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| • Cryptographie et Principes de Sécurité
Informatique 1 Principes de securite informatique 1.1 Quelques de nitions... Nous, informaticiens, vivons dans un contexte hostile. Nous sommes harceles par les pirates et les utilisateurs \malicieux". Face a ce constat, notre seule arme est de renforcer la securite. L'outil qui va nous permettre d'y arriver est la cryptographie. La cryptographie est l'art de crypter l'information pour la rendre inaccessible aux personnes non concernees. Il ne faut pas la confondre avec la cryptanalyse, qui est juste le contraire : c'est l'art de decrypter, ou de casser les protections. Ces deux branches forment la cryptologie. En gros, on a : cryptologie = fcryptographie, cryptanalyseg Quand on parle de securite informatique, il y a deux aspects a considerer : { Securite physique : Il s'agit du materiel, des personnes l'utilisant... Le materiel est encore relativement facile a securiser. (encore que...) Mais ce qui est tres dicile a securiser, ce sont les personnes. Il faut parfois utiliser des formes de pressions psychologiques pour arriver a ses ns. On parle de prix que vaut telle ou telle personne au point de vue securite. { Securite logique : Il s'agit de la securisation du logiciel, des donnees... C'est principalement cet aspect qui sera aborde dans ce cours. Une politique de securite se base donc sur ces deux aspects, physique et logique. 1.2 Analyse de risques Il y a trois types de reponses a apporter aux risques : { Prevention { Detection { Reaction Dans le cadre de ce cours, on se penchera principalement sur la prevention et la detection. Il existe de nombreux risques : { con dentialite : il faut garder l'info entre ceux qui y ont droit. { integrite : faire en sorte que l'info ne s'altere pas, que ce soit volontaire ou non. { disponibilite : faire en sorte que les requ^etes obtiennent toujours une reponse. Il existe certaines attaques, comme les Denial Of Service (DoS) qui s'attaquent a la disponibilite de machines. Un exemple de DoS est le oading : En envoyant une grosse quantite d'informations denuees de sens, la machine est submergee et ne sais plus tra^ter les nouvelles requ^etes, bonnes ou mauvaises. 1 { etc... Le probleme de la securite est qu'elle a un co^ut, qui peut parfois ^etre important. { nouvelles ressources { travail alourdi ! baisse de productivite { gestion (mise en oeuvre) Il faut toujours faire un parallele entre le co^ut d'une attaque et le co^ut de la securisation pour s'en proteger. Il serait absurde que le co^ut de securisation depasse celui de l'attaque. Cinq grandes questions sur la securite : 1. Que veut-on securiser ? Il y a quatre p^oles : { logiciel { donnees { utilisateur { materiel 2. Quel niveau du systeme informatique desire-t-on securiser ? { OS { couche superieure { applications Pour bien faire, il faut tout securiser. 3. Quel degre de complexite est acceptable ? Trop de complexite entra^ne davantage de bugs et cree des failles dans le systeme. De plus, il reduit la disponibilite et le rend donc plus sensible aux DoS. Pas assez de complexite peut laisser des failles grandes ouvertes. Pour bien faire, il faut un compromis entre les deux. 4. La securisation devra-t-elle ^etre centralisee ou distribuee ? 5. Quel mecanisme pour se proteger d'un attaquant tantant d'avoir acces a un niveau du systeme (cfr question 2) qui est en-deca des mecanismes securitaires ? Pour pouvoir repondre a ces questions, il y a 11 grands principes securitaires, a l'usage des concepteurs et des administrateurs : 1. Un systeme parfaitement s^ur n'existe pas. 2. Un systeme s^ur peut ^etre cher. 3. Minimiser le nombre, l'importance et la complexite de composants dans lesquels il faut ^etre \aveuglement" con ant. 4. Concevoir les mecanismes securitaires les plus simples possibles. 