cap-8

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1
Capítulo 8
Segurança em redes 
de computadores
2
Redes de computadores I
Prof.: Leandro Soares de Sousa
E-mail: lsousa@id.uff.br
Site: http://www.ic.uff.br/~lsousa
 
Não deixem a matéria acumular!!!
Datas das avaliações, exercícios propostos, transparências,... no 
site!
http://www.ic.uff.br/~lsousa
3
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
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8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
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• Remetente, destinatário e intruso (Alice, Bob e Trudy)
● bem conhecidos no mundo de segurança de redes
● Bob e Alice (amantes!) querem se comunicar de modo 
“seguro”
● Trudy, a “intrusa” pode interceptar, apagar e/ou 
acrescentar mensagens
O que é segurança de rede?
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• Quem podem ser Bob e Alice?
● ... bem, Bobs e Alices reais!
● Browser/servidor web para transações eletrônicas (ex., 
compras on-line)
● cliente/servidor home banking
● servidores DNS
● roteadores trocando atualizações de tabelas de 
roteamento...
O que é segurança de rede?
7
Podemos identificar as seguintes propriedades desejáveis da 
comunicação segura:
• Confidencialidade
• Integridade de mensagem
• Autenticação do ponto final
• Segurança operacional
O que é segurança de rede?
8
Podemos identificar as seguintes propriedades desejáveis da 
comunicação segura:
• Confidencialidade: apenas o transmissor e o receptor 
desejado devem “entender” o conteúdo da mensagem
● transmissor codifica msg
● receptor decodifica msg
O que é segurança de rede?
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Podemos identificar as seguintes propriedades desejáveis da 
comunicação segura:
• Integridade de mensagem: transmissor e receptor querem 
garantir que a mensagem não seja alterada (em trânsito ou 
após) sem que isto seja detectado.
O que é segurança de rede?
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Podemos identificar as seguintes propriedades desejáveis da 
comunicação segura:
• Autenticação do ponto final: transmissor e receptor 
querem confirmar a identidade um do outro.
O que é segurança de rede?
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Podemos identificar as seguintes propriedades desejáveis da 
comunicação segura:
• Segurança operacional: os serviços devem estar 
acessíveis e disponíveis para os usuários (detecção de 
invasão, worms, firewalls, Internet pública...). 
O que é segurança de rede?
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• Há muitos vilões por aí!
• P: O que um vilão pode fazer?
• R: um monte de coisas!
● grampo: interceptação de mensagens
● inserir ativamente mensagens na conexão
● falsidade ideológica: pode imitar/falsificar endereço de 
origem de um pacote (ou qualquer campo de um pacote)
● sequestro: assumir conexão em andamento removendo 
o transmissor ou o receptor, colocando-se no lugar
● negação de serviço: impede que o serviço seja usado 
por outros (ex. sobrecarregando os recursos)
● mais sobre isto posteriormente...
O que é segurança de rede?
13
A segurança em rede cuida para que essas características 
estejam na comunicação, quando esta as requisitem, todas ou 
um subconjunto:
• Confidencialidade
• Integridade de mensagem
• Autenticação do ponto final
• Segurança operacional
O que é segurança de rede?
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8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
15
• Técnicas criptográficas permitem que um remetente disfarce os dados 
de modo que um intruso não consiga obter nenhuma informação dos 
dados interceptados.
• Suponha que Alice queira enviar uma mensagem a Bob. 
• A mensagem de Alice em sua forma original (por exemplo, “Bob, I love 
you. Alice”) é conhecida como texto aberto ou texto claro. 
• Alice criptografa sua mensagem que se torna “Nkn, s gktc wky. Mgsbc.”
• criptografia de chave simétrica: as chaves do transmissor e do 
receptor são idênticas
• criptografia de chave pública: cifra com chave pública, decifra com 
chave secreta (privada)
Princípios de criptografia
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• Componentes criptográficos
Criptografia de chaves 
simétricas
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Considerando como seria fácil para Trudy quebrar o código 
criptográfico de Bob e Alice, podemos distinguir três cenários 
diferentes, dependendo do tipo de informação que o intruso tem:
• Ataque exclusivo a texto cifrado: se tenho apenas o texto 
cifrado → análise estatística.
• Ataque com texto aberto conhecido: tenho conhecimento 
que “Alice e Bob” estão no texto, algumas letras conhecidas 
facilitarão a quebra do código.
