Infra-Estrutura de Chaves Públicas

Infra-Estrutura de Chaves Públicas

PKIPublic Key Infrastructure

Abril de 2006 Infra-estrutura de Chave Pública 2

Criptografia de Chave Pública

• A criptografia de chave simétrica (duas pessoas) pode manter seguros seus segredos, mas se precisarmos compartilhar informações secretas com duas ou mais pessoas, devemos também compartilhar as chaves.


Compartilhar Chaves

• O compartilhamento de chaves implica no problema da distribuição de chaves.

• O que é Distribuição de Chaves ?


Distribuição de Chaves

• O problema da distribuição de chaves:

Como duas ou mais pessoas podem, de maneira segura, enviar as chaves por meio de linhas inseguras.

• Como as pessoas podem de maneira segura enviar informações sigilosas por meio de linhas inseguras ?



• Antes de utilizar, deve-se lidar com os problemas tais como:

- distribuição de chaves.

- gerenciamento de chaves.


Gerenciamento de Chaves

• O que é gerenciamento de chaves ?

• É o processo de gerar, proteger, armazenar, e manter histórico para utilização de chaves.


Gerenciamento de Chaves

• Gerar pares de chaves• Proteger chaves privadas• Controlar múltiplos pares de chaves• Atualizar pares de chaves• Manter um histórico de pares de chaves.



• Oferece criptografia e também uma maneira de identificar e autenticar (através de assinatura) pessoas ou dispositivos.



• Principal questão:

Não somente confidencialidade.

Mas a principal questão é a integridade (uma chave é suscetível à manipulação durante o trânsito) e a posse de uma chave pública.



• Como obter uma chave pública e numa comunicação certificar-se de que essa chave tenha sido recebida da parte intencionada ?

• Resposta: certificados de chave pública


Introdução aos Certificados

• Com Criptografia de Chave Pública e Assinatura Digital:

pessoas podem utilizar a chave pública de uma outra pessoa;

.


Criptografia de Chave Pública e Assinatura Digital

• Para enviar uma mensagem segura a uma pessoa, tomamos a chave pública dessa pessoa e criamos um envelope digital.


Criptografia de Chave Pública e Assinatura Digital

• Para verificar a mensagem de uma pessoa, adquire-se a chave pública dessa pessoa e verifica-se a assinatura digital.


Assinatura com Chave Pública

Chave Privada

DA

Chave Pública

EB

Chave Privada

DB

Chave Pública

EB

P

DA(P) DA(P)EB(DA(P))

Computador A Computador B

P

rede

Assume-se que os algoritmos de criptografia e decriptografia têm a propriedade que: EB( DA(P) ) = P e DA( EB(P) ) = P, onde DA(P) é a assinatura do texto plano P com a chave privada DA

e EB(P) é a verificação da assinatura com a chave pública EB . O algoritmo RSA tem esta propriedade.


De quem é a chave pública ?

• Mas, como uma pessoa qualquer pode saber se uma chave pública pertence a pessoa em questão (parte intencionada) ?

• Veja dois exemplos.


Exemplo de Invasão 1

• João tem a chave pública de Tati. A chave funciona. Ele é capaz de criar um envelope digital e se comunicar com Tati que é possuidora da chave privada relacionada à chave pública em poder de João.



• Mas se Camila, de alguma maneira, invade o computador de João e substitui a chave pública de Tati pela chave pública dela,



• quando João enviar o envelope digital, Camila será capaz de interceptá-lo e lê-lo. Tati não será capaz de abri-lo porque ela não tem a chave privada parceira da chave pública utilizada.



• Na empresa onde João e Daniel trabalham tem um diretório centralizado que armazena as chaves públicas de todas as pessoas.

• Quando Daniel quiser verificar a assinatura de João, ele vai ao diretório e localiza a chave pública de João.



• Mas se Camila tiver invadido esse diretório e substituído a chave pública de João pela chave pública dela,

• ela (Camila) poderá enviar uma mensagem fraudulenta ao Daniel com uma assinatura digital válida.



• Daniel pensará que a mensagem veio de João, porque verificará a assinatura contra o que ele pensa ser, a chave pública de João.


Certificado Digital

• A maneira mais comum de saber se uma chave pública pertence ou não a uma entidade de destino (uma pessoa ou empresa) é por meio de um certificado digital.

• Um certificado digital associa um nome a uma chave pública.


Estrutura Básica de um Certificado

Assinatura CA

Assinatura CA

Nome

ChavePública

Mensagem

Certificado


Percepção à Fraude

• Um certificado é produzido de tal maneira que o torna perceptível se um impostor pegou um certificado existente e substituiu a chave pública ou o nome.

• Qualquer pessoa ao examinar esse certificado saberá se está errado.


Fraude

• Talvez o nome ou a chave pública esteja errado;

• Portanto, não se pode confiar nesse certificado, ou seja, o par (nome,chave).


Como tudo funciona

• Tati gera um par de chaves: (chave-privada, chave-pública).

• Protege a chave privada.

• Entra em contato com uma Autoridade de Certificação (CA), solicitando um certificado.


