PB001: Uvod do informačních technologií
Luděk Matýska
Fakulta informatiky Masarykovy univerzity
podzim 2014
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014
1/14
Q Mobilní systémy
Q Bezpečnost/Kryptografie
Luděk Matýska  (Fl MU) PB001: Úvod do informačních technologií I podzim 2014        2 / 14
Mobilní systémy
• Inherentně distribuované
• Přiměřeně malá zařízení přenášená uživateli
• Trvale nebo občas připojená do sítě
• Omezená procesní kapacita
• Klient/server nebo peer to peer model
• Klient/server lépe přizpůsobitelný dostupnému výkonu mobilních zařízení
• Nutno ošetřit práci v odpojeném stavu
• Vyvažování mezi kvalitou připojení a lokálně dostupným výkonem
• Konvergence
• Růst výkonu malých zařízení (smartphones)
• Dostupnost a kvalita sítě
• Sdílení aplikací
• Často s využitím nemobilního serveru
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        3 / 14
Mobilní systémy
• Malá (mobilní) zařízení sledující jisté parametry okolí
• Teplota okolí (požáry)
• Tlak, vlhkost, .. . (budovy, stavby obecně, ale i sledování osob)
• Komunikační zátěž
• Omezená kapacita baterie
• Nutné protokoly, které garantují „přiměřenou" konektivitu, ale nezatěžují baterie
• Cena výpočtu (vlastnost algoritmu/protokolu) vyjádřena ve Wattech, nikoliv počtu instrukcí
• Bezpečnostní aspekty
• Senzoru se může útočník fyzicky zmocnit
• Kompromitace senzoru nesmí ohrozit celou síť
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        4 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
• Autentizace
• Prokázání, že ,,já jsem já"
• Autorizace
• Oprávnění přístupu ke službě/zdroji
• Delegace
• Prokázání, že já mohu vystupovat za někoho jiného
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        5 / 14
• Ochrana komunikace
• Snaha zajistit, že konkrétní zprávu si nemůže přečíst neoprávněná osoba
• Další požadavky na předávané zprávy:
• Integrita
• Autenticita
• Non-repudiability
• Šifrování
• Zajišťuje pouze „nečitelnost" zpráv
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        6 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
• Šifrování pomocí sdíleného tajemství
• Máme klíč a algoritmus, ten aplikujeme na zprávu
• Stejný klíč pro šifrování a dešifrování
• Je-li klíč delší než zpráva, nelze prolomit (velmi zjednodušeně]
• Problém distribuce (sdílení) klíče
• Asymetrická kryptografie
• Máme dva klíče (soukromý a veřejný)
• Soukromý má jen majitel klíče, veřejný je volně dostupný
• Oba mohou být použity pro šifrování i dešifrování, ale komplementárně
• Zpráva zašifrovaná soukromým klíčem je dešifrovatelná pouze veřejným klíčem a naopak
• Problém, jak prokázat, komu patří konkrétní veřejný klíč
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        7 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
• Aktuálně nejpoužívanější AES (Rijndael)
• Starší např. DES, DES3.