5. Multiplier les niveaux de securite. 6. Pas de securite pas l'obscurite. Il faut eviter les \bo^tes noires", c'est a dire les sytemes \reputes s^urs", mais dont personne ne conna^t le fonctionnement. Les algorithmes connus sont les meilleurs. 7. Donner a chaque utilisateur les privileges justes necessaires a l'accomplissement d'une operation autorisee, ni plus, ni moins. 8. simplicite d'usage 2 9. Etre sceptique et paranoaque. 10. De nir une politique d'usage. 11. Eduquer les utilisateurs du syteme. 1.3 Identi cation Il s'agit du contr^ole d'acces ou logging. Cela permet de remonter a la source du probleme, mais pas forcement au reponsable, car celui-ci a peut-^etre derobe l'identite avec laquelle il s'est connecte. Des lors, il est recommande de changer tous les passwords apres une attaque. C'est fastidieux, mais indispensable. Il faut changer tous les passwords en m^eme temps, sinon le pirate pourrait tres bien repenetrer dans le reseau par un login/pass non modi e et se reapproprier tous les nouveaux mots de passe, ce qui rend la modi cation inoperante. C'est pourquoi, comme il est tres dicile de modi er tous les mots de passe en une fois sans couper la disponibilite des ressources, on change les mots de passe plusieurs fois pendant une periode relativement longue (2 semaines) apres une attaque. 1.3.1 Mecanisme habituel Login : annonce de l'dentite, parfois appele identi cation Password : preuve de l'identite, parfois appele authenti cation Parfois, cette double procedure est appelee dans son entierete \authenti cation" ou pour brouiller de nitivement l'etudiant ahuri \identi cation". C'est pourtant cette derniere denomination qui sera utilisee dans la suite de ce cours. Les mots de passe posent certains problemes : Pour ^etre utiles, chaque mot de passe d'un utilisateur donne doit ^etre di erent pour chaque service qu'il utilise. De plus, ils doivent ^etre susements complexes pour ^etre ecaces et diciles a retrouver. (minuscules, majuscules, chi res, signes de ponctuation...) 1.3.2 Attaques sur les mots de passe { online : { password en clair { fake login { attaques sociales : Il faut faire attention de ne jamais donner son password a un pretendu administrateur. Le vrai n'en a jamais besoin. { oine : { exhaustive (test de tous les passwords sur le chier des passwords chi res) { dictionnaire (idem, en jouant sur les mots) Remarque : Les passwords ne sont chi res que dans un seul sens. Il est donc impossible de les retrouver directement a partir du chier des passwords. 1.3.3 Defenses { longueur des passwords minimale 3 { format minuscules, majuscules, chi res, signes de ponctuation...) { attaque du dictionnaire faite par l'administrateur, pour contr^oler la securite des mots de passe du systeme. { mots de passe generes par le systeme { expiration { limite d'essais (par ex. : maximum trois tentatives de connexion) { achage d'info (par ex. : essais avortes de connexion) { salting : ajout d'un nombre a la n du password pour le chi rement : Ralenti l'attaque par dictionnaire, parce qu'il faut essayer l'ensemble des combinaisons du dictionnaire pour chaque utilisateur. M^eme si un utilisateur a le m^eme password qu'un autre utilisateur deja traite, il aura un salt di erent, donc un autre chi rage de son mot de passe. Sans le salting, il sut de tra^ter l'ensemble des combinaisons qu'une seule fois. { shadowing : Le chier des passwords n'est pas accessible en lecture. { trusted path : combinaisons de touches gerees par l'OS permettant d'acher la reelle identi cation. Permet de dejouer les fake logins. { SKey : changement systematique de mot de passe et identi cation a partir d'une liste detenue par l'utilisateur. 