Fundamentos de Criptografía, Seguridad en Redes y Sistemas de Detección de Intrusos

Criptografía y Mecanismos de Autenticación

Criptosistemas

Definiremos un criptosistema formalmente mediante los siguientes componentes:

• M: representa el conjunto de todos los mensajes sin cifrar (texto en claro) que pueden ser enviados.
• C: representa el conjunto de todos los posibles mensajes cifrados o criptogramas.
• K: representa el conjunto de claves que se pueden emplear en el criptosistema.
• E: es el conjunto de transformaciones de cifrado o familia de funciones que se aplica a cada elemento de M para obtener un elemento de C.
• D: es el conjunto de transformaciones de descifrado, análogo e inverso a E.

Todo criptosistema ha de cumplir rigurosamente la siguiente condición matemática:

D_k(E_k(m)) = m

Existen dos tipos fundamentales de criptosistemas:

• Criptosistemas simétricos o de clave privada: son aquellos que emplean la misma clave k tanto para cifrar como para descifrar.
• Criptosistemas asimétricos o de clave pública: emplean una doble clave (K_priv, K_pub), donde una se conoce como clave privada y la otra como clave pública.

Resolución del Repudio y Firmas Digitales

Básicamente, lo que se requiere es un sistema mediante el cual una parte pueda enviar un mensaje «firmado» a otra parte de modo que:

• El receptor pueda verificar la identidad proclamada del transmisor.
• El transmisor no pueda repudiar después el contenido del mensaje (no repudio).
• El receptor no haya podido confeccionar el mensaje por sí mismo.

Mecanismo de Generación de la Firma Electrónica

1. Se calcula un valor resumen (hash) del documento, utilizando algún algoritmo criptográfico como SHA.
2. Este valor resumen se cifra utilizando la clave privada del emisor (procedente de su pareja de claves pública-privada).
3. El resultado de este cifrado es lo que se conoce formalmente como la firma digital del documento.

Proceso de Comprobación y Verificación de una Firma Digital

1. La firma se descifra utilizando la clave pública del firmante, obteniendo el valor resumen original.
2. Se obtiene de nuevo el valor resumen del documento recibido utilizando el mismo algoritmo que en el proceso de cifrado (por ejemplo, SHA).
3. Se comparan los dos valores resúmenes obtenidos en los pasos anteriores: si ambos coinciden, la firma es totalmente válida; si son distintos, la firma será considerada nula o alterada.

Certificados Digitales

Un certificado digital es un documento electrónico mediante el cual un tercero de confianza (Autoridad de Certificación) garantiza la vinculación entre la identidad de un sujeto o entidad y su clave pública. Este tipo de certificado se emplea para comprobar fehacientemente que una clave pública pertenece a un individuo o entidad concreta.

El certificado debe contener:

• La identidad del propietario del certificado (identidad a certificar).
• La clave pública asociada a esa identidad.
• La identidad de la entidad emisora que expide y firma el certificado.
• El algoritmo criptográfico usado para firmar el certificado.

Los dos primeros apartados constituyen el contenido fundamental del certificado (identidad y clave pública asociada), mientras que los otros dos son datos imprescindibles para poder validar la autenticidad y vigencia del propio certificado.

Seguridad Perimetral, Amenazas y Protocolos Seguros

Amenazas Internas y Externas

• Amenaza externa o de acceso remoto: los atacantes son externos a la red privada o interna de una organización y logran introducirse desde redes públicas. Los objetivos predilectos de ataque suelen ser servidores y routers accesibles desde el exterior, los cuales sirven habitualmente de pasarela de acceso a la red corporativa.
• Amenaza interna o corporativa: los atacantes acceden sin autorización o pertenecen directamente a la red privada de la organización. De esta forma pueden comprometer gravemente la seguridad y, sobre todo, la información y la disponibilidad de los servicios internos.

Propuestas de Protección frente a Amenazas Internas

• Realizar un diseño correcto de direccionamiento, parcelación y segmentación de subredes.
• Establecer políticas de administración de direccionamiento estático para servidores y routers críticos.
• Monitorización exhaustiva del tráfico de red, del direccionamiento dinámico y de las tablas ARP.
• Modificación estricta de las configuraciones de seguridad por defecto, especialmente contraseñas y credenciales predeterminadas.
• Emplear el máximo nivel de seguridad y cifrado robusto en todas las redes inalámbricas corporativas.

Tipos de Sistemas de Detección de Intrusos (IDS)

Los Sistemas de Detección de Intrusos (SDI / IDS) se pueden clasificar según su técnica de detección:

• Modelo de detección de mal uso o firmas: consiste en observar y comparar cualquier proceso o paquete que intente explotar puntos débiles o patrones de ataque conocidos en un sistema específico.
• Modelo de detección de anomalías: se basa en monitorizar constantemente el sistema para detectar desviaciones respecto a los patrones normales de utilización y comportamiento habitual del mismo.

Asimismo, según el ámbito de monitorización, existen:

• N-IDS (Network IDS): sistemas orientados a la red, encargados de garantizar y analizar el tráfico y la seguridad dentro del segmento de red.
• H-IDS (Host IDS): sistemas orientados al host, encargados de velar por la seguridad, integridad y eventos en una máquina o servidor en particular.

Características Deseables de un IDS

• Debe ejecutarse continuamente sin necesidad de intervención o supervisión permanente de un operador humano.
• Debe ser altamente confiable, lo suficiente como para funcionar de manera estable en segundo plano (background).
• Debe ser tolerante a fallos, recuperándose de caídas sin tener que reconstruir su base de datos de conocimiento al reiniciarse.
• El sistema debe contar con capacidad de automonitorización y comprobación de su propio estado.
• Debe ser ligero; es decir, su sobrecarga de ejecución no debe degradar el rendimiento del sistema anfitrión.
• Debe ser capaz de observar desviaciones respecto al comportamiento estándar.
• Debe poder adaptarse con flexibilidad al comportamiento cambiante del entorno o sistema.
• Debe ser difícil de engañar o eludir por parte de atacantes avanzados.

Seguridad en las Comunicaciones

• SSH (Secure Shell): protocolo diseñado para facilitar las comunicaciones seguras entre dos sistemas mediante una arquitectura cliente/servidor, permitiendo a los usuarios autenticarse y conectarse a un host de forma remota y cifrada.
• TLS/SSL (Transport Layer Security / Secure Sockets Layer): protocolos destinados a proporcionar comunicaciones seguras a través de Internet, implementando un modelo de autenticación mutua, integridad y privacidad de la información entre extremos mediante criptografía.
• VPN (Virtual Private Network): red privada virtual que permite extender un canal seguro de comunicación para los paquetes de datos hacia diferentes sedes o puntos remotos, utilizando infraestructuras públicas de transporte (como Internet) pero manteniendo la confidencialidad e integridad de una red local privada.