IPsec: differenze tra le versioni
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In [[telecomunicazioni]] e [[informatica]] '''IPsec''', abbreviazione di '''IP Security''', è uno [[standard (informatica)|standard]] per [[rete informatica|reti]] a [[commutazione di pacchetto|pacchetto]] che si prefigge di ottenere [[connessione (informatica)|connessioni]] sicure su [[Rete informatica|reti]] [[Internet Protocol|IP]].
Tale [[sicurezza informatica|sicurezza]] viene raggiunta attraverso l'aggiunta di funzionalità di [[autenticazione]], [[cifratura]] e controllo di [[integrità dei dati|integrità]] dei [[pacchetto (reti)|pacchetti]] IP ([[datagramma|datagrammi]]). La capacità di fornire protezione o sicurezza viene dunque fornita a [[livello di rete]] (diversamente da [[HTTPS]], [[Transport Layer Security|SSL/TLS]]), fatto che rende questo [[protocollo di rete|protocollo]] trasparente al [[livello applicazioni|livello delle applicazioni]] che quindi non devono essere modificate.
== Panoramica dello standard ==
=== Scopo del progetto ===
IPsec è stato progettato per rendere sicure sia comunicazioni ''portal-to-portal'' sia comunicazioni ''end-to-end''. Nella prima configurazione il traffico viene reso "''sicuro''" a diversi computer (in alcuni casi ad un'intera [[LAN]]); nella seconda solo i ''peer'' che stabiliscono la connessione scambiano pacchetti protetti.
Tuttavia l'uso predominante di IPsec è la creazione di [[Rete privata virtuale|reti private virtuali]]; per conseguire tale scopo possono essere utilizzati entrambi i metodi prima esposti.
=== Introduzione ===
IPsec è una collezione di [[protocollo di rete|protocolli]] formata da:
* Protocolli che implementano lo scambio delle chiavi per realizzare il flusso crittografato.
* Protocolli che forniscono autenticazione, integrità e riservatezza del flusso di dati.
Esiste un solo protocollo per lo scambio delle chiavi, il protocollo ''[[Internet key exchange|IKE]]''.
IPsec è parte integrante di [[IPv6]], mentre è opzionale in [[IPv4]]. Di conseguenza, ci si aspetta che sarà maggiormente utilizzato quando IPv6 acquisterà popolarità.
Il protocollo è definito negli [[Request for Comments|RFC]] 2401-2412.
Dal [[2004]]
Per quanto riguarda il secondo aspetto, esistono due protocolli: [[Authentication Header]] (AH) e [[Encapsulating Security Payload]] (ESP).
'''AH''' fornisce autenticazione e [[integrità dei dati|integrità del messaggio]], ma non offre la riservatezza ed è il protocollo IP 51.<br />
'''ESP''' fornisce invece autenticazione, riservatezza e controllo di [[integrità dei dati|integrità del messaggio]] ed è il protocollo IP 50. Per questi motivi ESP è molto più usato di AH.
=== Dettagli tecnici ===
IPsec supporta due modalità di funzionamento:
* ''Transport mode''
*#connessione [[host]]-to-host;
*#usato dagli end-point, non dai [[gateway (informatica)|gateway]];
*#in caso di cifratura, viene cifrato solo il [[Carico utile (informatica)|payload]] dei datagrammi IP, non l'[[header]];
*#computazionalmente leggero;
*#ogni host che vuole comunicare deve avere tutto il software necessario ad implementare IPsec
*#si aggiunge solo l'header IPsec; gli indirizzi mittente e
* ''Tunnel mode''
*#connessione gateway-to-gateway;
*#in caso di cifratura, viene cifrato tutto il pacchetto IP originale;
*#utilizzato per realizzare le VPN;
*#computazionalmente oneroso;
*#solo i gateway devono avere il software
*#si hanno punti di centralizzazione, quindi single point of failure;
*#utilizza un doppio [[imbustamento|incapsulamento]], ponendo come payload della comunicazione tra indirizzi gateway quanto si ottiene cifrando l'unione di indirizzi mittente e destinatario degli end-point col payload effettivo; adottando il protocollo Encapsulating Security Payload, gli indirizzi mittente e destinatario degli end-point non sono quindi più rilevabili (restano invece rilevabili adottando AH).
