Uso de técnicas de programación segura

Introdución

Profundizaremos na seguridade das comunicacións de datos entre procesos que se executan en ordenadores; concretamente en que os datos que un proceso emisor envía a outro proceso receptor:

• cheguen inalterados
• só ó receptor previsto
• e ten un modo de verificar que esto foi así.

No caso de que cheguen a algún outro, garantirase que non poida comprender a información codificada (que lle resulten inintelixible). Isto acádase encriptando ou cifrando os datos.

Os términos cifrado e encriptación aditan empregarse coma sinónimos, máis existe algún matiz que os diferencia. Podemos dicir que o cifrado ten un significado máis específico que encriptación, e que sempre é reversible; isto é, partindo do texto cifrado seempre se pode obter o texto original.

Comunicaciones de datos

Amosanse na figura os elementos que interveñen nunha comunicación entre dúas partes: unha que actúa como emisor e outra que actúa como receptor.

A información que se desexa transmitir codifícase e se transmite de emisor a receptor por un medio de comunicación. Cando a comunicación é entre dous procesos de ordenador, a mensaxe codifícase en binario (coma unha secuencia de ceros e unos).

o medio de comunicación non ten porque ser o ideal xa que as mensaxes:

• podense deteriorar, de xeito que se altere a súa información

^ poden no chegar o seu destino

O medio adoita ser compartido con outros emisores e receptores. Implica isto:

• que poden ter acceso ó medio usuarios non previstos ou incluso maliciosos, que poden escoitar ou ter acceso as mensaxes que se transmiten polo medio, e incluso alterarlos
• o emisor non ten a seguridade total de que a mensaxe chegue ó receptor nin de que o faga inaleterado
• o receptor non ten forma de asegurar que a mensaxe proven do supuesto emisor.

En resumo o medio é inseguro ou non fiable.

A canle:

• adoita ser bidireccional (permite a comunicación en ambos sentidos)
• así pois ambas partes pueden actuar coma emisor e coma receptor, nunha comunicación duplex o bidireccional;o ocontrario é de tipo simplex ou unidireccional.
• e se poden actuar simultáneamente coma emisor e receptore trátase dunha comunicación full-duplex; o contrario (non poden simultáneamente) trátase dunha comunicación de tipo half-duplex.

Resumo

• A seguridade en comunicacións de datos entre procesos inclúe distintos aspectos complementarios que son importantes no caso común no que a comunicación entre emisor e receptor realizase a través dun medio de comunicación non seguro. Estes aspectos son:
  • a integridade
  • a confidencialidade
  • a autenticación
  • o non repudio. .
• Unha función de hash calcula a partir dunha secuencia de bytes de lonxitude arbitrariamente longa unha secuencia de lonxitude fixa. Debe cumprir os requisitos de:
  • non reversibilidade
  • uniformidade
  • discontinuidade.
• Na actualidade non se considera seguro para o seu uso en criptografía as funcións:
  • MD5
  • SHA-1
• O cifrado consiste en obter unha mensaxe cifrada (inintelixible para todo aquel que descoñezca a clave secreta) a partir dunha secuencia de bytes ou mensaxe en claro. A clave secreta permite obter a mensaxe en claro orixinal; porén, o cifrado é reversible.
• Tanto o cifrado dunha mensaxe coma o cálculo do seu valor de hash consideranse operacións criptográficas. O cifrado é reversible. Pola contra, o cálculo dun valor de hash non é reversible.
  • Cando se obten un valor para o que unha función de hash obten un valor determinado prodúcese unha colisión de hash.
  • Considérase unha función de hash robusta cando non é viable obter unha colisión de hash por forza bruta (probando un a un os posibles valores) e non existe ningún método de criptoanálise que permita seleccionar un conxunto máis reducido de valores cunha maior probabilidade de éxito.
  • Do mesmo xeito, considérase un método de cifrado robusto cando non é viable obter o valor en blanco orixinal para un valor cifrado por forza bruta, e cando non existe ningún método de criptoanálise que permita seleccionar un conxunto máis reducido de valores cunha maior probabilidade de éxito.
• A criptografía de clave privada ou criptografía simétrica, basease no uso dunha mesma clave secreta por emisor para o encriptado de mensaxes e polo receptor para o seu desencriptado.
• A criptografía de clave pública ou criptografía asimétrica basease no uso dun par de claves, unha privada e outra pública, entre as que existe unha relación matemática.
  • Coa clave pública pódese encriptar unha mensaxe de xeito que só se poderá desencriptar coa clave privada.
  • Coa clave privada, xunto con unha función de hash, pódese calcular unha firma dixital, que só pode xerar o coñecedor da clave privada, pero que pode verificar calquer coñecedor da clave pública.
• Un certificado dixital X.509 conten a clave pública dunha persona ou entidade, e está asinado dixitalmente por unha AC; pódese utilizar para operacións de cifrado e para verificación de firma dixital.
• Unha PKI é unha combinación de hardware, software, procedimentos de seguridade e marco legal, que en conxunto permite a execución con garantías de operacións criptográficas, cumprindo os requisitos de integridade, confidencialidade, autenticación e non repudio. Unha PKI permite establecer e xestionar asociacións entre claves públicas e identidades de personas e de organizacións.
• Un certificado raíz é un emitido por unha AC, asinado por ela mesma (isto é, autoasinado), e que permite verificar a firma dos certificados dixitais emitidos por ella. Un certificado autoasinado só se considera válido se está emitido por unha AC.
• TLS/SSL utiliza unha combinación de técnicas criptográficas de clave pública e privada,e permite encriptar os datos transmitidos mediante o protocolo de transporte TCP.