• Ataque com texto aberto escolhido: forçar a entrega de um 
texto aberto conhecido (acesso ao processo e não a chave).
Criptografia de chaves 
simétricas
18
• Um cifra monoalfabética
• Uma cifra polialfabética que utiliza duas cifras de César
• Facilmente quebradas com a “força bruta”!
Criptografia de chaves 
simétricas
19
• Uma cifra de bloco de 3 bits (exemplo)
• Não visa caracteres específicos, mas blocos de bits
• Nesse exemplo, 23 bits para a entrada e saída 8! = 40230 
permutações possíveis
• Como ambos os participantes da comunicação conhecem a 
tabela, eles podem codificar e decodificar a mensagem
• Usando a “força bruta” ainda é facilmente quebrado
Criptografia de chaves 
simétricas
20
• Por isso as cifras de bloco deveriam usar tabelas maiores:
● Se k for a quantidade de bits, para k = 64 bits teríamos 
264! possíveis permutações
● A tabela teria 264 entradas, o que do ponto de vista 
prático inviabiliza a estratégia 
• Alternativa? Antes disso repetição de textos “HTTP/1.1”?
Criptografia de chaves 
simétricas
21
• Exemplo de uma cifra de bloco (T1 <> T2 <> ...)
Criptografia de chaves 
simétricas
22
• Várias estratégias utilizam cifras de bloco: DES, 3DES, AES... 
citando as mais aplicadas
• A DES utiliza blocos de 64 bits com uma chave de 56 bits
• A AES usa blocos de 128 bits com chaves de 128, 192 e 256 
bits
• A chave de um algoritmo determina os mapeamentos da 
“minitabela” e permutações dentro do algoritmo
• Um ataque “força bruta” para essas estratégias deve variar 
todas as possíveis chaves e aplicar o algoritmo (n → 2n 
possíveis valores)
Criptografia de chaves 
simétricas
23
• Várias estratégias utilizam cifras de bloco: DES, 3DES, AES... 
citando as mais aplicadas
• A DES utiliza blocos de 64 bits com uma chave de 56 bits
• A AES usa blocos de 128 bits com chaves de 128, 192 e 256 bits
• A chave de um algoritmo determina os mapeamentos da 
“minitabela” e permutações dentro do algoritmo
• Um ataque “força bruta” para essas estratégias deve variar todas as 
possíveis chaves e aplicar o algoritmo (n → 2n possíveis valores)
• Repetição de textos “HTTP/1.1”?
Criptografia de chaves 
simétricas
24
• É possível enviar um número aleatório junto com o dado 
para evitar a repetição que continua a ser possível 
decodificar a mensagem.
• Mas.... duplica o tamanho da mesma!
• Isso gera um desperdício utilização dos recursos de 
comunicação.
Criptografia de chaves 
simétricas
25
• É possível enviar um número aleatório junto com o dado 
para evitar a repetição que continua a ser possível 
decodificar a mensagem.
• Mas.... duplica o tamanho da mesma!
• Isso gera um desperdício utilização dos recursos de 
comunicação.
• O que fazer?
Criptografia de chaves 
simétricas26
• As cifras de bloco em geral usam uma técnica chamada 
Encadeamento do Bloco de Cifra (CBC – Cipher Block 
Chaining). 
• A ideia básica é enviar somente um valor aleatório junto com a 
primeira mensagem e, então, fazer o emissor e o receptor usarem 
blocos codificados em vez do número aleatório subsequente.
• Um XOR entre a mensagem e o número aleatório é feito antes de 
transmitir.
• O CBC possui uma consequência importante: é preciso fornecer 
um mecanismo dentro do protocolo para distribuir o Vetor de 
Inicialização (IV) do emissor ao receptor.
Criptografia de chaves 
simétricas
27
• O CBC possui uma consequência importante: é preciso 
fornecer um mecanismo dentro do protocolo para distribuir 
o Vetor de Inicialização (IV) do emissor ao receptor.
• O problema principal na aplicação das chaves simétricas é 
o passo de combinar a chave, não importando a forma.
● Monoalbafética, polialfabética, em bloco nos seus 
diversos “sabores”...
● Solução?