Le due modalità sono supportate sia da AH che da ESP.
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IPsec può essere utilizzato anche per connessioni tra gateway e host.
==== Security Association e Security Policy ====
Il concetto di '''Security Association''' (in breve '''SA''') è alla base del funzionamento di IPsec. Una SA è un "contratto" fra le due entità coinvolte nella comunicazione; in essa vengono stabiliti i meccanismi di protezione e le chiavi da utilizzare durante il successivo trasferimento dei dati. Nell'ambito di IPsec, stabilire le security association è compito del protocollo [[Internet key exchange|IKE]], sebbene sia possibile anche impostarle
Una peculiarità delle SA è che individuano una comunicazione unidirezionale; quindi durante la creazione della connessione le entità coinvolte creano e gestiscono una SA per ognuno dei versi della comunicazione, quindi 2 SA individuano un canale [[full-duplex]]. Al fine di semplificare la gestione delle SA, viene utilizzato un apposito [[database]] detto '''SAD''' ('''S'''ecurity '''A'''ssociation '''D'''atabase), dove viene tenuta traccia delle SA attive.
* Gli [[indirizzo IP|indirizzi IP]] dei ''peer'' coinvolti nella comunicazione;
* Il protocollo che verrà utilizzato per il tunnel (AH o ESP);
* le tecniche di cifratura utilizzate e le relative chiavi;
* Un intero a 32 bit chiamato '''SPI''', acronimo per '''S'''ecurity '''P'''arameter '''I'''ndex.
Dall'esame dei parametri di una SA
La security policy contiene:
* Indirizzo sorgente e indirizzo destinazione del pacchetto. Tale informazione è già contenuta nella SA e quindi può sembrare ridondante. In realtà questa informazione ha senso quando viene utilizzato il Tunnel mode.
* Il protocollo e la relativa porta da instradare nel tunnel. Questa opzione dipende dall'implementazione del protocollo e non è sempre contemplata; nel caso non sia disponibile, tutto il traffico prodotto viene veicolato nel tunnel.
* Un identificativo della SA da utilizzare per processare i dati.
Una volta stabilita la ''security association'' e la ''security policy'', può cominciare la comunicazione che sfrutterà il protocollo AH o il protocollo ESP cui verrà passato il parametro SPI, che permetterà di risalire alle tecniche crittografiche da utilizzare per la trasmissione.
== Protocolli di IPsec ==
=== IKE ===
{{vedi anche|Internet key exchange}}
==== Descrizione ====
IKE è un [[acronimo]] per '''I'''nternet '''k'''ey '''e'''xchange ed è il protocollo usato per stabilire una '''security association''' nella suite di protocolli '''IPsec'''. Questo protocollo è definito in RFC 4306. È un protocollo di [[livello applicazioni|livello applicazione]] e utilizza il protocollo [[User Datagram Protocol|UDP]] come [[Livello di trasporto|protocollo di trasporto]]; la [[Porta (reti)|porta]] su cui viene stabilita la [[connessione (informatica)|connessione]] è 500.
L'obiettivo di IKE è stabilire uno ''shared session secret'', ossia una chiave condivisa corrispondente alla sessione da instaurare e a tal fine utilizza l'algoritmo di [[Scambio di chiavi Diffie-Hellman|Diffie-Hellman]]; dallo ''shared secret'' vengono successivamente derivate le chiavi crittografiche che verranno utilizzate per la successiva comunicazione.
Al fine di autenticare le entità coinvolte nella comunicazione possono essere utilizzate tecniche a chiave simmetrica o, alternativamente, a chiave asimmetrica; in quest'ultimo caso si fa ricorso a [[infrastrutture a chiave pubblica]] (PKI) e all'uso di [[Certificato digitale|certificati digitali]].