Práctica

• Técnicas de programación segura con Java
• Técnicas de programación segura con Python

Glosario

Ataque criptográfico

Intento de atopar o texto en claro a partir do texto encriptado sen coñecer previamente a clave; tamén intento de obter unha colisión de hash para un valor de hash determinado.

Autenticación

Seguridade para o receptor dunha información de quén é o seu emisor.

Certificado dixital

Documento digital que conten información utilizada para criptografía de clave pública, e que permite acreditar a identidade do seu poseedor ou titular.

Cifrado ou encriptación

Representación dunha información dunha forma alternativa de xeito que sexa inintelixible; pero que se poida obter a información na súa forma orixinal se se coñece unha información secreta ou clave.

Colisión de hash

Hallazgo dunha secuencia de bytes para os que unha función de hash da como resultado un valor determinado.

Confidencialidade

Seguridade de que unha información transmitida hacia un receptor so é recibida por él (ou candomenos so é intelixible para él).

Criptografía de clave privada

Conxunto de métodos criptográficos, para encriptado (uo cifrado) e desencriptado (ou descifrado) de mensaxes, que se basean nunha clave ou secreto compartido entre emisor e receptor.

Criptografía de clave pública

Conxunto de métodos criptográficos que se basean nunha clave privada coñecida só por unha das partes, e unha clave pública asociada coñecida polas dúas. Inclúe métodos para encriptado (ou cifrado), desencriptado (ou descifrado) e firma dixital.

Firma dixital

Secuencia de bytes de lonxitude relativamente corta obtida a partir dunha secuencia de bytes, e que só pode calcular o coñecedor do valor dunha clave privada; pero que calquera pode, utilizando unha clave pública asociada con esa clave privada, verificar que foi xenerada por él.

Función de hash

Función que fai corresponder a unha secuencia de datos de lonxitude arbitrariamente longa unha secuencia de lonxitude fixa, e que cumple os requisitos de non reversibilidade, uniformidade e discontinuidade.

Infraestrutura de clave pública (PKI)

Combinación de medios e procedementos tecnolóxicos, administrativos e legales que, en conxunto, permiten a execución con garantías de operacións criptográficas baseadas en criptografía de clave pública, cumprindo os requisitos de integridade, confidencialidade, autenticación e non repudio.

Integridade

Seguridade para o receptor dunha información transmitida de emisor a receptor, a través dunha canle de comunicacións, de que esta no foi alterada na canle entre ambos.

Non repudio

Posibilidade de demostrar que unha información foi emitida por un emisor determinado.

TLS/SSL

Protocolo de seguridade que funciona a nivel de aplicación sobre o protocolo de transporte TCP; que utiliza unha combinación de métodos criptográficos de clave pública e privada; e que permite a encriptación dos datos transmitidos nos segmentos de datos do protocolo de transporte TCP.

X.509

Estándar para certificados dixitais.

Creditos e referencias

• Programación de servicios y procesos. Carlos Alberto Cortijo Bon ISBN: 9788413571041