Andmeturve ja krüptoloogia, XIIIAndmeturve ja krüptoloogia, XIII

Andmebaaside turve. Andmebaaside turve. VõrguturveVõrguturve

Andmeturve ja krüptoloogia, XIIIAndmeturve ja krüptoloogia, XIII

Andmebaaside turve. Andmebaaside turve. VõrguturveVõrguturve

22. november 2011

Valdo Praust 

mois@mois.ee

Loengukursus IT Kolledžis2011. aasta sügissemestril 

  

22. november 2011

Valdo Praust 

mois@mois.ee

Loengukursus IT Kolledžis2011. aasta sügissemestril 

  

Andmebaaside turve Andmebaaside turve –– lähtekohadlähtekohad

1. Eeldatakse, et andmed on üldjuhul esitatud relatsioonilise andmebaasina (tabelid, nendevahelised seosed, kirjed, väljad)

2. Tuleb tagada andmete konfidentsiaalsus erinevate andmebaasi väljade tasemel, st tagada, et neid saaks lugeda vaid selleks volitatud isikud

3. Kusagil on kindlaks määratud, millised kasutajad (kasutajagrupid) võivad milliseid andmeid vaadata ja muuta

Andmebaaside turbe Andmebaaside turbe lähtekohadlähtekohad

4. Tuleb tagada andmete terviklus – st suuta kõikide andmete korral tuvastada nende sisestajat ning veenduma, et andmeid ei oleks hiljem muudetud. Vahel tuleb tuvastada ka sisetus- ja muutmisajad ning kõik eelnevad muutjad

5. Andmebaasil on reeglina suur hulk kasutajaid, millest reeglina mitmetel on samade andmete kirjutamisõigus

Lihtsaim turbe realiseerimine: Lihtsaim turbe realiseerimine: rakendustarkvara-põhinerakendustarkvara-põhine

• kasutajate, andmete muutmise jm üle arvestus käib rakendustarkvarapõhiselt

• iga kasutaja autenditakse süsteemis, nt kasutajanime ja parooli põhjal

• andmebaas ise asub serverarvutis, kuhu on ligipääs vaid süsteemihalduritel

Oluline puudus: andmebaas on serverarvutil avatud kujul ja süsteemiadministraator saab kõike märkamatult lugeda ja muuta

Liialt suur riskide koondamine ühte punkti

Rakendustarkvara veaaldisusRakendustarkvara veaaldisusRakendustarkvara veaaldisusRakendustarkvara veaaldisus

Praktiliselt iga rakendustarkvara on vigane: aeg-ajalt leitakse vigu, mis vahel osutuvad turvaaukudeks (võimaldavad teha midagi keelatut või kellelgi keelatul

Leitud turvaaukudele koostatakse paigad (turvauuendused)

Julm reaalsus: alates vea avalikustamisest kuni paiga installeerimiseni on tarkvara (võrgust lähtuvate) rünnete ees kaitsetu

Julm reaalsus: alates vea avalikustamisest kuni paiga installeerimiseni on tarkvara (võrgust lähtuvate) rünnete ees kaitsetu

Registri terviklusest Registri terviklusest (tõestusväärtusest)(tõestusväärtusest)

Registri terviklusest Registri terviklusest (tõestusväärtusest)(tõestusväärtusest)

Peamine puudus: saame volitamatult jälgi jätmata ära kustutada terveid kirjeid ja välju

Kurb reaalsus: kui varustame andmebaasi iga kirje või välja digiallkirjaga, tagab see küll tervikluse kirje või välja tasemel, kuid ei taga terviklust kogu andmebaasi (registri) tasemel

Kurb reaalsus: kui varustame andmebaasi iga kirje või välja digiallkirjaga, tagab see küll tervikluse kirje või välja tasemel, kuid ei taga terviklust kogu andmebaasi (registri) tasemel

Registri terviklusest Registri terviklusest (tõestusväärtusest)(tõestusväärtusest)

Registri terviklusest Registri terviklusest (tõestusväärtusest)(tõestusväärtusest)

Näiteks tuleks krüptoräsidega siduda omavahel kõik andmebaasis tehtavad muutused

Sel juhul ei tohi mitte midagi andmebaasist kunagi kustutada, ka mitte valesid andmeid