=== Authentication Header (AH) ===
==== Descrizione ====
L'autenticità è garantita tramite funzioni di hash a chiave simmetrica, ossia tramite il meccanismo delle pre-shared keys. Per poter comunicare, due entità devono condividere la medesima chiave; tale chiave viene combinata con il messaggio originale e quindi viene calcolato il [[checksum]] tramite una funzione di hash crittografico(MD5 o SHA). Il messaggio e il checksum vengono, infine, inviati al ''peer'' remoto.
Il ''peer'' remoto riceve il messaggio; dato che questo è in chiaro, lo può leggere, combinare con la chiave di cui è a conoscenza e calcolare il checksum. Se il checksum corrisponde a quello inviato, il messaggio è autentico e viene accettato altrimenti viene scartato in quanto è stato modificato in un modo non consentito dallo standard.
Il protocollo AH è progettato per proteggere l'intero pacchetto IP inviato; tuttavia bisogna considerare che alcuni campi dell'header IP, come il '''TTL''', variano durante la trasmissione;
queste modifiche devono essere necessariamente consentite, per cui prima di calcolare il checksum, i campi cui è permesso variare vengono posti a '''0'''.
==== Formato del pacchetto ====
Di seguito viene illustrata la struttura del pacchetto AH (ogni casella rappresenta 1 [[byte]]).
{| border="1" cellspacing="0" cellpadding="2px"
| style="text-align:center
| style="text-align:center
| style="text-align:center
| style="text-align:center
|--
<!-- | 0 1 2 3 4 5 6 7 -->
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| colspan="4" style="text-align:center;" | Security Parameter Index (SPI)
|--
| colspan="4" style="text-align:center;" |
|--
| colspan="4" style="text-align:center;" |
Riga 97 ⟶ 105:
|}
; Header successivo: Indica che tipo di protocollo verrà dopo.
; Dimensione Payload (8 bit)
; RISERVATO: Spazio lasciato per sviluppi futuri. Tutti i bit di questo campo vengono impostati a 0.
; Security Parameter Index: Questo campo identifica i parametri di sicurezza in combinazione con l'indirizzo IP. In genere è un numero pseudo-casuale che identifica la [[security association]] cui fa parte questo pacchetto.
;
; Dati per l'autenticazione: Contiene l'Integrity Check Value (ICV)
==== Transport mode e Tunnel mode ====
AH supporta nativamente sia il ''transport mode'' che il ''tunnel mode''. In transport mode vengono protetti solo i protocolli di livello superiore a quello di rete ([[Transmission Control Protocol|TCP]], [[User Datagram Protocol|UDP]], etc); in tunnel mode il pacchetto IP originale viene incapsulato in un nuovo pacchetto IP, dopo essere stato elaborato da AH. Ne spieghiamo il funzionamento con l'ausilio di alcuni disegni.
Il metro di confronto è senza dubbio il pacchetto IP originale; in presenza di un collegamento basato su IPsec il pacchetto viene, ovviamente, alterato.
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La linea azzurra indica le zone del pacchetto che sono autenticate. Dal punto di vista della protezione, in entrambi i casi, i pacchetti vengono protetti completamente. Notiamo che nell'header IP, alcuni campi variano durante il transito nella rete, ad esempio il [[Time to live|TTL]].
Questi campi vengono posti a '''0''' prima di calcolare la [[funzione di
=== Encapsulating Security Payload (ESP) ===
==== Descrizione ====
'''Encapsulating Security Payload''', denotato con l'[[acronimo]] '''ESP''', è un protocollo che fa parte della suite IPsec. Il suo obiettivo è fornire autenticità, confidenzialità e controllo di integrità
==== Formato del pacchetto ====
Di seguito viene riportato il formato del pacchetto '''ESP''' (ogni casella rappresenta 1 [[byte]]).
