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“Analisi di sicurezza dei protocolli di routing dinamico”

Marco 'embyte' Balduzzi

Michele 'mydecay' Marchetto

Valerio 'click' Genovese

<embyte/mydecay/click@spine-group.org>

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Analisi di sicurezza dei protocolli di routing dinamico

La routing table

I protocolli di routing dinamico e le loro vulnerabilita'

- RIP (e RIPv2)

- OSPF

- BGP4 (se rimane tempo)

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La routing table

Processo di routing : Gestione della routing table

Routing Table (RT) : tabella utilizzata dal processo di forwarding per indirizzare i pacchetti verso l'interfaccia su cui e' raggiungibile al minor costo il destinatario

Struttura di ciascuna entry:

Destinazione/rotta : next-hop : metrica

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I protocolli di routing dinamico

La RT (routing table) puo' essere popolata:

Con rotte statiche : configurate manualmente dall'amministratore e non variano nel tempo

Con rotte dinamiche : si autoadattano alla configurazione della rete (instradamento, caduta/aggiunta di un router)

Protocolli di routing dinamico

Evitano l'errore umano di configurazione e di coordinamento tra network manager diversi

Permettono ai router di conoscere il percorso migliore verso una destinazione

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La routing table: esempio

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Caratteristiche di un protocollo di routing dinamico

Dinamicita': adattano velocemente e accuratamente la RT al comportamento della rete

Scalabilita' : gestiscono routing table via via piu' complesse (le dimensioni della RT crescono linearmente rispetto al numero di reti da instradare direttamente)

Coerenza : mantengono la coerenza tra tutte le routing table

Rapidita': basso tempo di convergenza (tempo che trascorre dal cambiamento della tipologia della rete e alla ricostruzione della nuova tabella di routing)

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Atonomous System

Primi anni '80 :

Internet come Single Network (SN)

Autonomous System (AS) :

Insieme di router sotto il controllo della stessa entita' amministrativa (provider, aziende, enti pubblici...)

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Protocolli di routing dinamico: Classificazione

Classificazione

Extra domain Gateway Protocols (EGP): permettono la comunicazione tra router di AS differenti (BGP4)

Inter-Domain Gateway Protocols (IGP): gestiscono la configurazione della RT di router appartenenti allo stesso AS (RIP, OSPF, EIGRP)

Link state: piccoli aggiornamenti a tutti (OSPF)

Distance Vector: aggiornamenti (anche tutta la RT) solo vicini (RIP)

Path vector: piccoli aggiornamenti ai peer (BGP4)

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Protocolli di routing dinamico

Ogni rotta della RT ha un tempo di scadenza

Refresh periodico attraverso messaggi di update dei protocolli di routing

Metrica : fattore che permette di scegliere la rotta migliore. Diversi criteri di scelta : lunghezza percorso (RIP) , costo del percorso (OSPF) etc...

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Attacchi ai protocolli di routing dinamico

Sono vulnerabili:

Protocolli di routing dinamico senza autenticazione (RIPV1 per esempio)

Protocolli che prevedono una autenticazione debole (trasmissione della password in plain-text in rete)

Altri!

Fine dell'attacco:

Sniffing su rete switchata : dirottamento del traffico di rete attraverso l'attaccante (man in the middle)

DoS: dirottamento verso un host inesistente

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RIP

Protocolli di routing IP piu' vecchio ancora in uso

Algoritmo distance vector sviluppato da Bellman, Ford e Fulkerson (1969)

Ultima revisione: 1998 – RFC 1058

Metrica : numero di link attraversati per raggiungere la destinazione (hop count). Numero compreso tra 0-15 (16 indica infinito)

Protocollo di trasporto : UDP:520, broadcast

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RIP

Timers

Routing update timer (30s): tempo di update delle rotte

Route invalid timer (90s) : intervallo dopo il quale una route e' dichiarata irraggiungibile ( distanza posta fino a == 16)

Route flash timer (270s): intervallo dopo il quale la rotta e' cancellata dalla routing table

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RIP

E' previsto un comando di richiesta per richiedere una parte o tutta la routing table

Messaggi di update (comando di risposta) temporizzati ogni 30 secondi o in seguito a modifiche sulla routing table (ritardo casuale

tra 1 e 5 secondi)

All'arrivo di ogni messaggio di update il processo di routing verifica la validita' del messaggio (rotta non nulla, diversa da 127 e appartenente a una delle classi A, B o C)

