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_ABqu’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_Set indique au CDC qu’il veut communiquer avec B en utilisant K_S; ce message est codé en utilisant K_Aclé secrète partagée entre A et le CDC
le CDC code un nouveau message avec l’identité de A et la clé K_Set 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_ABpour 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_Bqu’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_Bchiffré 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)