La Sécurité sur les Réseaux Informatiques

La sécurité sur les réseaux

 

1- Définitions et généralités

2- Le chiffrement et ses usages

3- Les firewalls (Pare-feu)

 

1ère partie: Définitions et généralités

  

• Les réseaux sont très exposés aux risques:

• plusieurs points de défaillances: nœuds, liaisons, etc…
• le caractère « réparti » augmente les risques mais aussi peut les diminuer !

• Nature des risques:

• risques passifs: ils n’influent pas sur la structure du système:
• confidentialité des personnes
• vols de données, etc...
• risques actifs:

• brouillage d’une émission
• modification de données
• la mascarade (se faire passer pour un utilisateur autorisé)
• n et tous les risques « classiques »: imprudence, incendies, dégâts des eaux, etc...

   

Besoins de sécurité

  

• Les mesures de sécurité propres aux réseaux ne se préoccupent que des actions malveillantes et des erreurs

• On distingue 4 types de besoins de sécurité:

• la continuité du service: il s’agit de maintenir le canal de transmission en fonctionnement, éventuellement en mode dégradé,

• la confidentialité des informations, pour qu’elles ne tombent pas aux mains d’un tiers non-autorisé,

• l’intégrité, c’est-à-dire la certitude que l’information n’a pas été altérée pendant son transport,

• l’authentification, pour être sûr qu’émetteur et destinataire sont bien les personnes qu’elles prétendent être 

 

La sécurité selon l’ISO (1/2)

 

• L’ISO distingue sept services:

• l’authentification de l’entité homologue
• le contrôle d’accès
• la confidentialité des données
• le secret des flux
• l’intégrité des données
• l’authentification de l’origine
• la non-répudiation, qui fait qu’un récepteur ne peut nier avoir reçu le message

• A ces services correspondent diverses combinaisons parmi sept mécanismes de sécurité:

• le chiffrement: basé sur un codage à l’aide de clés. Il permet la réalisation de plusieurs services: la confidentialité, l’intégrité, et l’authentification

• l’échange d’authentification: si les moyens de communication sont considérés comme sûrs; l’identification de l’identité homologue peut être obtenue par un système de mot de passe
• Simple ou double.
• la signature: permet d’authentifier lorsque les entités ne font ni confiance à leurs homologues, ni aux moyens de communication.
• le contrôle d’accès: il utilise l’identité authentifiée des entités pour déterminer le droit d’accès à une ressource.
• l’intégrité: obtenue par des codes de détection d’erreur, des codes de contrôle cryptographique et l’horodatage des PDU
• le bourrage: Pour dissimuler les variations de trafic (qui peuvent être significatives pour un tiers) on effectue un bourrage de voie.
• le contrôle de routage: utilisation de routes différentes, soit après détection d’une attaque, soit en fonction de l’importance du trafic.

   

2ème partie: Le chiffrement et ses usages

   

• Cryptographie: conception des méthodes de chiffrement
• Chiffrer/déchiffrer: activités de codage et décodage associées

• Cryptologie: chercher à casser les messages chiffrés
• décrypter: décoder un message dont on n’a pas la clé

• Principe général du chiffrement:

 

  

Algorithme et clés

 

• Le chiffrement (et le déchiffrement) c’est l’application d’une fonction mathématique (un algorithme) au message M paramétrée par la clé k
• L’algorithme de chiffrement E lui-même n’est pas secret (ce serait illusoire de penser pouvoir le garder secret!)
• La clé k, par contre, doit être changée le plus souvent possible et bien sûr être gardée secrète
• Les clés de chiffrement k et k’ peuvent être identiques (algo à clés secrètes) ou différentes (algo à clés publiques)
• La complexité de décryptage d’un message pour un espion varie avec l’exponentielle de la longueur de la clé 

• Chiffrement par substitution

• Dans la méthode par substitution, chaque lettre (ou chaque groupe de lettres) est remplacée par une autre lettre (ou un autre groupe de lettres)
• La plus ancienne est le Jules César: a devient d, b devient e, c devient f, etc…
• exemple: attaque devient dwwdtxh
• Amélioration: au lieu de décaler de 3 lettres (ou même de n lettres) on substitue chaque lettre par une lettre quelconque
• la clé est donc de 26 lettres et il y a donc 26! = 4.10²⁶ combinaisons possibles
• ce pendant il est facile de casser ce code en cherchant la fréquence d’apparition des lettres (e la plus fréquente, etc…) ou de groupes de 2 lettres (ch, qu, etc…) ou de 3 lettres (ion, eau, etc…)

Chiffrement par transposition

 

• Dans ces méthodes c’est l’ordre des lettres qui est modifié (les lettres elles-mêmes n’étant pas modifiées)

• Principe:

• on se donne une clé

• on range en lignes le texte en clair

• on lit en colonnes dans l'ordre alphabétique des lettres de la clé pour obtenir le texte chiffré

• Exemple:

• clé: BIDULE

• Texte en clair:

ACHETER_DEUX_MILLE_ACTIONS_DE_LA_SOCIETE_PEUGEOT

• Texte chiffré:

 AR__NLIEHDIC__TGEXEO_CPTC_MASAEUTULIEO_OEELTDSEE

 

Chiffrement par bloc jetables

 

• Principe:

• choisir une suite aléatoire de bits de longueur égale au message à coder, pour constituer la clé

• coder le message en faisant un OU EXCLUSIF entre le message et la clé

• Avantage:

• ce code est théoriquement incassable

• Inconvénient:

• la clé ne peut être apprise, elle est donc écrite ce qui augmente les risques

• la clé doit être au moins aussi longue que la totalité de tous les messages à transmettre!