Criptografia de chaves 
simétricas
28
• Criptografia de chaves públicas
K+B(K-B(m)) = K-B(K+B(m)) = m
Criptografia de chave 
pública
29
● Requisitos:
● necessita K+B( ) e K-B( ) de modo que:
K-B(K+B(m)) = m
● dada a chave pública K+B, deve ser impossível calcular a 
chave privada K-B
● RSA: algoritmo de Rivest, Shamir e Adelson
Criptografia de chave 
pública
30
● Escolha dois números primos grandes p, q. (ex., cada um 
com 1024 bits)
● Calcule n = pq e z = (p-1)(q-1)
● Escolha e (com e<n) que não possua nenhum fator comum 
com z. (e e z são “primos entre si”).
● Escolha d de modo que ed-1 seja divisível exatamente por z 
(em outras palavras: ed mod z = 1).
● A chave pública: K+B → (n,e). 
● A chave privada: K-B → (n,d).
Criptografia de chave 
pública
31
O RSA faz uso extensivo das operações aritméticas usando a 
aritmética de módulo-n.
Existem dois componentes inter-relacionados do RSA:
• A escolha da chave pública e da chave privada.
• O algoritmo para cifrar e decifrar.
A segurança do RSA reside no fato de que não se conhecem 
algoritmos para fatorar rapidamente um número, nesse caso, 
o valor público n, em números primos p e q.
Criptografia de chave 
pública
32
Criptografia de chave 
pública
33
● O RSA é muito utilizado para a troca da chave simétrica, 
pois tem um custo computacional importante.
● Usado também na assinatura digital e na garantia da 
integridade da mensagem.
Criptografia de chave 
pública
34
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
35
• Para autenticar a mensagem, Bob precisa verificar se:
1. A mensagem foi, realmente, enviada por Alice.
2. A mensagem não foi alterada em seu caminho para Bob.
•. Um ataque relativamente fácil no algoritmo de roteamento é 
Trudy distribuir mensagens de estado de enlace falsas. 
•. Esse é um exemplo da necessidade de verificar a 
integridade da mensagem, ou seja, ter certeza de que o 
roteador A criou a mensagem e que ninguém a alterou em 
trânsito.
Integridade de mensagem 
e assinaturas digitais
36
• Uma função hash criptográfica deve apresentar a 
seguinte propriedade:
● Em termos de processamento, seja impraticável 
encontrar duas mensagens diferentes x e y tais que 
H(x) = H(y).
Funções de hash 
criptográficas
37
• Para realizar a integridade da mensagem, além de usar as 
funções de hash criptográficas, Alice e Bob precisarão de 
um segredo compartilhado s, que não é nada mais do que 
uma cadeia de bits denominada chave de autenticação.
Código de autenticação 
da mensagem
Trudy poderia executar o Hash e 
enviar a mensagem como Alice, sem 
o uso da chave de autenticação.
38
• Função de hash MD5 é largamente utilizada (RFC 1321)
● Calcula resumo da mensagem de 128-bits num processo 
de 4 etapas. 
● Dada uma sequência arbitrária x de 128-bits, parece 
difícil construir uma msg m cujo hash MD5 seja igual a x.
• Também é usado o SHA-1
● padrão americano [NIST, FIPS PUB 180-1]
● resumo de msg de 160-bits
Código de autenticação 
da mensagem
39
• A assinatura digital é uma técnica criptográfica que cumpre 
essas finalidades no mundo digital.
• Lembre-se de que, com a criptografia de chave pública, 
Bob possui tanto uma chave pública como uma privada, as 
quais são únicas para ele. 
• Dessa maneira, a criptografia de chave pública é uma 
excelente candidata para prover assinaturas digitais.
Assinaturas digitais
40
• Criando uma assinatura digital para um documento
Assinaturas digitais
41
• Enviando uma mensagem assinada digitalmente
Assinaturas digitais
42
• Verificando uma mensagem assinada
Assinaturas digitais
43
• Uma aplicação importante de assinaturas digitais é a 
certificação de chaves públicas.
• A vinculação de uma chave pública a uma entidade 
particular é feita, em geral, por uma Autoridade 
Certificadora (CA), cuja tarefa é validar identidades e 
emitir certificados.
• Tão logo verifique a identidade da entidade, a CA cria um 
certificado que vincula a chave pública da entidade à 
identidade verificada.