{| border="1" cellspacing="0" cellpadding="2px" width="50%"
| style="text-align:center;"
| style="text-align:center;"
| style="text-align:center;"
| style="text-align:center;"
|--
<!-- | 0 || 1 || 2 || 3 || 4 || 5 || 6 || 7
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Payload * (variable)
|--
| style="border-top:none;"
| colspan="3" style="text-align:center;border-bottom:none;" | Padding (0-255 byte)
|--
| style="border-right:none;" |
| style="border-left:none;border-top:none;" |
| style="text-align:center;"
| style="text-align:center;"
|--
| colspan="4" style="text-align:center;" |
Authentication Data (variable)
|}
; Security Parameters Index (SPI): Al pari di quanto avviene in
; Sequence Number: Una successione di numeri monotonicamente crescente, che identifica il pacchetto all'interno delle Security Association e previene da [[replay attack]].
; Payload: I dati che devono essere trasferiti
; Padding: È un campo di riempimento. È necessario in quanto alcuni codici di cifratura lavorano su blocchi di lunghezza fissa. Serve a far crescere la dimensione dei dati fino a divenire multiplo del blocco che l'algoritmo in uso riesce a gestire.
; Pad Length: Rappresenta, in
; Next Header: Identifica il protocollo dei dati trasferiti
; Authentication Data: Contiene i dati usati per autenticare il pacchetto.
Come si può vedere dalla struttura del pacchetto (ma sarà illustrato meglio in seguito), ESP "''avvolge''" i dati dei protocolli di livello superiore, contrariamente a quanto fa AH che antepone un header.
==== Tunnel mode e Transport mode ====
Essendo un protocollo per il trasferimento dati della suite IPsec, ESP supporta sia il Tunnel mode che il Transport mode. A seconda della modalità tratta i dati in modo differente. Prima di descrivere l'incapsulamento dei dati mostriamo il pacchetto IP originale, che transiterebbe sulla rete in assenza di IPsec
{| border="1" width="50%" cellspacing=0
|style="width:
|style="width:25%;background-color:gainsboro"| Header TCP
|style="width:
|}<small>Pacchetto IP originale</small>
{| border="1" width="85%" cellspacing="0"
|style="width:13%;border:1;background-color:gainsboro" | Header IP
|style="width:13%;background-color:orange;font-weight:bold" | Header ESP
|style="width:13%;background-color:
|style="width:35%;background-color:
|style="width:13%;background-color:orange;font-weight:bold" | Trailer ESP
|style="width:13%;background-color:orange;font-weight:bold" | ESP auth
|}
{| width="85%"
|style="width:26%;"|
|style="background-color:lime;text-align:center"| Dati crittografati
|style="width:13%;"|
|}
{| width="85%"
Riga 206 ⟶ 219:
|}<small>ESP in Transport mode</small>
{|width="
|style="width:
|style="width:11%;background-color:orange;font-weight:bold" | Header ESP
|style="width:
|style="width:
|style="width:
|style="width:11%;background-color:orange;font-weight:bold" | Trailer ESP
|style="width:11%;background-color:orange;font-weight:bold" | ESP auth
|}
{|width="
|style="width:23%"|
| style="background-color:lime;text-align:center;"| Dati crittografati
|style="width:11%"|
|}
{|width="95%"
|style="width:12%"|
| style="background-color:cyan;text-align:center;"| Dati autenticati
|style="width:11%"|
|} <small>ESP in Tunnel mode</small>
Le linee verdi sottendono la parte di pacchetto che viene sottoposta a crittografia, mentre le linee azzurre sottendono la parte di pacchetto che viene sottoposta a controllo di autenticità e integrità
Il controllo di integrità e autenticità viene eseguito tramite [[HMAC]] (funzioni di
l'hash viene calcolato tramite una funzione di hash ([[MD5]] o [[SHA1]]), utilizzando una chiave condivisa; l'hash ottenuto viene allegato al messaggio e inviato. In ricezione viene controllata l'integrità del messaggio.