• Ce codage est très sensible à la perte de caractère qui peut produire une désynchronisation entre l’émetteur et le récepteur

Algorithmes à clés secrètes

• Principe généraux:

• les algorithmes modernes utilisent des combinaisons des méthodes de substitution et de transposition

• Boites-P: assurent la permutation de x bits en entrée,

• Boites-S: assurent la substitution de mots à x bits par d’autres

• Utilisation de successions de boîtes-P et de boîtes-S pour obtenir des algorithmes complexes:

 

DES

• DES [Data Encryption Standard] a été inventé par IBM en 1977

• Principe:

• le texte en clair est découpé en blocs de 64 bits

• la clé est de 56 bits

• 19 étapes distinctes

• pour le déchiffrement il suffit de renverser l’algorithme

• Problème:

• DES est cassable car la clé est trop courte

• amélioration avec un triple chiffrement et l’usage de 2 clés

• DES est le plus utilisé aujourd’hui

Algorithmes à clé publique

 

• Le problème posé par les algorithmes à clé secrète réside dans la distribution des clés et le risque de vol de ces clés

• La solution consiste à utiliser deux clés différentes:

• l’une pour le chiffrement, C

• l’autre pour le déchiffrement, D

• Pour que ce soit efficace il faut que:

• il soit très difficile de déduire l’une des clés par rapport à l’autre

• la clé de chiffrement ne puisse être cassée par une technique de « texte en clair choisi » (essais de codage avec ses propres textes)

• Dans ces conditions, la clé de chiffrement peut très bien être rendue publique l’autre clé étant tenue secrète et est appelée, clé privée

• Exemple: B envoie un message à A en utilisant la clé publique de A. A la réception, seul A est capable de déchiffrer le message avec sa clé privée

RSA

• RSA (initiales de Rivest, Shamir et Adelman, les inventeurs) a été créé en 1978 au MIT

• Calcul des clés:

• on prend 2 nombres premiers, p et q plus grands que 10¹⁰⁰

• on calcule n=p.q et z=(p-1).(q-1)

• on choisit un nombre d premier avec z

• on cherche e tel que e.d=1 (mod z)

• Chiffrement d’un message:

• on regroupe le texte en blocs de k bits tels que 2^k<n, chaque bloc constituant un nombre M compris entre 0 et n

• on chiffre chaque bloc M en calculant X=M^e(mod n)

• Déchiffrement:

• le déchiffrement s’obtient en calculant M=X^d (mod n)

• La clé publique est le couple (e,n) et la clé privée (d,n)

• RSA est trop lent. Il est très utilisé pour distribuer les clés DES!

 

Protocoles d’authentification

• L’authentification permet de s’assurer que l’entité distante est bien celle qu’elle prétend être et non un intrus

• les deux parties A et B qui cherchent à s’authentifier s’échangent des messages qui mêmes s’il sont espionnés doivent leur permettre de s’assurer de l’identité de chacune

• Un tiers de confiance peut également être utilisé dans cet échange

• les deux parties peuvent également s’entendre sur une clé de session secrète qui sera utilisée par la suite

  

Authentification par clé secrète partagée

  

• Les deux parties A et B partagent une clé K_AB qu’ils se sont échangés au préalable par une méthode sûre
• Protocole question-réponse [challenge-response]:
• un nombre assez grand est tiré au hasard par une partie et est proposé en question à l’autre (le challenge)
• l’autre partie code avec KAB la question et la renvoie (response) qui peut vérifier aisément qu’il s’agit bien de son correspondant

 

 

Authentif. Avec un centre de distribution de clés

 

• Si l’on doit partager des clés secrètes avec tous ses interlocuteurs cela peut devenir très lourd à gérer
• Solution: utiliser un CDC (Centre de distribution de clés) en lequel on a confiance et qui gère les clés
• Principe (protocole de la grenouille à bouche béante):
• A choisi un clé de session K_S et indique au CDC qu’il veut communiquer avec B en utilisant K_S ; ce message est codé en utilisant K_A clé secrète partagée entre A et le CDC
• le CDC code un nouveau message avec l’identité de A et la clé K_S et code le tout avec K_B, clé secrète partagée entre le CDC et B

 

• Problème:
• sensible à l’attaque par rejeu 

 

Authentification avec Kerberos

 