1.3.4 Types d'identi cation { secret { possession (par ex. : carte a puce) { identite physique ! biometrie { comportement (par ex. : ecriture) { localisation (par ex. : GPS) L'identi cation sur l'identite physique ou le comportement est interessante, mais n'est pas s^ure a 100%, car elle est basee sur des processus probabilistes. Il faut souvent associer ces techniques a d'autres plus conventionnelles. 1.3.5 Contr^ole d'acces Permet de determiner \Qui fait quoi ?" Quelques de nitions { S un ensemble de sujets { O un ensemble d'objets { A un ensemble d'operateurs d'acces (lire, ecrire, modi er, append...) { M une matrice de contr^ole d'acces Une ligne de la matrice M correspond a un utilisateur. Elle lui donne les permissions qu'il a sur chacun des objets. Elle se nomme en anglais "capabilities". Une colonne de la matrice M correspond a un objet et s'appelle parfois en aglais "Access Control List" (ACL). Le moniteur permet a des sujets d'acceder a des objetssur base de la matrice de contr^ole d'acces. C'est a partir de ca qu'on fait des modeles de securite. 4 1.4 Modeles de securite Un modele de securite est un ensemble de regles a respecter pour assurer la securite. 1.4.1 Exemple : Le modele Bell-Lapadula Il s'agit d'un modele de con dentialite. C'est un modele formel, c'est a dire une description formelle de regles a respecter pour assurer la con dentialite. Remarque : Le modele de la defense americaine (donc militaire) est basee sur Bell-Lapadula. s 2 S (sujets) o 2 O (objets) C(s) et C(o) ! niveau de securite. C(s) = Clearance level C(o) = Classi cation level Plus les valeurs augmentent, plus la securite augmente. Propriete simple : Un sujet s peut avoir acces en lecture a un objet o ssi C(o) C(s). Propriete ? : Un sujet s qui a acces en lecture a un objet o ne peut avoir acces en ecriture a un objet p que ssi C(o) C(p). Dans le Bell-Lapadula, chaque utilisateur a un niveau de securite comportant une limite superieure et une limite inferieure. Il pourra lire dans un objet s'il en-dessous du seuil maximum de securite qui lui est alloue. Il pourra m^eme le lire s'il est en-dessous du seuil minimum. Il ne pourra par contre pas ecrire sur cet objet dans ce cas. Pour ce qui est de l'ecriture, c'est l'inverse. L'utilisateur peut ecrire a partir du niveau minimum qui lui est attribue. Il peut depasser sa limite superieure, mais a ce moment il ne pourra pas lire cet objet. On ne peut baisser le niveau d'une information, on ne peut que le relever. 5 Puisque ce modele a ete concu dans le domaine militaire, il pose un probleme au niveau de la transmission des ordres, car dans ce cas il faut faire passer l'information vers le bas. Dans ce cas, il est necessaire de mettre temporairement de c^ote les regles du modele. On descend donc momentanement pour transmettre une information a une personne de con ance. Ce modele est une machine a etats, ou chaque etat se base sur le sujet, l'objet et le niveau de securite de la matrice M. C'est un graphe de sommets d'etats. Un etat est s^ur si les deux proprietes sont respectees. Si on arrive a prouver que tous les etats sont s^urs, alors on peut considerer que le systeme est s^ur. Attention ! Il s'agit seulement de la con dentialite. Il peut par exemple ne pas ^etre s^ur pour les problemes d'integrite. Remarque : On a toujours un contr^ole d'acces en plus de ce systeme. On n'a pas acces a tous les objets situes en dessous de soi en lecture ; il se peut qu'il y ait d'autres restrictions d'acces qui nous en emp^echent. Problemes de ce modele : 1. Il n'est s^ur QUE pour la con dentialite. 