Seguridad a nivel de transporte [L4]

TLS (Transport Layer Security)

Es una evolución de SSL (Secure Socket Layer) para proveer comunicaciones seguras a través de infraestuctura insegura. Provee un canal seguro a un servicio arbitrario de internet. Garantiza autenticación, confidencialidad e integridad, tiene los siguientes objetivos:

Seguridad Criptográfica
Interoperabilidad
Extensibildiad
Eficiencia

La arquitectura de TLS en internet es la siguiente: master_cs:secom:tls_internet.png

Competidores de TLS

SSH (Secure Shell)
- También en capa de aplicación
- Usa cifrado de clave pública para la autenticación pero también puede usar contraseñas
- Confiada basada en hosts conocidos e intercambio de claves en vez de PKI
- Se suele usar para acceso remoto a servidores, transferencia de archivos o tunelado de otros protocolos.
PGP(Pretty Good Privacy):
- Confianza de web descentralizada en vez de usar PKI jerárquico.
- Se suele usar para email, archivos y verificación de paquetes de software.

Protocolo TSL (1.2 y 1.3)

Transporta y, opcionalmente, cifra cada mensaje TLS entre 2 aplicaciones. Un registro TLS tiene la siguiente estructura: master_cs:secom:diagtls2.png

Trasnsporte de mensaje: Se transportan buffers opacos enviados por subcapas del protocolo superarioes. Puede fragmentar mensajes mayores de 16384 bytes y combinar varios mensajes pequeños en un solo regisotr.
Cifrado y validación de integridad: Los primeros mensajes se transmiten en claro, una vez finaliza el handshake, se cifra y valida de acuerdo a los parámetros negociados
Compresión: Ya no se usa, sujetoa a ataques de compresión de canal lateral.
Extensibilidad: El protocolo de registro solo trata con el transporte y el cifrado, las demás tareas son llevadas a cabo por un subprotocolo. Hay 4 subprotocolos principales:
- Handshake
- Change cipher spec
- Datos de aplicación
- Alert.

Protocolo de Handshake

Responsable de la negociación de los parámetros de conexión y realizar la autenticación. Intercambia entre 6 y 10 mensajes, dependiendo de las características. Suelen haber 3 flujos comunes:

Handshake completo con autenticación de servidor
Handshake abreviado continuando una sesión anterior
Handshake completo con autenticación mutua.

especificación_del_mensaje

struct {
  HandshakeType msg_type; //1 Byte
  uint24 length;
  HandshakeMessage message; //Depende del tipo de mensaje
} Handshake;

El funcionamiento de un handshake con autenticación de servidor sería el siguiente:

Intercambio de capacidades y negociación de parámetros
Autenticación, se validan los certificados presentados
Se establece una clave secreta maestra para proteger la sesión
Se verifica la integridad de los mensajes de handshake

Siguen los siguientes pasos:

master_cs:secom:diagflujofullhadshakeserver.png

[Cliente] solicita sesión TLS y se envían las capabilities
1. Client Hello: Compueto por los siguientes campos
  1. Random: Previene ataques de replay y asegura la integridad
  2. Session ID: Vacío para la primera conexión
  3. Cipher Suites: Ordenadas por preferencia.
[Server] selecciona los parámetros de conexión
1. Server Hello: La versión puede ser inferior a la del cliente. Contiene solo una opción por campo.
[Server] envía la cadena de certificados si es necesaria autenticación
1. Certificate Message: Sirve un certificado X.509
  1. Primero viene el certificado principal y luego los intermedios. No se debe enviar el certificado raid
  2. El certificadod epende de la cipher suite
  3. Un server puede ser configurado con múltiples certificados
[Server] envía información adicional para generar la clave maestra
1. Key Exchange: Los contenidos dependen de la cipher suite.
  1. El ClientKeyExchange es obligatorio y el SeverKeyExchange es opcional.
[Server] Indica la finalización de la negociación
[Cliente] Envía información adicional para generar la clave maestra
[Cliente] Cambia el cifrado e informa al servidor
[Cliente] Envía un MAC (Message Authentication Code) para todos los mensajes intercambiados
[Server] Cambia el cifrado e informa al cliente
[Server] Envía un MAC para todos los mensajes intercambiados