Assinaturas digitais
44
• Trudy se passa por Bob usando criptografia de chaves 
públicas
Assinaturas digitais
45
• Autoridades Certificadoras:
● Autoridade certificadora (CA): associam chave pública a 
uma entidade particular, E.
● Bob (pessoa, roteador) registra a sua chave pública com 
a CA.
● Bob fornece “prova de identidade” à CA. 
● CA cria certificado associando Bob à sua chave pública.
● Certificado contém a chave pública de Bob assinada 
digitalmente pela CA - CA diz que “esta é a chave pública 
de Bob”
Assinaturas digitais
46
• Bob obtém sua chave pública certificada pela CA
Assinaturas digitais
47
• Um certificado contém:
Assinaturas digitais
48
• Intermediários Confiáveis
● Problema com chave simétrica:
● Como duas entidades escolhem chave secreta 
compartilhada pela rede?
● Solução:
● centro confiável de distribuição de chaves (KDC) agindo 
como intermediário entre as entidades
● Problema com chave pública:
● Quando Alice obtém a chave pública de Bob (da web, 
e-mail ou disquete), como ela vai saber se a chave 
pública é mesmo de Bob e não de Trudy?
● Solução:
● autoridade certificadora confiável (CA)
Assinaturas digitais
49
• Intermediários Confiáveis
● Centro de Distribuição de Chaves (KDC)
● Alice e Bob necessitam de chave simétrica 
compartilhada.
● KDC: servidor compartilha chaves secretas diferentes 
com cada usuário registrado.
● Alice e Bob conhecem as próprias chaves simétricas, 
KA-KDC e KB-KDC , para se comunicar com o KDC. 
Assinaturas digitais
50
• Intermediários Confiáveis
● P: Como o KDC permite a Bob, Alice determinar a chave 
secreta simétrica compartilhada para se comunicarem?
Alice e Bob se comunicam: usando R1 como 
chave da sessão para criptografia simétrica compartilhada 
Assinaturas digitais
KA-KDC(A,B)
KDC
Alice 
recebe
R1
KA-KDC(R1
, KB-KDC(A
,R1) )
KB-KDC(A,R1) Bob 
recebe
R1
51
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
52
• A autenticação do ponto final é o processo de provar a 
identidade de uma entidade a outra entidade por uma rede de 
computadores.
• A autenticação precisa ser feita unicamente com base nas 
mensagens e dados trocados como parte de um protocolo de 
autenticação.
• O protocolo de autenticação primeiro estabelece as 
identidades das partes para a satisfação mútua; somente 
depoisda autenticação é que as entidades “põem as mãos” 
no trabalho real.
Autenticação do ponto 
final
53
• Objetivo: Bob quer que Alice “prove” a sua identidade para 
ele
● Alice diz “Eu sou Alice”
● Cenário de falha?
Protocolo de 
autenticação ap1.0
54
• Objetivo: Bob quer que Alice “prove” a sua identidade para 
ele
Protocolo de 
autenticação ap1.0
Numa rede, Bob não “vê” Alice, 
então Trudy simplesmente se 
declara como Alice
55
• Alice diz “Eu sou Alice” e envia junto o seu endereço IP 
como “prova”.
● Cenário de falha??
Protocolo de 
autenticação ap2.0
56
• Alice diz “Eu sou Alice” e envia junto o seu endereço IP 
como “prova”.
Protocolo de 
autenticação ap2.0
Trudy pode criar um pacote 
“imitando” o endereço IP de 
Alice
57
• Alice diz “Eu sou Alice” e envia a sua senha secreta como 
“prova”.
• Ataque de reprodução: Trudy grava o pacote de Alice e 
depois o envia para Bob
Protocolo de 
autenticação ap3.0
58
• Alice diz “Eu sou Alice” e envia a sua senha secreta como 
“prova”.
• E se a senha for “secreta”? Ainda assim falha da mesma 
forma!
Protocolo de 
autenticação ap3.0
59
• Objetivo: evitar ataque de 
reprodução (playback)
• Nonce: número (R) usado 
apenas uma vez na vida de modo 
a identificar Alice “ao vivo”. Bob 
envia para Alice um nonce R, 
Alice deve retornar R, cifrado 
com a chave secreta 
compartilhada.
● Alice está “ao vivo”, e apenas 
Alice conhece chave para 
criptografar nonce, então deve 
ser Alice!
● Problemas?