2. Si on change les droits d'acces, il faut tout reprouver. C'est un modele statique. M est est gee. 3. Il existe un covert channel dans ce modele, c'est a dire un canal de communication cache qui permet de transferer de l'information vers le bas. s1 voudrait passer o1 a s2. En se mettant d'accord sur un intervalle de temps, s1 peut jouer sur la presence ou l'absence d'acces de s2 a un objet p. Suivant ce stratageme, s2 peut reconstruire un information bit a bit, selon l'intervalle de temps xe. 6 Remarques : { Dans ce cas-ci, on distingue \delete" et \write". { On peut trouver des covert channels partout, m^eme par exemple dans des rapports legerement modi es. 1.4.2 modele Biba Traite les problemes d'integrite. Soit I le niveau d'integrite. Propriete simple : Un sujet s peut modi er un objet o ssi I(s) I(o). Propriete ? : Un sujet s qui a acces en lecture a un objet o peut avoir acces en ecriture a un objet p ssi I(o) I(p). C'est a dire que compare au modele Bell-Lapadula, la con dentialite et l'integrite reagissent de maniere totalement opposees. Remarques : La veri cation de modeles de securite est exponentielle. Il est donc impossible de veri er parfaitement de gros systemes complexes et donc il vaut mieux s'en me er. 1.5 Evaluation de la securite Ce sont des methodes basees sur des criteres de : { evaluation { certi cation { accreditation Methodes : 1. Trusted Computer Security Evaluation Criteria (TCSEC), plus connu sous le nom \Orange Book". C'est un systeme americain. Le systeme echelonne la securite d'un produit selon une classi cation en 7 cotes : { D (minimal protection) : produit ou systeme qui ne rencontre aucun des criteres de l'Orange Book { C1 (discretionary security protection) : un utilisateur peut decider ce qui doit ^etre contr^ole. Les utilisateurs doivent ^etre identi es par le systeme, les utilisateurs sont separes en terme de donnees. { C2 (controlled access protection) : comme en C1, les utilisateurs sont responsables de leurs actions avec une granularite de contr^ole plus ne. Mise en place d'audit des actions des utilisateurs sur chacun des objets du systeme. { B1 (labelled security protection) : cont^ole d'acces non a discretion des utilisateurs. Tous les objets contr^oles et tous les sujets sont assignes a un niveau de securite. Tous les objets ne doivent pas ^etre contr^oles en B1. Chaque objet contr^ole et sujet possede un label indiquant ce niveau de securite. Ce label sera utilise lors du contr^ole d'acces. La police de contr^ole d'acces doit implementer le modele de Bell-La Padula. 7 { B2 (structred protection) : un design de haut niveau (conceptuel) veri able doit ^etre presente, ainsi qu'un test con rmant que le systeme ou produit implemente ce design. Le systeme ou produit doit ^etre concu en modules independants. Une analyse des \covert channels" doit ^etre realise. { B3 (security domain) : le management du systeme ou produit doit permettre l'audit et la recuperation des donnees (\recovery"). Chaque fonctionnalite de securite doit pouvoir ^etre completement testee. En plus des tests, une argumentation formelle montrant que le systeme ou produit respecte le design doit ^etre presente. { A1 (veri ed design) : le design est entierement veri e formellement. Il faut : { un modele formel du systeme de protection et la preuve de sa consistance { une speci cation formelle des fonctionnalites de haut niveau du systeme de protection { une preuve de la correspondance du modele et la speci cation { montrer informellement que l'implantation du systeme de protection est consistant avec la speci cation { une analyse formelle des \covert channels" 2. Information Technology Security (ITSEC). Cree par la France, l'Allemagne, le Royaume- Uni et les Pays-Bas. Il se focalise sur des Target of Evaluation (TOE). Chaque TOE est classe suivant : E ectiveness Correctness (quoi ou fonctionnalites) (comment) # # F1 ! F10 E1 ! E6 { F1 ! F5 : correspond respectivement aux fonctionnalites decrites dans les classes D ! A1 de l'Orange Book { F6 : haute integrite { F7 : haute disponibilite { F8 : integrite des donnees au cours de communications { F9 : haute con dentialite { F10 : reseau avec hautes con dentialite et integrite { E0 : assigne aux