Como tudo funciona

• CA verifica se Tati é a pessoa que diz ser, através de seus documentos pessoais.

• Tati usa sua chave privada para assinar a solicitação do certificado.


Como tudo funciona

• CA sabe, então, que Tati tem acesso à chave privada parceira da chave pública apresentada, assim como sabe que a chave pública não foi substituída.


Como tudo funciona

• CA combina o nome Tati com a chave pública em uma mensagem e assina essa mensagem com sua chave privada (de CA).

• Tati, agora, tem um certificado e o distribui.Por exemplo, para João.


• Portanto, quando João coletar a chave pública de Tati, o que ele estará coletando será o certificado dela.

• Supondo que Camila tente substituir a chave pública de Tati, pela sua própria chave (troca da chave pública dentro do certificado).


Como tudo funciona

• Ela pode localizar o arquivo da chave pública de Tati no laptop de João e substitui as chaves.


Como tudo funciona

• Mas, João, antes de usar o certificado, utiliza a chave pública de CA para verificar se o certificado é válido.


Como tudo funciona

• Pelo fato da mensagem no certificado ter sido alterada (houve troca da chave pública dentro do certificado), a assinatura não é verificada.


Como tudo funciona

• Portanto, João não criará um envelope digital usando essa chave pública e Camila não será capaz de ler qualquer comunicação privada.


Como tudo funciona

• Esse cenário assume que João tem a chave pública de CA e tem a certeza de que ninguém a substituiu com a chave de um impostor.


Como tudo funciona

• Pelo fato dele, João, poder extrair a chave do certificado fornecido pela CA, ele sabe que tem a verdadeira chave pública de CA.


Infra-estrutura de Chave Pública

• Usuários Finais

• Partes Verificadoras: aquelas que verificam a autenticidade de certificados de usuários finais.



• Para que usuários finais e partes verificadoras utilizem essa tecnologia, chaves públicas devem ser fornecidas uns aos outros.

• Problema: uma chave é suscetível de ataque durante o trânsito.



• Ataque:

Se uma terceira parte desconhecida puder substituir uma chave qualquer por uma chave pública válida, o invasor poderá forjar assinaturas digitais e permitir que mensagens criptografadas sejam expostas a partes mal intencionadas.



• Distribuição manual

• Solução apropriada: - certificados de chave pública

• Fornecem um método para distribuição de chaves públicas.



• Um certificado de chave pública (PKC) é um conjunto de dados à prova de falsificação que atesta a associação de uma chave pública a um usuário final.

• Para fornecer essa associação, uma autoridade certificadora (CA), confiável, confirma a identidade do usuário.



• CAs emitem certificados digitais para usuários finais, contendo nome, chave pública e outras informações que os identifiquem.

• Após serem assinados digitalmente, esses certificados podem ser transferidos e armazenados.



• Tecnologia para utilizar PKI: (1) Padrão X.509

(2) Componentes de PKI para criar, distribuir, gerenciar e revogar certificados.


Certificados de Chave Pública

• Um meio seguro de distribuir chaves públicas para as partes verificadoras dentro de uma rede.

• Pretty Good Privacy (PGP)• SET• IPSec• X.509 v3 (ITU-1988, 1993, 1995,

IETF-RFC2459-1999)


Estrutura de Certificado X.509

1. Versão2. Número Serial3. Identificador do algoritmo de assinatura4. Nome do Emissor – nome DN da CA que cria

e emite.5. Validade



6. Nome do Sujeito – nome DN da entidade final (usuário ou uma empresa).

7. Informação da Chave Pública do sujeito: (valor da chave, identificador do algoritmo, parâmetros do mesmo)



8. Identificador único do emissor: (não recomendado pela RFC 2459)

9. Identificador único do sujeito: (não recomendado pela RFC2459)



10. Extensões de versões de certificados. Identificador de Chave de Autoridade para qualquer certificado auto-assinado. Identificador de Chave de Sujeito

Utilização de chave



Utilização de Chave Estendida: Para uso de aplicativos e protocolos (TLS, SSL, ...), definindo as utilizações da chave pública para servidores de autenticação, autenticação de cliente, registro de data/hora e outros.



Ponto de distribuição de CRL

Período de uso de chave privada: (não recomendado pela RFC 2459)

Políticas de certificado:











Mapeamentos de políticas: Quando o sujeito de certificado for

uma CA.

Nome alternativo do sujeito: Permite o suporte dentro de vários aplicativos que empreguem formas próprias de nomes (vários aplicativos de e-mail, EDI, IPSec)



Nome alternativo do emissor (CA): Permite o suporte dentro de vários aplicativos que empreguem formas próprias de nomes (vários aplicativos de e-mail, EDI,IPSec)



Atributos do diretório do sujeito: (não recomendado pela RFC 2459)

Restrições básicas: Se o sujeito pode agir como uma CA. Exemplo: Se a Verisign pode permitir que a RSA Inc. atue como uma CA, mas não permitindo que a RSA Inc. crie novas CAs)



Restrições de nomes: Apenas dentro de CAs. Especifica o espaço de nomes de sujeito.

Restrições de diretiva: Apenas dentro de CAs. Validação de caminho de política.