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Ripv1: l'algoritmo “distance vector”

Se il messaggio è corretto la metrica viene incrementata di 1 ed è eseguito l'algoritmo “distance vector”:

voce non presente e metrica non infinita: la rotta viene aggiunta (next-hop inizializzato all'indirizzo del mittente)

rotta presente ma metrica più grande: vengono aggiornati i campi metrica e next-hop

rotta presente e il next-hop è il mittente del messaggio di risposta: la rotta viene sempre aggiornata

in tutti gli altri casi l'update viene ignorato

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L'evoluzione: RIP Version 2

Sviluppato da Gray Malkin – RFC 1388

Supporto per le sottoreti (la netmask viene trasmessa nel campo “must be zero”)

Trasmissione degli update in multicast (224.0.0.9) e *non* piu' broadcast

Aggiunta autenticazione :

Segmento di autenticazione composto dai campi

AFI = 0xFFFF (0x2 per retrocompatibilita' v1)

Authentication Type (Plain text o MD5)

Chiave (16 bytes)

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RIP Version 2

Aggiunto il campo next-hop : un messaggio di update puo' indicare come next-hop un router diverso da se.

Modifiche dell'algoritmo visto in precedenza:

a'') voce non presente e metrica non infinita: la rotta viene	aggiunta (next hop inizializzato al next-hop indicato dal	pacchetto di update, può anche coincidere con il mittente)

b'') rotta presente e il mittente e' lo stesso che l'ha annunciata la	prima volta : viene sempre aggiornato il campo next-hop e la	metrica, anche se quella nella RT e' migliore (minore)

e) rotte presente ma con netmask piu grande: viene aggiunta la	nuova rotta

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Esempio: RIP in IOS

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Vulnerabilita'

REQUEST e RESPONSE vengono mandate in multicast

Le informazioni passano in chiaro

In molte implementazioni, di default non esiste autenticazione

RIP utilizza UDP quindi e' facile spooffare l'ip sorgente anche in LAN switchate

Non esiste un modo per verificare che le informazioni ricevute siano consistenti

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Cosa possiamo ottenere?

Dirottamento del flusso delle connessioni

Rendere irraggiungibile un host/un gruppo di hosts

Influenzare il routing inter-AS

Vedere il traffico di qualsiasi host

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Modalita' di attacco

Simulare di essere un router

Pubblicizzazione di rotte fasulle

Annunciare rotte inesistenti per variare il flusso inter-AS

Rendere irraggiungibili alcuni host/gruppi di host

Pubblicizzazione di metriche fasulle

Variare il flusso delle connessioni attraverso la pubblicizzazione di metriche migliori di quelle attuali

In alcuni casi rendere indisponibili alcuni gruppi di host

Impersonare un router

Comodo perche' via UDP

Difficile da gestire in presenza di triggered updates (sempre :))

Piu' sicuro e piu' difficilmente scovabile

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Alcuni trucchi

Una netmask piu' precisa ha la precedenza su una netmask meno precisa

Possibilita' di aumentare le metriche per alcuni host

Quando possibile impersonare un router invece di simularlo

Meno probabilita' di essere scoperti

In alcuni casi e' possibile injectare rotte da remoto

Demoni di routing mal configurati

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Autenticazioni

Plain text

Utile solo per salvaguardare il routing da errori di configurazione

Totalmente insufficente contro un attaccante maligno

MD5

Offre una buona sicurezza

Le chiavi non passano mai attraverso la rete (pre-shared)

MD5 e' stato dimostrato vulnerabile

Tunnel criptati tra i router (VPN)

Ipsec

Sicurezza massima

Steganografia :)

RIP-TP

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MD5 - Pro e Contro

PRO

Abbastanza sicuro per evitare l'injection di rotte

Sequence number per evitare reply attack

CONTRO

Non impedisce di vedere il traffico di routing

Possible dictionari attack

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RIP-TP (1)

Controllo delle rotte ricevute attraverso un algoritmo a “triangolo”

Tutte le rotte che arrivano vengono verificate sia attraverso l'algoritmo che con dei prob icmp

E' possibile aggirarlo forgiando ad-hoc degli ICMP reply

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RIP-TP (2)

b annuncia ad a la sua metrica verso c

a contolla:

Dist(a, c) <= Dist(a, b) + Dist(b, c)

e con Z = nexthop(a, c):