=== NAT
==== Descrizione ====
[[Attraversamento NAT|NAT traversal]] (o più in breve NAT-T) è il nome di un protocollo facente parte della suite IPsec e standardizzato in diversi [[Request for Comments|RFC]], di cui quello ufficiale è RFC 3947. L'obiettivo di questo protocollo è fornire la possibilità di stabilire un tunnel IPsec anche quando uno dei due ''peer'' coinvolti subisce un'operazione di
==== Scenario ====
Il [[Network address translation|NAT]] è una tecnica molto utilizzata per il riuso degli [[indirizzi IP]]. Tuttavia gli host dietro un [[router]] (o un [[firewall]]) che effettua operazioni di NAT non godono di [[connettività end-to-end]]. Sebbene esistano diversi tipi di NAT, l'obiettivo generale è l'alterazione degli header del pacchetto. Questo comportamento è in netto contrasto con IPsec che ha tra i suoi obiettivi il controllo dell''''integrità''' del pacchetto.
In particolare il NAT è incompatibile con AH sia in tunnel mode che in transport mode, in quanto AH verifica l'integrità di tutto il pacchetto IP. ESP, invece, non copre l'header IP con controlli di sorta né in Tunnel mode né in Transport mode, per cui risulta adatto nel caso in cui il
Il NAT crea problemi anche con IKE e soprattutto con IKE in '''main mode'''. Il main mode usato congiuntamente al metodo delle ''preshared-keys'' richiede l'autenticazione degli host coinvolti nella comunicazione e tale autenticazione prevede un controllo sugli indirizzi IP; per cui l'alterazione dell'indirizzo da parte di un'apparecchiatura di NAT provoca il fallimento dell'autenticazione.
In genere, nei dispositivi preposti alla gestione dei tunnel IPsec e nei client VPN, il NAT-T non è abilitato di default ma deve essere impostato a mano; tuttavia il suo utilizzo rimane opzionale: difatti durante la creazione della '''security association''', i peer determinano se uno dei due subisce operazioni di NAT e solo in questo caso viene usato il NAT-T; questa operazione viene fatta durante la prima fase della negoziazione '''IKE'''.
In prima battuta, i ''peer'' verificano che entrambi siano in grado di supportare in NAT-T; questa verifica è eseguita nella primissima fase del protocollo IKE, per mezzo di un pacchetto con un campo ''Vendor-ID'', che contiene un valore
Una volta stabilito che entrambi supportano il NAT-T, vengono inviate delle frame "NAT-Discovery" (NAT-D), in modo da verificare chi dei due subisca il NAT, o al limite se lo subiscano entrambi.
Una volta stabilito chi subisce il NAT, la comunicazione si sposta su una nuova coppia di porte UDP e l'entità "''nat-tata''" comincia a inviare delle frame '''keepalive'''; queste frame servono a mantenere fisse le porte di comunicazione sul router e ad impedirgli di riassegnarle ad una nuova comunicazione.
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I campi segnati in <span style="background-color:green;font-weight:bold">verde scuro</span> sono quelli relativi al NAT-T; questi campi vengono inseriti subito dopo l'header IP esterno, che non viene alterato, così come non vengono alterati i campi successivi. In ricezione viene fatta l'operazione inversa.
== Elenco degli RFC relativi ad IPsec ==
== Voci correlate ==
* [[Sicurezza informatica]]
* [[HTTPS]]
* [[Transport Layer Security]]
* [[Secure Shell]]
* [[IP spoofing]]
== Altri progetti ==
{{interprogetto}}
== Collegamenti esterni ==
*http://www.ipsec-howto.org/italian/x151.html
*
*
{{IPstack}}
{{Controllo di autorità}}
{{Portale|Crittografia|Sicurezza informatica|Telematica}}
[[Categoria:Standard Internet]]
[[Categoria:
[[Categoria:Protocolli livello rete]]
[[Categoria:Sicurezza
[[Categoria:Protocolli crittografici]]
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