• Klíče délky 128-256 bitů (zpravidla)
• Rychlé algoritmy, snadno programovatelné přímo v hardware o Použití v autentizaci
• Nepošlu přímo tajemství (heslo)
• Jedna strana zvolí náhodné číslo, zašifruje a pošle
• Druhá dešifruje, provede dohodnutou operaci, znovu zašifruje a pošle zpět
• Příjemce dešifruje a zkontroluje výsledek
• Popsaný proces je základem Challenge-Response protokolu
• Rizika/problémy
• Distribuce hesla
• Kompromitace hesla
• Vícebodová komunikace
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        8 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
• Nemá jednoduchou analogii v reálném světě
• Používá jednosměrné funkce
• Klíče délky 2048-4096 bitů
• Složité algoritmy, náročná implementace
• Použití v autentizaci
• Jedna strana zvolí náhodné číslo a zašifruje veřejným klíčem druhé strany
• Druhá strana dešifruje svým soukromým, provede operaci a zašifruje veřejným klíčem první strany
a První strana dešifruje svým soukromým klíčem a ověří o Pozor: popsaný princip pouze jednostranná autentizace
• Rizika/Problémy:
• Autenticita veřejných klíčů
• Nevhodné pro šifrování dlouhých zpráv
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        9 / 14
• Využití asymetrické kryptografie
• Hash zprávy - ,,otisk" pevné délky
• MD5, SHA1
• Otisk je jedinečný pro konkrétní zprávu
• Z otisku nelze rekonstruovat původní zprávu
• Podpis:
• Ze zprávy proměnné délky vytvoříme „otisk" pevné délky
• Otisk zašifrujeme našim soukromým klíčem - podpis zprávy
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        10 / 14
• Využití asymetrické kryptografie
• Hash zprávy - ,,otisk" pevné délky
• MD5, SHA1
• Otisk je jedinečný pro konkrétní zprávu
• Z otisku nelze rekonstruovat původní zprávu
• Podpis:
• Ze zprávy proměnné délky vytvoříme „otisk" pevné délky
• Otisk zašifrujeme našim soukromým klíčem - podpis zprávy
• Ověření
• Ze zprávy proměnné délky vytvoříme „otisk" pevné délky
• Vezmeme připojený podpis a dešifrujeme jej veřejným klíčem podpisujícího
• Podpis je pravý, pokud se náš a dešifrovaný otisk shodují
• Princip použitelný i na garanci integrity a autenticity zprávy
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        10 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
Certifikační autorita
• Přiřazení veřejného klíče konkrétní entitě
• CA je institut, který
• Ověří, kdo je vlastník soukromého klíče k určitému veřejnému
• Vydá certifikát, tj. potvrzení o této vazbě, které sama podepíše
• Jak věřit klíčům certifikačních autorit?
• Alternativy, např. pgp
o Ring of trust
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        11 / 14
• Potřebujeme pověřit nějakou entitu, aby mohla jednat našim jménem
• Naivní přístupy
• sdělíme sdílené tajemství
• svěříme soukromý klíč
nekorektní, nebezpečné a zpravidla jdou proti pravidlům
• Vydáme nový certifikát, který podepíšeme
• Entita se prokazuje tímto novým (má jeho soukromý klíč)
• Druhá strana vidí náš podpis pod delegací, proto akceptuje
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        12 / 14
Bezpečnost/Kryptografie
• Jak zašifrujeme dlouhou zprávu?
• Nejspíš symetrickým klíčem (rychlejší, méně výpočetně náročné)
atyska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních techn
Bezpečnost/Kryptografie
• Jak zašifrujeme dlouhou zprávu?
• Nejspíš symetrickým klíčem (rychlejší, méně výpočetně náročné)
• Jak ovšem ten klíč sdělíme druhé straně?
• Nejlépe využitím asymetrické kryptografie
• Veřejným klíčem druhé strany zašifrujeme symetrický klíč a přiložíme ke zprávě
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních techn
• Proč máme primární a sekundární heslo do informačních systémů MU?
• Častější použití klíče zvyšuje pravděpodobnost odchycení/zneužití
• Některé systémy nemusí používat dostatečně spolehlivé systémy ověření (např. vyžadují poslání hesla)
• Souvisí s důvěryhodností
• Různé druhé strany považujeme za různě důvěryhodné
• Snažíme se proto používat různé autentizační/komunikační mechanismy
• Chráníme sdílená tajemství
• Explose sdílených tajemství (loginů a hesel)
• Vhodný kompromis pouze s několika úrovněmi
• Další přístupy
• Digitální karty
• Poskytovatelé identit, federace identit
Luděk Matýska  (Fl MU)
PB001: Úvod do informačních technologií
podzim 2014        14 / 14