Dist(Z, c) <= Dist(Z,b) + Dist(b, c)

Dist(Z, c) <= non e' nota ma deve essere <= 2 poiche' Z e b sono neighbor

Vengono mandati degli ICMP di probing con TTL== Dist(b ,i) + 1

Se i prob falliscono, significa che il percorso e' piu' lungo di quello anninciato

La rotta viene scartata

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Ripper

Injectare una o molteplici rotte fasulle complete di gw e netmask

Sniffare password

Scanner di routers RIPv2

Possibilita' di mandare RESPONSE spooffate

Possibilita' di mandare RESPONSE a peer remoti

Capacita' di controllare se la rotta e' stata injectata correttamente

Injecting con password

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Un caso dimostrativo (1)

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Un caso dimostrativo (2)

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OSPF (Open Short Path First)

Tecnologia “Link state”

- Database distribuito

- Protocollo di flooding

- Definizione di adjacency

- Routes esterne

L'AS viene suddiviso in aree

“OSPF allows collections of contiguous networks and hosts to be grouped together. Such group, together with routers having interfaces to any one of the included networks, is called an area”

Ogni area ha il suo link-state database e il grafico corrispondente

(questo garantisce un basso utilizzo di CPU e memoria)

I router interni ad un area non conoscono nulla della topologia dettagliata esterna all'area stessa

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Reti broadcast

Per questione di tempo tutti gli esempi e gli algoritmi trattati prenderanno in analisi solamente reti broadcast

Reti ethernet o token ring offrono principalmente 2 tipi di servizi :

- Piena connettivita' : Ogni stazione puo' inviare un pacchetto a qualsiasi altra stazione

- Capacita' broadcast : Una stazione puo' inviare un pacchetto a tutte le altre stazioni (broadcast) o a tutte le altre stazioni facenti parte di un gruppo (multicast)

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|R1|------------1-------------|R2| *Supponiamo cada il link 1

| | tra R1 e R2

| | *R1 invia a R3 un messaggio

| | dicendo che tra R1 e R2,

2 4 attraverso il link 1 la distanza

| | e' infinita.

| | *R3 a R4

| |

|R3|--------------3------------|R4|

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Il Protocollo di flooding (1)

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Ovviamente devono essere prese certe precauzioni per evitare che vecchi messaggi tornino indietro e compromettano il database

Ogni messaggio conterra' un quantificatore (ora oppure numero incrementato nel tempo) che permette di verificare l'eta' e quindi l'affidabilita' del pacchetto

Il protocollo di fooding si occupa quindi di gestire la procedura di aggiornamento dei database nel modo piu' veloce e performante possibile

Il Protocollo di flooding (2)

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Link State Update

OPSF gestisce gli aggiornamenti dei vari link attraverso i pacchetti Link State Update

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Link State Acknowledgement

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Le adiacenze....queste sconosciute

Definizioe di adiacenza

“A relationship formed between selected neighboring router for the purpose of exchanging routing information”

Il Designated Router

- Elenca i routers attaccati nel network

- Diventa adiacente a tutti gli altri routers della rete. Fino a	quando i link state databases sono sincronizzati attraverso le	adiacenze, i il DR gioca un ruolo centrale nel processo di	sincronizzazione.

Con la presenza di un DR abbiamo anche un BDR (Backup Designated Router)

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L'HELLO protocol

Il DR e il BDR vengono eletti attraverso l'hello protocol

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La procedura di exchange

La sincronizzazione dei Database con il DR e il BDR avviene attraverso una procedura di exchange, poi sara' il protocollo di flooding ad occuparsi di mantenera aggiornati i database.

Protocollo asimmetrico (master/slave)

Per lo scambio dei Databases si utilizza il Database Description Packet

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Database Description Packet

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La procedura di exchange

Il master emette un pacchetto vuoto con settati I,M e MS piu' un numero di sequenza.

