную длине блока шифра. В случае TLS разрешается добавлять любое число заполнителей (до 255 байтов включительно), лишь бы в результате длина блока данных получилась кратной длине блока шифра.

4. Защита на уровне IP (сетевой уровень).

4. 1. Архитектура защиты на уровне IP

IPSec обеспечивает сервис защиты на уровне IP, позволяя системе выбрать необходимые протоколы защиты, определить алгоритм (алгоритмы) для соответ­ствующего сервиса (сервисов) и задать значения любых криптографических ключей, требуемых для запрошенного сервиса. Для защиты используется два протокола: протокол аутентификации, указанный заголовком данного протокола (заголовком аутентификации АН), и комбинированный протокол шифрова­ния/аутентификации, определенный форматом пакета для этого протокола (протокола ESP). В данном случае обеспечиваются следующие виды сервиса:

• контроль доступа;

• целостность без установления соединений;

• аутентификация источника данных;

• отторжение воспроизведенных пакетов (форма целостности последователь­ностей);

• конфиденциальность (шифрование);

• ограниченная конфиденциальность транспортного потока.

В случае ESP есть два варианта: с использованием и без использова­ния опции аутентификации. Как АН, так и ESP имеют возможности контроля доступа, основанного на распределении криптографических ключей и управле­нии транспортными потоками, относящимися к этим протоколам защиты.

Вид сервиса	AH	ESP (только шифрование)	ESP (шифрование и аутентификация)
Контроль доступа
Целостность без установления соединений
Аутентификация источника данных
Отторжение воспроизведенных пакетов
Конфиденциальность
Ограниченная конфиденциальность транспортного потока

Ключевым объектом в механизмах аутентификации и конфиденциальности для IP является защищенная связь (Security Association). Связь представляет со­бой одностороннее отношение между отправителем и получателем, применяю­щим сервис защиты к транспортному потоку. Сервис защиты предоставляет возможность для защищенной связи ис­пользовать либо АН, либо ESP, но никак не обе эти возможности одновременно.

В любом пакете IP защищенная связь однозначно идентифи­цируется адресом пункта назначения в заголовке IPv4 или IPv6 и индексом па­раметров защиты (даёт возможност ьвыбрать защищённую связь по которой должен обрабатываться полученный пакет) во вложенном заголовке расширения (АН или ESP).

Заголовки АН и ESP поддерживают два режима использования: транспортный и туннельный. Дадим краткий обзором этих режимов.

Транспортный режим.

Транспортный режим обеспечивает защиту прежде всего для протоколов высшего уровня. Это значит, что защита транспортного режима распространяет­ся на полезный груз пакета IP. Примеры включают сегмент TCP или UDP, или пакет протокола ICMP , которые размещаются непосредственно над IP в стеке главного прото­кола. Когда система использует заголовки АН или ESP над IPv4, полезным грузом являются данные, обычно размещаемые сразу после заголовка IP. Для IPv6 полезным грузом яв­ляются данные, обычно следующие после заголовка IP и всех имеющихся заго­ловков расширений IPv6, за возможным исключением заголовка параметров ад­ресата, который тоже может подлежать защите.

ESP в транспортном режиме шифрует и, если нужно, идентифицирует полез­ный груз IP, но не заголовок IP. АН в транспортном режиме идентифицирует полезный груз IP и некоторые части заголовка IP.

Туннельный режим.

Туннельный режим обеспечивает защиту всего пакета IP. После добавления к пакету IP полей АН или ESP весь пакет, вместе с полями защиты, рассматривается как полезный груз некоторого нового "внешнего" пакета IP с новым внешним заголовком IP. Весь оригинальный, или внутренний, пакет при этом пересылается через "туннель" от одной точки сети IP к другой, и ни один из маршрутизаторов на пути не может проверить внут­ренний заголовок IP. Ввиду того что оригинальный пакет инкапсулирован в но­вый, больший пакет может иметь совершенно другие адреса источника и адреса­та, что усиливает защиту. Туннельный режим используется тогда, когда один или оба конца защищенной связи являются шлюзами защиты, например бранд­мауэрами или маршрутизаторами, которые основаны на IPSec. При использова­нии туннельного режима системы в сетях за брандмауэрами могут осуществлять защищенный обмен данными без применения IPSec. Незащищенные пакеты, ге­нерируемые такими системами, связываются по туннелям, проложенным через внешние сети с помощью туннельного режима защищенной связи, установленно­го программным обеспечением IPSec в брандмауэре или защищенном маршрути­заторе на границе локальной сети.