Lahendus: digitaalregistrist peame lisaks digitaalallkirjadega varustama veel krüptograafial põhinevate mehhanismidega, mis seovad andmebaasi eri osad omavahel

Täiendavad tervikluskaitse Täiendavad tervikluskaitse meetmed (kokkuvõte)meetmed (kokkuvõte)

Täiendavad tervikluskaitse Täiendavad tervikluskaitse meetmed (kokkuvõte)meetmed (kokkuvõte)

• kõik andmebaasi väljad (registri kanded) tuleb varustada digiallkirjaga

• kõik muudatused tuleb säilitada, midagi ei tohi kunagi kustutada

• kõik lisatud andmed tuleb lisamise järjekorras aheldada krüptoräsidega üheks ahelaks, kuhu hiljem ei saa andmeid vahele panna ega sealt ära võtta

• kasutajate identifitseerimist (autentimist) ei tohi mitte teha rakendustarkvara tasemel nagu praegu tavaks (see annab süsteemiadministraatorile piiramatu muutmise õiguse), vaid siin tuleks kasutada krüptograafilisi meetodeid — näiteks digiallkirja — mis põhinevad nt digisignatuuri mehhanismidel

Täiendava tervikluskaitse Täiendava tervikluskaitse eelised ja puudusedeelised ja puudused

Eelised:• süsteemihaldur ei saa ligi andmetele endile, vaid

nende signeeritud kujule, mida ta ei saa muuta• rakendustarkvara rikke või turvaaugu leidumise

korral selles jääb andmete terviklus digitaalallkirjaga siiski kaitstuks

Puudused:

• nõuab andmebaasitarkvaralt täiendavaid tingimusi ja/või avaliku võtme infrastruktuuri toetust

• tihti on vaja muuta ka andmebaasi pidamispõhimõtteid

Täiendavad Täiendavad konfidentsiaalsuskaitse meetmedkonfidentsiaalsuskaitse meetmed

• andmebaas on krüpteeritud kas kirjete või väljade tasemel

• on olemas võtmehaldussüsteem, mis võimaldab volitatud kasutajatel oma parooli teades saada andmete dešifreerimisvõtit ja seeläbi saada ligi andmetele

Halb alternatiivlahendus: andmebaasi krüpteerimine tervikuna väldib volitamata pääsud, kuid seab volitamata pääsule suuri raskusi

Täiendava Täiendava konfidentsiaalsuskaitse eelised konfidentsiaalsuskaitse eelised

ja puudusedja puudusedEelised:• Süsteemihaldur ei saa ligi andmetele endile, vaid nende

krüpteeritud kujule, mis ei ava oma sisu talle• Rakendustarkvara rikke või turvaaugu leidumise korral

jääb andmete konfidentsiaalsus kaitstuks

Tõsine puudus:

Nõuab andmebaasimootorilt täiendavaid tingimusi: relatsioonilise baasi korral on raske töötada krüpteeritud väljadega.

Kaasajal ei ole teoorias kõike lahendatud ja reeglina ei saa ühitada omavahel otsingut (sekundaarvõtit) ja krüpteerimist. Lahendatud on vaid erijuhte

Alternatiiv andmebaasi Alternatiiv andmebaasi konfidentsiaalsuskaitselekonfidentsiaalsuskaitsele

Põhimõte: andmed on kettale salvestatud krüpteeritud kujul, kuid andmebaasiga on liidetud riistvaraline turvamoodul (hardware security module, HSM), mis suudab genereerida võtit ning šifreerida-dešifreerifda

Sel juhul on andmebaasi mootoris lahti ainult need andmed, mida parajasti töödeldakse (isoleerimine). Andmebaasi ja turvamoodul suhtlevad omavahel üle mingi turvalise sideprotokolli.