Protocolo de 
autenticação ap4.0
60
• Objetivo: evitar ataque de 
reprodução (playback)
• Nonce: número (R) usado 
apenas uma vez na vida
• de modo a identificar Alice “ao 
vivo”, Bob envia para Alice um 
nonce R, Alice deve retornar R, 
cifrado com a chave secreta 
compartilhada.
● Alice está “ao vivo”, e apenas 
Alice conhece chave para 
criptografar nonce, então deve 
ser Alice!
Protocolo de 
autenticação ap4.0 A chave simétrica de 
Alice e Bob deve ser 
trocada entre eles. Trudy 
pode recuperá-la e 
sequestrar a conexão ou 
realizar um ataque do 
homem ou mulher do 
meio.
61
• ap4.0 requer chave simétrica compartilhada 
● podemos autenticar usando técnicas de chave pública?
• ap5.0: use nonce, criptografia de chave pública
• Bob calcula:
K+A(K-A(R)) e recupera R
• e sabe que apenas Alice poderia ter a chave privada, que 
cifrou R
Protocolo de 
autenticação ap5.0
Eu sou Alice
K-
A(R)
K+
A
R
Sua chave pública?
Tem algum 
problema 
nessa ideia?
62
• ap5.0: Brecha de segurança → Ataque do homem (mulher) no 
meio: Trudy posa como sendo Alice (para Bob) e como sendo 
Bob (para Alice) 
Furo e solução?
Trudy recebe K+T(m) decifra a mensagem
e envia para Alice K+A(m)
Protocolo de 
autenticação ap5.0
Eu sou Alice
K-
A(R)
K+
A
R
Sua chave pública?
Eu sou Alice
K-
T(R)
K+
T
R
Sua chave pública?
63
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
64
• Imagine que Alice quer enviar uma mensagem de e-mail 
para Bob e Trudy quer bisbilhotar.
• A maneira mais direta de conseguir confidencialidade é 
Alice criptografar a mensagem com tecnologia de chaves e 
Bob decriptar a mensagem ao recebê-la.
• Vamos considerar o projeto de um sistema de e-mail que 
forneça confidencialidade, autenticação de remetente e 
integridade de mensagem. Isso pode ser feito pela 
combinação dos procedimentos das figuras a seguir.
Protegendo o e-mail
65
• Alice usou uma chave de sessão simétrica, KS, para enviar 
um e-mail secreto para Bob
Protegendo o e-mail
66
• Usando funções de hash e assinaturas digitais para 
fornecer autenticação de remetente e integridade de 
mensagem
Protegendo o e-mail
67
• O projeto de e-mail seguro ilustrado abaixo provavelmente 
fornece segurança satisfatória para os usuários de e-mail 
na maioria das ocasiões.
Protegendo o e-mail
68
• O PGP é um esquema de criptografia para e-mail que se 
tornou um padrão de fato.
• Uma mensagem PGP assinada
PGP
69
• Uma mensagem PGP secreta
PGP
70
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
71
• O SSL resolve essas questões aprimorando o TCP com 
sigilo, integridade dos dados, autenticação do servidor e 
autenticação do cliente.
• Muitas vezes, o SSL é usado para oferecer segurança em 
transações que ocorrem pelo HTTP. 
• Entretanto, como o SSL protege o TCP, ele pode ser 
empregado por qualquer aplicação que execute o TCP. 
Protegendo conexões 
TCP: SSL
72
• O SSL provê uma Interface de Programação de Aplicação 
(API) com sockets, semelhante à API do TCP.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
73
• Estabelecendo uma conexão SSL (versão simplificada).
Protegendo conexões 
TCP: SSL
● (a) Estabelecimento da 
conexão TCP
● (b) Verificar se “Alice” é 
realmente Alice
● (c) Enviar uma chave 
secreta mestre, que 
será utilizada por Bob e 
Alice para criar todas as 
chaves simétricas que 
eles precisam para a 
sessão SSL
74
• Chaves simétricas de uma 
conexão SSL.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
● EMS:
● EB = chave de Bob para 
Alice
● MB = MAC (código de 
autenticação da 
mensagem) de Bob 
para Alice
● EA = chave de Alice 
para Bob
● EA = chave de Alice 
para Bob
75
• Transferência de dados.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
● Compartilhadas as 4 
chaves (EB,MB,EA e EA)
● Cifrar e transmitir? 