TOE qui echouent a l'evaluation { E1 : description informelle du TOE et tests de la correspondance du TOE avec son but securitaire { E2 : E1 + une description informelle du design doit ^etre fourni. { E3 : un design detaille et les codes sources des fonctions securitaires doivent ^etre fournis. C'est le niveau le plus habituel. { E4 : un modele formel de la police de securite ainsi qu'une analyse igoureuse des vulnerabilites doit ^etre fourni. { E5 : etablissement des correspondances entre le design detaille et le code source. L'analyse des vulnerabilites se base des lors sur le code source. { E6 : description formelle de l'architecture securitaire et la veri cation de la consistance vis a vis du modele formel de la police de securite doivent ^etre fournis. Il y a des correspondances entre l'Orange Book et l'ITSEC. L'ITSEC est plus complet, car il est venu apres l'Orange Book et se base sur celui-ci. 8 { D $ E0 { C1 $ F1 + E2 { C2 $ F2 + E2 { B1 $ F3 + E3 { B2 $ F4 + E4 { B3 $ F5 + E5 { A1 $ F5 + E6 3. Les USA ont voulu encore ameliorer avec le Combined Federal Criteria, qui a ete abandonn e. 4. Le Combined Federal Criteria a cependant servi de base au Common Criteria, realise par les USA, l'EU et le Canada. C'est une norme ISO. 1.6 Securite des reseaux Modele OSI : Application Modele TCP : Application Presentation Transport & Session (TCP) Session Internet (IP) Transport Interface Reseau Lieu Physique On peut securiser chacun de ces niveaux. Si on securise plut^ot le haut de cette liste, c'est a dire le c^ote applicatif, on obtient une securite tres puissante mais tres speci que. Si par contre on securise de preference le c^ote hardware, c'est une securite plus generale mais moins parametrisable. Par ailleurs, le stack TCP-IP peut ^etre modi e pour y integrer des mecanismes securitaires. Exemples 1. IPSEC : Modi cation du stack basee sur IP : ajoute des mecanismes assurant l'integrite et la con dentialite : Application Transport & Session (TCP) IPSEC Interface L'interface habituelle a IP ! couches superieures ne changent pas. Il s'agit en fait du chi rement des headers. Ce systeme est inclus dans le nouveau stack IPv6. 2. Il existe un programme commercial (couche application) de securite tres speci que : SET (Secure Electronic Transaction). Il est specialise pour la securisation des transactions commerciales, mais uniquement pour ca. 3. SSL (Secure Socket Layer) : Cree par Netscape et repris par IETF sous le nom de \Transport layer security" (TLS). En voici le stack : 9 Application SSL TCP Internet (IP) Interface Ajoute a TCP des mecanismes d'integrite et de con dentialite, les applications doivent explicitement faire appel aux mecanismes de securite. Firewalls Le rewall utilise : 1. le packet ltering : mecanisme qui lit les headers des paquets de donnees et veri e eventuellement : { l'adresse source { l'adresse destination { le protocole utilise { le type de connexion 2. un serveur proxy qui : { intercepte les requ^etes provenant du reseau interne et decide s'il la laisse passer ou non sur base de regles de nies { impersonnalise l'emetteur de la requ^ete vis a vis du monde exterieur (cette operation est transparente pour l'emetteur) { realise le logging Le serveur proxy peut ^etre precis et peut accepter un protocole mais limiter les operations au sein du protocole (par exemple permettre ftp mais emp^echer get). Un tel serveur proxy est necessaire par application existante. 10 2 Chi rement 2.1 Chi rement symetrique Le principe est que deux personnes se partagent une cle secrete qui permet aussi bien de chi rer que de dechi rer des messages. Rappelons que le chi rement est une branche de la cryptographie. 2.1.1 De nitions 1. Si a, b et m sont des entiers et si m > 0, nous ecrivons a b (mod m) si m divise b |
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