Turvamooduli käitlemiseks kasutatakse tüüpiliselt kiipkaarte ja nn “mitu-mitmest” käivitusskeemi

Kaasajal kasutatakse kõrget turvet vajavates andmebaasides just selliseid pöördkonstrueerimatuid riistvaralisi krüpteerimisseadmeid

Täiendavad käideldavuskaitse Täiendavad käideldavuskaitse meetmedmeetmed

Hädavajalik eeldus: kui kasutada võõraid organisatsioone, peab andmebaas olema krüpteeritud ja signeeritud

Tekib nn kaugarhiveerimine

Alus: reeglina kuumvarundamine üle Interneti mingis teises füüsilises paigas

Võimaldab kahandada füüsilisest turbest lähtuvaid riske (nt hävimist terrorirünnaku korral)

Basics of “võrk“(Internet)Basics of “võrk“(Internet)Basics of “võrk“(Internet)Basics of “võrk“(Internet)

• Kaasaja arvutite kaugvõrk on reeglina Internet • Võrgus olemine Interneti ühenduse

olemasolu• Kaasaja Internet on TCP/IP protokollil kui

tehnilisel standardil põhinev võrk, kus kogu teave liigub teatud kogumite (IP pakettide) kaupa

Igal IP paketil on kirjas:• kust (IP aadress) ta tuleb• kuhu (IP aadress) ta läheb• millise teenuse osa ta on

Internet kui teenuste kogusummaInternet kui teenuste kogusummaInternet kui teenuste kogusummaInternet kui teenuste kogusumma

Tuntuimad teenuste näited:• meil (e-post) – vastab SMTP protokoll• veeb – vastav HTTP protokoll• FTP (failiedastus) – vastab FTP protokoll• DNS – seab nimele vastavusse IP aadress

Internet koosneb väga paljudest erinevatest teenustest, mis määrab ära teabe liikumise laadi võrgus

Internet koosneb väga paljudest erinevatest teenustest, mis määrab ära teabe liikumise laadi võrgus

Erinevaid teenuseid on väga palju; suurt osa neid vajatakse Interneti sisemiseks korraldamiseks

Mis ohud meid võrgus varitsevad?Mis ohud meid võrgus varitsevad?Mis ohud meid võrgus varitsevad?Mis ohud meid võrgus varitsevad?

Vaikimisi eeldus: võrk on suur ja pole tervikuna kontrollitav; selles on paiku, kuhu saab iga soovija teavet sisestada ja edastatavat teavet pealt kuulata

Vaikimisi eeldus: võrk on suur ja pole tervikuna kontrollitav; selles on paiku, kuhu saab iga soovija teavet sisestada ja edastatavat teavet pealt kuulata

Konkreetsed ohud:

• edastatava konfidentsiaalse teabe pealtkuulamine

• aktiivne volitamata sekkumine edastatavasse

• teenusetõkestus (denial of service)

• arvuti kasutamine hüppelauana kusagile edasitungimiseks

Miks see nii on: operatsioonisüsteemi, teenuste ja rakenduste tasemel on kaasajal pea võimatu kõike turvata: neis leitakse pidevalt turvaauke, mis varsti ka parandatakse, kuid see võtab teatud aja

Avatud netiühenduse puudusedAvatud netiühenduse puudusedAvatud netiühenduse puudusedAvatud netiühenduse puudused

Paradoks: Internetiühendusega arvuti või kohtvõrgu korral pääseb häkker Teie süsteemi sama lihtsalt kui Teie välisvõrku

Rakendustarkvara teatud tasemel ebaturvalisus on kaasajal paratamatus

Rakendustarkvara teatud tasemel ebaturvalisus on kaasajal paratamatus

Võrguühendusega arvuti kaks Võrguühendusega arvuti kaks turvariskiturvariski

Võrguühendusega arvuti kaks Võrguühendusega arvuti kaks turvariskiturvariski

Esimene turvarisk: võrgu teel edastatavate andmete konfidentsiaalsus ja terviklus on andmete pealtkuulamisega ja/või muutmisega haavatav

Teine turvarisk: võrguühendusega arvuti rakendustarkvara turvaaugud võimaldavad arvuti (selle teenuste) praktilist ründamist üle võrgu

Teine risk on laiema ampluaaga, sest teenuseid on (TCP/IP) võrgus reeglina palju

Peame alati eeldama: igas tarkvaras leidub turvaauke, mida mahukam ja keerukam tarkvara, seda rohkem seal neid on

Peame alati eeldama: igas tarkvaras leidub turvaauke, mida mahukam ja keerukam tarkvara, seda rohkem seal neid on

Reeglina reguleerib tulemüür liiklust nii, et lubab endast läbi vaid teatud kindlaid ühendusi (teenuseid)

Tulemüüridest on kasutusel kaks peamist varianti:

• tulemüür toimib marsruuterina, lastes läbi vaid teatud omadustega IP paketid

• tulemüür ei toimi marsruuterina ning sellel jooksevad teatud vahendusprogrammid (proxy), mille poole teenused pöörduvad

Esmapilgul pääsetee: kohtvõrgu Esmapilgul pääsetee: kohtvõrgu ühendamine tulemüüri abilühendamine tulemüüri abil

Esmapilgul pääsetee: kohtvõrgu Esmapilgul pääsetee: kohtvõrgu ühendamine tulemüüri abilühendamine tulemüüri abil

Multifunktsionaalne tulemüür: (firewall) spetsiaalne lüüsarvuti sise- ja välisvõrgu vahel, mis vahendab nendevahelist liiklust

Multifunktsionaalne tulemüür: (firewall) spetsiaalne lüüsarvuti sise- ja välisvõrgu vahel, mis vahendab nendevahelist liiklust

Tulemüüri eelisedTulemüüri eelisedTulemüüri eelisedTulemüüri eelised

• potentsiaalsed ründed on üliarvukate teenuste asemel kontsentreeritud ühte piiratud funktsionaalsusega füüsilisse punkti, mida saab hoolikamalt valvata ja kus on nende realiseerumiseks vähem võimalusi

• välismaailma eest saab peita sisevõrgu arhitektuuri

• Interneti aadresse saab kokku hoida

• saab hoida kokku raha integreeritud lahenduse soetamisega (FTP server, WWW server jms)

Järeldus: selline ränk kitsendus pisendab tohult Interneti põhjustatud virtuaalvõimalusi (virtuaalkontor, kaugtöö jne)

Tulemüüri peamine puudusTulemüüri peamine puudusTulemüüri peamine puudusTulemüüri peamine puudus

Volitatud kasutajatel on välisvõrgust võimatu sisevõrku pääseda

Volitatud kasutajatel on välisvõrgust võimatu sisevõrku pääseda

Seega lisaks kaitsele (volitamata tegevustele) Interneti avarustest välistab tulemüür ka volitatud kasutajate tegevused sealt

Lahendus puuduse Lahendus puuduse kõrvaldamiseks: side krüpteerimine kõrvaldamiseks: side krüpteerimine

ja signeerimineja signeerimine

Lahendus puuduse Lahendus puuduse kõrvaldamiseks: side krüpteerimine kõrvaldamiseks: side krüpteerimine

ja signeerimineja signeerimine

Kurb tõsiasi: tavalised Interneti teenused (protokollid) – telnet, http, ftp, nntp, smtp – ei ole turvalised, iga “traadile” ligipääseja saab teavet pealt kuulata ja soovi korral ka võltsida

Kurb tõsiasi: tavalised Interneti teenused (protokollid) – telnet, http, ftp, nntp, smtp – ei ole turvalised, iga “traadile” ligipääseja saab teavet pealt kuulata ja soovi korral ka võltsida

Ainus lahendus: edastatava teabe krüpteerimine (kaitseb konfidentsiaalsust) ja signeerimine (kaitseb terviklust)

Tulemüür + turvaline Tulemüür + turvaline kaugpöördusklientkaugpöördusklient

Tulemüür + turvaline Tulemüür + turvaline kaugpöördusklientkaugpöördusklient

Turvaline kaugpöördusklient kasutab võrgus edastatava teabe krüpteerimist ja ka signeerimist, tagades sellega nii konfidentsiaalsuse kui ka tervikluse

Turvaline kaugpöördusklient kasutab võrgus edastatava teabe krüpteerimist ja ka signeerimist, tagades sellega nii konfidentsiaalsuse kui ka tervikluse

Seda realiseerib nt SSL/TLS protokoll

Turvalise kaugpöörduskliendi ühendus võib vabalt kulgeda kus tahes Internetis (sh ka läbi tulemüüri(de)) ilma turvalisust kaotamata

Nii taastatakse kaugtöö võimalus (nüüd juba turvaline) tulemüüre sisaldavates süsteemides

Nii taastatakse kaugtöö võimalus (nüüd juba turvaline) tulemüüre sisaldavates süsteemides

Internet võimaldab teabe liikumist vabalt üle neti olenemata geograafilistest kaugustest