11. Assinatura da CA


Nomes de Entidades• Certificados X.509 v3 concedem flexibilidade para nomes de

entidades.

• As entidades podem ser identificadas pelas seguintes formas de nomes:

- endereço de e-mail - domínio de Internet - e-mail X.400 - nome de diretório X.500 - nome de EDI - URI da Web: URN, URL - endereço IP


Nomes de Entidades

• Em um certificado de chave pública, os nomes de entidades (emissor e sujeito) devem ser únicos.


Notação e Codificação ASN.1

• Regras de sintaxe e de codificação de dados de certificados X.509.

• ASN.1 (Abstract Sintax Notation 1) - descreve a sintaxe de várias estruturas de dados;

- fornece tipos primitivos bem-definidos, e um meio único para definir as combinações complexas desses tipos primitivos.


Notação e Codificação ASN.1

• Regras de codificação para representar os tipos específicos de ASN.1 em strings de 0s e 1s:

- Basic Encoding Rules (BER)

- Distinguished Encoding Rules (DER)

Basic Encoding Rules (BER)

• Basic Encoding Rules (BER) é um dos formatos de codificação definido como parte do ASN.1 standard especificado pela ITU na norma X.690.

• Distinguished Encoding Rules (DER)


Componentes PKI

Autoridade Certificadora (CA)

Autoridade Registradora (RA)

DiretórioX.500

Servidor de Recuperação de Chave

Usuários

Finais

Usuários Finais

1

2

3

5

4

6

Repositório deCertificados


Componentes de uma PKI

• Autoridade Certificadora (CA)• Autoridade Registradora (RA)• Diretório de Certificado (X.500)• Servidor de Recuperação de Chave • Protocolos de Gerenciamento• Protocolos Operacionais

Protocolos de Gerenciamento• Comunicação on-line com os usuários finais e o

gerenciamento dentro de uma PKI.– Entre RA e um usuário final.– Entre duas CAs.

• Funções– Inicialização– Registro – Certificação – Recuperação de chave – Atualização de chave – Revogação – Certificação cruzada

Protocolos Operacionais• Permitem a transferência de certificados e das

informações de status de revogação, entre diretórios, usuários finais e parte verificadoras.

• X.509 não especifica nenhum único protocolo operacional para uso dentro de um domínio de ICP.

• Protocolos usados:– HTTP,– FTP,– e-mail– LDAP-LightweightDiretoryAccessProtocol


Partes de sistema PKI

• Infra-estrutura PKI

• Usuário Final / Empresa

• Parte Verificadora


Interação das partes em PKI

Infra-estrutura de PKI

Usuário Finalou Empresa

Parte Verificadora

Certificado X.509

Informação de Status de Revogação de Certificado

LDAP, HTTP, FTP, e-mail

LDAP

OCSP / CRL


Autoridade Registradora

• Autoridade Registradora é também conhecida como AR.

• É a entidade responsável por emitir certificados digitais de acordo com as políticas estabelecidas por uma AC (Autoridade Certificadora).

Autoridade de Registro

• Uma Autoridade de Registo, (acrônimo AR), é um dos elementos de uma PKI, ou talvez o mais importante.

Autoridades de Registro

• Esta é o intermediário entre Autoridade de Certificação (Diretório X.500, Base de Dados de Autenticação) e Cliente (aquele que pede o certificado), caso o último não peça o certificado diretamente à Autoridade de Certificação.

Autoridades de Registro

• Esta é quem valida a entidade do Cliente, através de auditorias, para ver se o Cliente não se faz passar por quem disse à Autoridade de Registo, e é quem se responzabiliza perante a Autoridade de Certificação pelo cumprimento da CPS (Certification Practice Statement, qualquer coisa como Declaração das Práticas de Certificação).


Autoridade Certificadora

• Existem Autoridades de Certificação de dois tipos: as Autoridades de Certificação de Raiz (ou Autoridades de Certificação Superiores ou ainda Autoridades de Certificação de Maior Nível), que emitem diretamente os certificados, ... ...

Autoridade Certificadora

• ... ... e as Autoridades de Certificação Intermediárias (ou Autoridades de Certificação Inferiores ou ainda Autoridades de Certificação de Menor Nível), cujos certificados são emitidos indiretamente pelas Autoridades de Certificação Raiz.

Autoridades de Certificação

• Podemos pensar no caminho entre as Autoridades de Certificação de Raiz e o Cliente como uma ramificação, já que existem as Autoridades de Certificação Raiz, que emitem os certificados para as Autoridades de Certificação Intermediárias, se existirem, até ao Cliente (ou utilizador final) que aplica o certificado.


• Caso o certificado não seja emitido por uma Autoridade de Certificação, este é auto-assinado, ou seja, o proprietário ocupa os lugares de Autoridade de Certificação, Autoridade de Registo e Cliente.

• Este é o caso quando se utiliza o OpenSSL.


• Exemplos de Autoridades de Certificação de Raiz são a americana VeriSign ou a britânica Equifax.

• Exemplos de Autoridades de Certificação Intermediárias são a portuguesa Saphety, a também portuguesa Multicert e a Brasiliera Certisign.

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