● Toda a sessão de uma 
vez? 
● Verificação de 
integridade no Final?
● Por registro...
● Troca da ordem 
(homem do meio)?
76
• Transferência de dados.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
● Compartilhadas as 4 
chaves (EB,MB,EA e EA)
● Resposta:
● Separar em registros
● Para tal usa-se o 
comprimento
● Número de sequência
● Tipo do registro
● Apresentação, 
dados ou término.
77
• Registro SSL.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
Número de sequência incluído no cálculo do MAC
78
• Uma versão mais completa:
● (1) O cliente envia uma lista de algoritmos que ele suporta, 
junto com o nonce do cliente.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
79
• Uma versão mais completa:
● (2) A partir da lista, o servidor escolhe um algoritmo 
simétrico (ex.: AES), um algoritmo de chave pública (ex.: 
RSA) e um algoritmo MAC. Devolve para o cliente suas 
escolhas um nonce (evitar ataque de repetição) e um 
certificado.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
80
• Uma versão mais completa:
● (3) O cliente verifica o certificado, extrai a chave pública do 
servidor, gera um Segredo Pré-Mestre (PMS), cifra o PMS 
com a chave pública do servidor e envia o PMS cifrado ao 
servidor.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
81
• Uma versão mais completa:
● (4) Usando a função de derivação de chave, o servidor e o 
cliente calculam independentemente o Segredo Mestre 
(MS) do PMS e dos nonces. O MS é dividido para gerar as 
duas chaves de criptografia e suas chaves MAC. Se as 
cifra simétrica emprega CBC (ex.: AES ou DES) dois 
vetores de inicialização são obtidos do MS. Assim as 
mensagens entre o cliente e o servidor podem ser cifradas 
e autenticadas.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
82
• Uma versão mais completa:
● (4 e 5) O cliente e o servidor trocam um MAC específico 
para as mensagens de apresentação.
Protegendo conexões 
TCP: SSL
83
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada derede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
84
• O IPsec protege os datagramas IP entre quaisquer entidades 
da camada de rede, incluindo hospedeiros e roteadores.
• Sigilo na camada de rede:
 
● host transmissor cifra os dados num datagrama IP
● segmentos TCP e UDP; mensagens ICMP e SNMP.
• Autenticação da camada de rede:
● host destino pode autenticar o endereço IP da origem
Segurança na camada de rede: 
IPsec e redes virtuais
privadas
85
• No conjunto dos protocolos IPsec, existem dois principais: 
1. o protocolo Cabeçalho de Autenticação (AH) e 
2. o protocolo Carga de Segurança de Encapsulamento 
(ESP).
•. O protocolo AH provê autenticação da origem e integridade 
dos dados, mas não provê sigilo. 
•. O protocolo ESP provê autenticação da origem, integridade 
dos dados e sigilo.
Os protocolos AH e ESP
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• Formato do datagrama Ipsec (AH: Protocolo → 51)
• Provê autenticação do host de origem e integridade dos dados 
mas não sigilo.
● Cabeçalho AH inserido entre o cabeçalho IP e o campo de dados 
do IP
● Roteadores intermediários processam os datagramas como usual
• Cabeçalho AH inclui:
● identificador da conexão
● dados de autenticação: resumo assinado da msg, calculado sobre 
o datagrama original IP, provendo autenticação da origem e 
integridade dos dados.
● Campo de próximo cabeçalho: especifica o tipo dos dados (TCP, 
UDP, ICMP, etc.)
O datagrama IPsec
87
• Formato do datagrama Ipsec (ESP: Protocolo → 50)
O datagrama IPsec
Identificação da SA
(Índice de Parâmetro 
de Segurança)
Sequência 
no Fluxo
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• O IKE tem semelhanças com a apresentação (handshake) em 
SSL. 
• Cada entidade IPsec possui um certificado, o qual inclui a 
chave pública da entidade. 
• O protocolo IKE tem os dois certificados de troca de 
entidades, autenticação de negociação e algoritmos de 
criptografia, e troca informações de chave com segurança 
para criar chaves de sessão nas SAs IPsec. 
• O IKE emprega duas fases para realizar essas tarefas.
IKE: Gerenciamento de 
chave no IPsec
89
A primeira fase consiste em duas trocas de pares de 
mensagem entre R1 e R2.