Lo slave risponde con un pacchetto di acknowledgement con lo stesso numero di seq e i bit I e M settati a 1 , quello MS a 0

Il primo router emette pacchetti DD con I settato a 0, M e MS settati a 1 (eccetto M per l'ultimo pacchetto). I pacchetti saranno numerati in sequenza e inviati uno alla volta

Lo slave risponde ad ogni DD con un DD acknowledgement che riporta la sua descrizione del database, con lo stesso seq ma con MS settato a 0

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La procedura di exchange

Se il master non riceve l'ack entro un tot di tempo ri-invia il pacchetto originale DD

Durante lo scambio sia il master che lo slave controllano di avere l'LSA inviato della controparte, e questo non deve essere piu' vecchio di quello ricevuto.Altrimenti al termine della procedura avverra' una richiesta di LSA tramite i pacchetti Link State Request [LST LSID AR]

Questi pacchetti, identificati nel campo type dell'header comune, vengono inviati alla fine del DD se sono stati rilevati LSA da sincronizzare

Gli LSA richiesti sono inviati attraverso il protocollo di flooding

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OSPF (in)security

Protocollo di flooding

“Come detto in precedenza il protocollo di flooding e' reliable, cio' assicura che tutti i router nella stessa area abbiano lo stesso Database.”

Router “buoni” che correggono quelli “cattivi”

Attacchi del genere facilmente individuabili dagli IDS, almeno in teoria

“Routing gerarchico” che prevede la suddivisione di parti indipendenti connesse ad un area centrale definita backbone.

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OSPF (in)securities

Il routing gerarchico oltre ad essere un'ottima soluzione per la gestione del carico di calcolo dei router si rivele essere valido anche dal punto di vista della sicurezza.

Compromissione di un router interno:

Un router interno non conosce la topologia esterna alla sua area, il danno che potra' fare sara' quindi limitato alla sua area

ABR (Area Bounder Router) e' compromesso:

Se nella rete vi e' un solo ABR o l'ABR compromesso e' l'unico attaccato al backbone, allora i danni che si possono apportare sono gravi. Se invece ci sono altri ABRs, per ridondanza si dovrebbe poter identificare un eventuale conflitto.

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OSPF (in)securities

ASBR (Autonomous System Border Router) compromesso:

OSPF utilizza ASBR per importare routing information esterne. Non vi e' possibilita di controllo su cioe' che l'ASBR dice (almeno stando all'RFC), cio' rappresenta sicuramente una seria “insicurezza” del protocllo.

OSPF packet procedure checking:

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OSPF (in)securities

I campi piu' “caldi” che potrebbero essere soggetti ad attacchi sono : metriche, sequence number e age. Le prime due possono essere risolte con l'MD5 auth, ma non la terza

Man In The Middle attacks

ICMP redirect attack

|------|R3|-------|

| |

| |

|H1|---------- | | |---------|H2|

| | |

|------|R1|-------|--------|R2|------|

192.168.0.1/24 192.168.0.2/24 192.168.0.3/24

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OSPF (in)securities

1) ICMP redirect attack su H1 : in questo modo devio il traffico di H1 su R3, il router malizioso

2) R3 lancia processi OSPF maliziosi: R3 deve utilizzare l'HELLO protocol per portare avanti le adiacenze con i vicini (in questo caso R1 e R2), e mantanere questa relazione inviando periodicamente HELLO packets

3) Il flusso di dati e' stato cambiato

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OSPF (in)securities

La questione sui DR e BDR

- Attacco facilmente rilevabile dagli IDS (almeno a liv teorico)

- Attacchi di tipo DoS

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BGP (1)

Exterior Gateway Protocol (EGP) a vettore di percorso (Path Vector)

Permette ad AS differenti di comunicarsi gli aggiornamenti di routing

BGP e' in grado di costruire un albero di AS in base alle

informazioni scambiate attraverso il quale puo' instradare pacchetti verso qualsiasi destinazione

Presuppone che il routing intra-AS sia effettuato attraverso un IGP

I peer BGP di uno stesso AS possono dialogare attraverso connessioni IBGP

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BGP (2)

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Il protocollo (1)

OPEN, UPDATE, KEEPALIVE, NOTIFICATION

OPEN: Apre una connessione tra due peer *BGP

UPDATE: Aggiorna le informazioni nella routing table dei router

KEEPALIVE: Mantiene up una connessione

NOTIFICATION: Notifica errori di vario genere

Si appoggia al TCP al quale delega tutto il lavoro di mantenere lo stato della connessione , il controllo degli errori...

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Il protocollo (2)

Tra due parti BGP viene istituita una connessione TCP

L'autenticita' di due parti viene stabilita in base a delle ACL presenti nel router ed eventualmente attraverso una signature MD5 (analizzata dopo)

I due pari si scambiano le nuove rotte, le rotte non piu' raggiungibili e quelle che hanno cambiato attributi

La connessione viene tenuta viva dai messaggi di KEEPALIVE e rimane in questo stato fino al verificarsi di un errore

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Possibili attacchi

Attacchi al TCP

DDoS , Resource Saturation, hijacking, spoofing

Attacchi a BGP

Pacchetti malformati, packet injection, ....