Функциональные возможности транспортного и туннельного режимов

Вид заголовка	Транспортный режим защи­щенной связи	Туннельный режим защищенной связи
АН	Идентифицирует полезный груз IP, а также отдельные части за­головка IP и заголовков расши­рений IPv6	Идентифицирует весь внутренний пакет IP (заголовок и полезный груз внутреннего пакета IP), а также от­дельные части внешнего заголовка IP и внешних заголовков расшире­ний IPv6
ESP	Шифрует полезный груз IP и все заголовки расширений IPv6, следующие за заголовком ESP	Шифрует внутренний пакет IP
ESP с аутен­тификацией	Шифрует полезный груз IP и все заголовки расширений IPv6, следующие за заголовком ESP. Идентифицирует полезный груз IP, но не заголовок IP	Шифрует внутренний пакет IP. Идентифицирует внутренний пакет IP

4. 2. Заголовок аутентификации (AH).

4. 2. 1. Структура заголовка.

Заголовок аутентификации (АН) обеспечивает поддержку целостности данных и аутентификации пакетов IP. Свойство целостности данных гарантирует невоз­можность незаметной модификации содержимого пакета в пути следования. Функция аутентификации дает возможность конечной системе или сетевому уст­ройству идентифицировать пользователя или приложение и соответственно от­фильтровать трафик, а также защититься от очень распространенных сегодня в Internet атак с подменой сетевых адресов. Заголовок АН также защищает от атак воспроизведения сообщений.

Заголовок аутентификации состоит из следующих полей

Следующий заголовок	Длина полезного груза	Зарезервировано
Индекс параметров защиты
Порядковый номер
Данные аутентификации (переменой длины)

Заголовок аутентификации IPSec.

• Следующий заголовок. Идентифицирует тип заголовка, следую­щего непосредственно за данным заголовком

• Длина полезного груза (8 битов). Длина заголовка аутентификации в 32-битовых словах, уменьшенная на 2.

• Зарезервировано (16 битов). Для будущего использования.

• Индекс параметров защиты (32 бита). Идентифицирует защищенную связь.

• Порядковый номер (32 бита). Значение счетчика, для сервиса защиты от воспроизведения

• Данные аутентификации (переменной длины). Поле переменной длины , содер­жащее MAC для данного пакета.

Атаки воспроизведения сообщений заключаются в том, что противник может получить экземпляр удостоверенного пакета и позже предъявить его предпола­гаемому адресату. Повторное получение одинаковых удостоверенных пакетов IP может каким-то образом нарушить сервис или иметь какие-то другие нежела­тельные последствия.

4. 2. 2. Использование AH в транспортном и туннельном режиме.

В этом подразделе мы рассмотрим область применения аутентификации, обеспечиваемой с помощью протокола АН, и размещение заголовка аутентифи­кации в каждом из двух режимов. При этом случаи IPv4 и IPv6 несколько раз­личаются.

Для транспортного режима АН с применением IPv4 данные АН размещаются непосредственно после оригинального заголовка IP и перед полезным грузом IP (например, сегментом TCP). Аутенти­фикации подлежит весь пакет, за исключением изменяемых полей в заголовке IPv4, которые обнуляются для вычисления значения MAC.

Удостоверяется за исключением изменяемых полей
Оригинальный заголовок IP	AH	TCP	Данные

В

Удостоверяется за исключением изменяемых полей

контексте IPv6 данные АН рассматриваются как полезный груз сквозной передачи; т.е. проверка и обработка этих данных промежуточными маршрутиза­торами не предполагается. Поэтому данные АН размещаются после базового за­головка IPv6 и заголовков расширений транзита, маршрутизации и фрагмента­ции. Заголовок расширения параметров адресации может размещаться до или после заголовка АН — в зависимости от требований семантики. Опять же, ау­тентификация предполагается для всего пакета, за исключением изменяемых полей, которые обнуляются для вычисления значения MAC.

Оригинальный заголовок IP	Транзит, адресация, маршрутизация, фрагментация	AH	Адресация	TCP	Данные

Для туннельного режима АН удостоверяется весь оригинальный пакет IP, a заголовок АН вставляется между оригинальным заголовком IP и новым внеш­ним заголовком IP. Внутренний заголовок IP несет адреса ориги­нальных источника и адресата, в то время как внешний заголовок IP может со­держать совершенно другие адреса IP (например, адреса брандмауэров или дру­гих шлюзов защиты).

В туннельном режиме весь внутренний пакет IP, включая весь внутренний заголовок IP, защищается средствами АН. Внешний заголовок IP (а в случае IPv6 и внешние заголовки расширений IP) защищается с исключением изменяе­мых и непрогнозируемых по значению полей.

Удостоверяется за исключением изменяемых полей в новом заголовке IP

Новый заголовок IP	AH	Оригинальный заголовок IP	TCP	Данные

I

Удостоверяется за исключением изменяемых полей в новом заголовке IP и его заголовках расширений

Pv4

Новый заголовок IP	Заголовки расширений	AH	Оригинальный заголовок IP	Заголовки расширений	TCP	Данные

IPv6

4. 3. Протокол ESP.