• Kerberos (Cerbère) a été développé au MIT pour permettre l’authentification sûre de stations de travail sur un réseau
• Utilise un protocole basé sur un serveur de clé
• Utilisation d’un horodatage des clés pour éviter tout rejeu par un intrus
• Pour se connecter une station A utilisé trois serveurs:
• SA, serveur d’authentification
• ST, serveur qui donne des tickets de « preuve d’identité »
• B, le serveur avec lequel il veut dialoguer

• Principe:
• le SA permet d’établir le login de l’utilisateur sur A et d’obtenir un ticket pour contacter ST
• le ST permet d’obtenir des clés de sessions K_AB pour se connecter au serveur B

  

Authentification par chiffrement à clé publique

  

• Principe:
• A chiffré son identité et un nombre aléatoire R_A en utilisant la clé publique de B, E_B
• B déchiffre ce message avec sa clé privée et répond avec un message contenant R_A, un nombre aléatoire R_B qu’il génère, et une clé de session K_S, le tout chiffré avec la clé publique de A, E_A
• A déchiffre ce message avec sa clé privée et répond en renvoyant R_B chiffré avec K_S

  

   

Signatures numériques

  

• La signature électronique d’un document cherche à ce qu’une partie puisse envoyer un document à une autre partie de telle sorte que:
• Le récepteur puisse vérifier l’identité affichée par l’émetteur
• L’émetteur ne puisse pas renier ensuite le contenu du message
• Le récepteur ne puisse avoir fabriqué lui-même le message

• Signature à l’aide de clés secrètes:
• utilisation d’un tiers de confiance avec qui connaît les clés secrètes de A et de B: K_A et K_B
• Le tiers de confiance utilise sa clé privée K_tiers pour générer un signature K_tiers (A,t,P)

 

 

Signatures à l’aide de clés publiques

  

• Principe:
• A utilisé sa clé privée pour chiffrer le message. Puis il utilise la clé publique de B pour chiffrer le tout avant de le transmettre
• à la réception B utilise sa clé privée pour déchiffrer le message puis la clé publique de A pour obtenir le texte en clair, ce qui prouve bien qu’il vient de A.

 

 

Résumés de message

• Dans les méthodes précédentes, c’est la totalité du message qui est chiffrée, ce qui peut être lourd si l’on a pas besoin de confidentialité
• On peut donc calculer un résumé du message à l’aide d’une fonction de hachage bien choisie pour qu’il soit impossible de fabriquer un autre message qui ait le même résumé
• On se contente de chiffrer le résumé par une méthode à clé secrète ou à clé publique ce qui permet de gagner en performance (surtout pour de grands messages)
• Deux algorithmes sont utilisés:
• MD5, conçu par Rivest, est surtout utilisé sur l’Internet
• SHA [Secure Hash Algorithm] développé par le NSA, plus sûr (mais plus lent), utilisé par les entreprises américaines

   

3ème partie: les fire-walls (Pare-feu)

  

• Les fire-walls [pare-feu] s’intercalent entre l’Internet et le réseau privé de l’entreprise

• Son but est de protéger le réseau interne contre:

• les intrusions sur les serveurs de l’entreprise: l’intrus va chercher à se connecter en se faisant passer pour un utilisateur autorisé

• le refus de service: l’intrus cherchera à vous empêcher de vous servir de vos ressources; par exemple il peut chercher à vous submerger sous un flot de messages électroniques

• vol d’informations: l’intrus cherche à récupérer des informations confidentielles en général par l’écoute passive des réseaux

• Le fire-wall est une sécurité au niveau du réseau qui doit venir en complément de la sécurité au niveau des hôtes (authentification des accès)

  

Architecture d’un fire-wall

  

 

 

Définitions

 

• Réseau périphérique ou DMZ [De-Militarized Zone]: réseau intermédiaire entre l’Internet et le réseau interne et sur lequel sont placé les ordinateurs accessibles depuis l’Internet
• Bastion: ordinateur hautement sécurisé car il est exposé à l’Internet et à des attaques potentielles.
• Serveur mandataire [proxy server]: serveur intermédiaire relayant les demandes des clients internes vers les serveurs Internet. Ainsi les clients ne sont pas directement exposés à l’Internet. Il faut un proxy par application (FTP, Web, etc…)
• Filtrage de paquets: les routeurs (extérieur et intérieur) filtrent le trafic de manière à ce que le réseau périphérique communique avec l’Internet et le réseau interne mais que la communication directe (Internet-réseau interne) soit impossible (ou seulement limitée selon le degré de sécurité souhaité)

 

Filtrage de Paquets

 

• Le filtrage de paquet permet de vérifier d’où proviennent les paquets et de les autoriser ou non à franchir le routeur

• Le filtrage peut agir:

• au niveau Ethernet:

• filtrage sur l’adresse MAC (source et destination)

• filtrage sur le type de paquet: IP, IPX, AppleTalk, etc...

• au niveau IP:

• filtrage sur l’adresse IP source et destination

• filtrage sur le type de protocole, TCP, UDP, ICMP

• filtrage sur les options IP

• au niveau TCP:

• filtrage sur le port TCP ou UDP source et destination (et donc l’application utilisée, Web, FTP, etc…)

• filtrage sur les options TCP