Attacchi alle configurazioni

ACL troppo permissive, ...

Attacchi a MD5

Dictionary attack, brute force

Attacchi agli IGP

Injectare rotte negli IGP per influenzare BGP

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Attacchi al TCP

Dipendenti dalle implementazioni dei router e indipendenti di BGP

DDoS , Syn-flood ...

Spoofing cieco

Sfruttare ACL che agiscono a layer > 4

Saturare la coda di connessioni possibili

Spoofing vedente (BGP e' stateless)

Hijacking

Packet injection

Connection reset

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Attacchi a BGP

Connection breacking

Pacchetti malformati

Router Injection

Possiamo variare il routing per porzioni di Internet

Date le premesse precedenti (TCP) e' estremamente facile injectare rotte

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Attacchi alle configurazioni

ACL inesistenti

ACL che permettono accesso a range di ip

ACL che permettono accesso per AS

Controllo dell'accesso a layer > 4

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Attacchi a MD5

Dictionary attack

Passwd, data, source port, dest port (facile)

Brute force su password particolarmente deboli

Passwd, data, source port, dest port (facile)

Attacchi molto difficili da attuare data la quantita' di cose da indovinare, anche avendo la possibilita' di vedere il traffico

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Attacchi agli IGP

La forza di una catena e' data dalla forza del suo anello piu' debole

Modificando il routing interno all'AS e' possibile, in certi casi, modificare le route trasmesse ad altri AS

Agire sugli IGP interni all'AS e piu' agile

Traffico multicast (PIMV2 Sparse mode)

Compromissione di router

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Contromisure: BGP-MD5(1)

PRO

Previene numerosi attacchi

Agile da configurare

CONTRO

Le implementazioni di free (Quagga, Zebra) non prevedono

L'algoritmo MD5 e' dimostrato vulnerabile

ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/cryptobytes/crypto2n2.pdf

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BGP-MD5(2)

I pari BGP creano una signature che inseriranno nel pacchetto nel seguente modo:

MD5 tra

TCP pseudo-header (souce add, dest addr, protocol number, length)

TCP header senza opzioni e checksum = = 0

TCP data

Una password scelta dal sysadmin e MAI trasmessa on the wire

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S-BGP (1)

S-BGP rappresenta una serie di policy che rendono il protocollo (abbastanza) sicuro:

PKI (Public Key Infrastructure)

attestations

Ipsec (ESP)

PKI utilizza tre tipi di certificati x.509 v3:

1) Assegna una chiave pubblica ad un range di IP

2) Assegna una chiave pubblica ad una organizzazione e ad un set di AS

3) Assegna una chiave pubblica ad un AS e ai router ID

Queste chiavi sono utlizzate per verificare che un dato IP appartenga effettivamente all'AS

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S-BGP (2)

Le attestazioni sono firmate usando chiavi PKI

AA (Adress Attestation)

Sono utilizzati per confermare che i prefissi nel messaggio di UPDATE sono autorizzati dall'ISP

Deve esserci un AA per ogni organizzazione di cui e' presente un prefisso IP nel messaggio di UPDATE

RA (Route Attestation)

1) Assegna una chiave pubblica ad un range di IP

2) Assegna una chiave pubblica ad una organizzazione e ad un set di AS

3) Assegna una chiave pubblica ad un AS e ai router ID

Queste chiavi sono utlizzate per verificare che un dato IP appartenga effettivamente all'AS

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S-BGP (3)

IPsec (ESP)

Garantita l'integrita' del playload grazie a ESP

Immune ai reply attack

Sicurezza massima ottenibile

Immune a sniffing del traffico

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References

Tutto il materiale presentato in questa esposizione sara' disponibile sull'homepage dello S.P.I.N.E. Group: www.spine-group.org

Sito dell'evento SecurityDate: http://www.securitydate.it

Approfondimenti sui singoli protocolli sono disponibili su www.networkingitalia.it

Si consiglia inoltre la lettura del testo reperibile all'indirizzo:

www.cs.ucsb.edu/~rsg/Routing/references/wang98vulnerability.pdf

Valerio Genovese

2004-03-26T22:05:10