• Durante a primeira troca de mensagens, os dois lados 
usam para criar um IKE SA bidirecional entre os roteadores.
• Durante a segunda troca de mensagens, ambos os lados 
revelam sua identidade assinando suas mensagens.
Na fase 2 do IKE, os dois lados criam uma SA em cada 
direção.
IKE: Gerenciamento de 
chave no IPsec
90
• Muitas instituições usam o IPsec para criar redes virtuais 
privadas (VPNs) que trabalham em cima da Internet 
pública.
• Com uma VPN, o tráfego interdepartamental é enviado por 
meio da Internet pública e não de uma rede fisicamente 
independente. 
• Mas, para prover sigilo, esse tráfego é criptografado antes 
de entrar na Internet pública.
Segurança na camada de rede: 
IPsec e redes virtuais
privadas
91
• Uma SA é uma conexão lógica simples; ou seja, ela é 
unidirecional do remetente ao destinatário.
● Determinado univocamente por:
● protocolo de segurança (AH ou ESP)
● endereço IP da origem
● ID da conexão de 32-bits
• Se as duas entidades querem enviar datagramas seguros 
entre si, então duas SAs precisam ser estabelecidas, uma 
em cada direção.
Associação de 
segurança 
(SA) de R1 a R2
Associações de segurança
92
• Rede virtual privada (VPN)
Segurança na camada de rede: IPsec 
e redes virtuais privadas
93
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
94
Privacidade Equivalente Cabeada (WEP)
• A autenticação é realizada da seguinte forma:
1. Um hospedeiro sem fio requisita uma autenticação por um 
ponto de acesso.
2. Um ponto de acesso responde ao pedido de autenticação 
com um valor de nonce de 128 bytes.
3. O hospedeiro sem fio criptografa o nonce usando uma chave 
simétrica que compartilha com o ponto de acesso.
4. O ponto de acesso decodifica o nonce criptografado do 
hospedeiro.
Segurança de LANs sem 
fio
95
IEEE 802.11i
• 802.11i: quatro 
fases 
 de operação
Segurança de LANs sem 
fio
96
8.1 – O que é segurança de rede?
8.2 – Princípios de criptografia
8.3 – Integridade de mensagem e assinaturas digitais
8.4 – Autenticação
8.5 – Protegendo o e-mail
8.6 – Protegendo conexões TCP: SSL
8.7 – Segurança na camada de rede: IPsec e redes virtuais 
privadas
8.8 – Segurança em LANs sem fio
8.9 – Segurança operacional: firewalls e sistemas de detecção 
de invasão
Sumário
97
• Um firewall é uma combinação de hardware e software que 
isola a rede interna de uma organização da Internet em geral.
• Um firewall possui três objetivos:
1. Todo o tráfego de fora para dentro, e vice-versa, passa por 
um firewall.
2. Somente o tráfego autorizado, como definido pela política de 
segurança local, poderá passar.
3. O próprio firewall é imune à penetração.
Segurança operacional: 
firewalls e sistemas de
detecção de invasão
98
• Os firewalls podem ser classificados em três categorias: 
1. filtros de pacotes tradicionais, 
2. filtros de estado e 
3. gateways de aplicação.
Segurança operacional: 
firewalls e sistemas de
detecção de invasão
99
• Para detectar muitos tipos de ataque, precisamos executar 
uma inspeção profunda de pacote, ataques que podem 
passar pelo firewall.
• Um dispositivo que gera alertas quando observa tráfegos 
potencialmente mal-intencionados é chamado de sistema 
de detecção de invasão (IDS). 
• Um dispositivo que filtra o tráfego suspeito é chamado de 
sistema de prevenção de invasão (IPS).
Segurança operacional: 
firewalls e sistemas de
detecção de invasão
100
Segurança operacional: 
firewalls e sistemas de
detecção de invasão
Alguns trabalham em 
alto desempenho
101
Um IDS pode ser usado para detectar uma série de tipos de 
ataques, incluindo:
• mapeamento de rede (por exemplo, nmap), 
• varreduras de porta, 
• varreduras de pilha TCP, 
• ataques de DoS, 
• ataques de inundação de largura de banda, 
• worms e vírus, 
• ataques de vulnerabilidade de OS e 
• ataques de vulnerabilidade de aplicações.
Segurança operacional: 
firewalls e sistemas de
detecção de invasão
102
Capítulo 8 - FIM
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