Seega võib firma olla ideaalis hajutatud erinevate maailma paikade vahel

Probleem: nad kõik tahaksid kasutada ühist infosüsteemi, kuid avaliku võrgu kanalid on reeglina ebaturvalised

Virtuaalfirma tugliluustik: Virtuaalfirma tugliluustik: virtuaalsed privaatvõrgudvirtuaalsed privaatvõrgudVirtuaalfirma tugliluustik: Virtuaalfirma tugliluustik: virtuaalsed privaatvõrgudvirtuaalsed privaatvõrgud

Lahendus: virtuaalsed privaatvõrgud (virtual private networks, VPN), mis ühendavad mitu eraldatud kohtvõrku loogiliseks tervikuks, kasutades nendevaheliste ühenduste loomiseks avalikku Internetti, kusjuures kõik avalikke kanaleid pidi liikuvad andmed on krüpteeritud ja autenditud

Lahendus: virtuaalsed privaatvõrgud (virtual private networks, VPN), mis ühendavad mitu eraldatud kohtvõrku loogiliseks tervikuks, kasutades nendevaheliste ühenduste loomiseks avalikku Internetti, kusjuures kõik avalikke kanaleid pidi liikuvad andmed on krüpteeritud ja autenditud

Erinevaid privaatvõrke võib

sellise tehnoloogiaga ühendada kokku kuitahes palju erinevaid

Kõik nimetatud võrgud on avaliku Internetiga ühendatud spetsiaalsete krüptomüüride (cryptowall) vahendusel, mis omavahel vahendavad krüpteeritud ja signeeritud andmeid

Virtuaalsed privaatvõrgud (järg):Virtuaalsed privaatvõrgud (järg):Virtuaalsed privaatvõrgud (järg):Virtuaalsed privaatvõrgud (järg):

Lõppkasutaja (ja ka võrguteenuste) jaoks paistab kogu süsteem välja ühtse tervikliku privaatvõrguna

Lõppkasutaja (ja ka võrguteenuste) jaoks paistab kogu süsteem välja ühtse tervikliku privaatvõrguna

Vajadusel võib turvalisele privaatvõrgule lisada ka tulemüüri ühenduseks avaliku Internetiga:

Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad variandidvariandid

Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad variandidvariandid

Sel juhul kogu liiklus igast virtuaalse privaatvõrgu harust Internetti läbib seda tulemüüri olenemata geograafilisest asukohast

Võib lisada ka mitmeid tulemüüre erinevates kohtades, mis tagab üksteisest kaugel olevate võrkude kiire ühendamise avaliku Internetiga, säilitades samas turvalisuse virtuaalses privaatvõrgus, kuid suurendades käideldavust muu maailmaga

Kõigele sellele võib lisada veel piiramatul arvul kaugpöörduskliente

Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad variandid (järg)variandid (järg)

Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad Virtuaalsed privaatvõrgud: erinevad variandid (järg)variandid (järg)

• Tulemüür lokaalvõrgu turvaliseks ühendamiseks kaugvõrguga (Internetiga)

• Turvaline kaugtööklient (vajadusel pääsuga läbi tulemüüri(de) turvalistesse lokaalvõrkudesse)

• Virtuaalsed privaatvõrgud üle ebaturvalise kaugvõrgu (Interneti)

• Kõikide nimetatud komponentide sümbioos vastavalt vajadusele

Kokkuvõte: võrguturbe peamised Kokkuvõte: võrguturbe peamised vahendidvahendid

Kokkuvõte: võrguturbe peamised Kokkuvõte: võrguturbe peamised vahendidvahendid

• Paroolihaldus: kes genereerib, kuidas hoitakse, kuidas teisendatakse ja kasutatakse jne

• Võtmehaldus: kes genereerib, kuidas hoitakse, milline on side paroolidega jne

• Autentimisvahendid: krüptoomadustega kiipkaardid, magnetkaardid, seos paroolidega, võtmetega jne

Hädavajalikud lisavahendidHädavajalikud lisavahendidHädavajalikud lisavahendidHädavajalikud lisavahendid

Meeldetuletus: TLS (SSL) vajab autentimisfaasis reeglina lisateavet

Meeldetuletus: TLS (SSL) vajab autentimisfaasis reeglina lisateavet