Массачусетский Технологический институт. Курс лекций #6.858. «Безопасность компьютерных систем». Николай Зельдович, Джеймс Микенс. 2014 год

Computer Systems Security — это курс о разработке и внедрении защищенных компьютерных систем. Лекции охватывают модели угроз, атаки, которые ставят под угрозу безопасность, и методы обеспечения безопасности на основе последних научных работ. Темы включают в себя безопасность операционной системы (ОС), возможности, управление потоками информации, языковую безопасность, сетевые протоколы, аппаратную защиту и безопасность в веб-приложениях.

Лекция 1: «Вступление: модели угроз» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 2: «Контроль хакерских атак» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 3: «Переполнение буфера: эксплойты и защита» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 4: «Разделение привилегий» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 5: «Откуда берутся ошибки систем безопасности» Часть 1 / Часть 2
Лекция 6: «Возможности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 7: «Песочница Native Client» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 8: «Модель сетевой безопасности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 9: «Безопасность Web-приложений» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 10: «Символьное выполнение» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 11: «Язык программирования Ur/Web» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 12: «Сетевая безопасность» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 13: «Сетевые протоколы» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 14: «SSL и HTTPS» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3

Массачусетский Технологический институт. Курс лекций #6.858. «Безопасность компьютерных систем». Николай Зельдович, Джеймс Микенс. 2014 год

Computer Systems Security — это курс о разработке и внедрении защищенных компьютерных систем. Лекции охватывают модели угроз, атаки, которые ставят под угрозу безопасность, и методы обеспечения безопасности на основе последних научных работ. Темы включают в себя безопасность операционной системы (ОС), возможности, управление потоками информации, языковую безопасность, сетевые протоколы, аппаратную защиту и безопасность в веб-приложениях.

Лекция 1: «Вступление: модели угроз» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 2: «Контроль хакерских атак» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 3: «Переполнение буфера: эксплойты и защита» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 4: «Разделение привилегий» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 5: «Откуда берутся ошибки систем безопасности» Часть 1 / Часть 2
Лекция 6: «Возможности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 7: «Песочница Native Client» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 8: «Модель сетевой безопасности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 9: «Безопасность Web-приложений» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 10: «Символьное выполнение» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 11: «Язык программирования Ur/Web» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 12: «Сетевая безопасность» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 13: «Сетевые протоколы» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 14: «SSL и HTTPS» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3

Массачусетский Технологический институт. Курс лекций #6.858. «Безопасность компьютерных систем». Николай Зельдович, Джеймс Микенс. 2014 год

Computer Systems Security — это курс о разработке и внедрении защищенных компьютерных систем. Лекции охватывают модели угроз, атаки, которые ставят под угрозу безопасность, и методы обеспечения безопасности на основе последних научных работ. Темы включают в себя безопасность операционной системы (ОС), возможности, управление потоками информации, языковую безопасность, сетевые протоколы, аппаратную защиту и безопасность в веб-приложениях.

Лекция 1: «Вступление: модели угроз» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 2: «Контроль хакерских атак» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 3: «Переполнение буфера: эксплойты и защита» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 4: «Разделение привилегий» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 5: «Откуда берутся ошибки систем безопасности» Часть 1 / Часть 2
Лекция 6: «Возможности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 7: «Песочница Native Client» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 8: «Модель сетевой безопасности» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 9: «Безопасность Web-приложений» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 10: «Символьное выполнение» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 11: «Язык программирования Ur/Web» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 12: «Сетевая безопасность» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 13: «Сетевые протоколы» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3
Лекция 14: «SSL и HTTPS» Часть 1 / Часть 2 / Часть 3

Представляю вашему вниманию две библиотеки, реализующие практически полный спектр требуемого функционала для организации инфраструктуры PKI: PKIjs и вспомогательную библиотеку ASN1js. Библиотеки свободны доступны и распространяются по лицензии, позволяющей использовать их код без особых ограничений, даже в коммерческих продуктах. Полный код данных библиотек доступен на GitHub: PKIjs + ASN1js.

Дабы привлечь читателей прямо во введении приведу краткий список особенностей вышеупомянутых библиотек:

1. Объектно-ориентированный код;
2. Работа с HTML5 (ArrayBuffer, Promises, WebCrypto (используется «dev nightly build» Google Chrome));
3. Возможность создавать, проверять, получать внутренние данные, изменять данные для следующих объектов:
   
   1. Сертификаты X.509
   2. Списки отзыва (CRL) X.509
   3. Запросы на сертификат (PKCS#10)
   4. OCSP запросы;
   5. Ответы OCSP сервера
   6. Time-stamping (TSP) запросы
   7. Ответы TSP сервера
   8. CMS Signed Data
   9. CMS Enveloped Data
   
   
4. Реализация собственной «certificate chain validation engine» на JavaScript;
5. … И многое другое! Смотрите под катом!

Почти год назад я рассказал о новых библиотеках PKIjs и ASN1js. Пришло время рассказать о развитии этих библиотек. Для ASN1js за это время были сделаны в основном «косметические» изменения. Из существенных изменений можно заметить только возможность конвертации любых объектов ASN.1 в JSON формат. А вот с PKIjs произошли более существенные перемены.

Итак, текущие основные особенности PKIjs:

• Полная поддержка Web Cryptography API;
• Ограниченная возможность использования как в iPhone (через использование Safari), так и в Android приложениях (Google Chrome);
• Расширилось количество примеров. В частности, добавились примеры использования PKIjs для проверки подписей в PDF файлах и для проверки подписей в S/MIME;
• Использование всех алгоритмов подписи из Web Cryptography API:
  • RSASSA-PKCS1-v1_5 (PKCS#1 v1.5);
  • RSA-PSS (PKCS#1 v2);
  • ECDSA (подпись на ECC, Elliptic Curve Cryptography);
• Первая реализация «certificate chain verification engine» (верификация цепочки сертификатов) на чистом JavaScript и проходящая основные тесты NIST;
• Первая и пока единственная реализация «Suite B» для подписи и шифрования данных в виде CMS (Cryptographic Message Syntax) в «open-source» на чистом JavaScript;
  • Подпись CMS с помощью ECDSA;
  • Шифрование с применением схем «ephemeral-static» ECDH;
  • Использование AES-CBC и AES-GCM;
  • Использование расширенного списка алгоритмов хеширования: от SHA-1 до SHA-512;
  • Возможность создания зашифрованных сообщений на основе использования пароля с использованием алгоритмов серии AES;

Прямо сейчас у нас есть небольшая проблема, но на мой взгляд, со временем ситуация может только ухудшиться. Всё больше и больше сайтов получают сертификаты — необходимые документы для внедрения HTTPS — но у нас нет механизма для защиты от злоупотреблений.

Сертификаты

Мы сейчас видим настоящую золотую лихорадку вокруг сертификатов, поскольку всё больше сайтов внедряют HTTPS. Кроме очевидных преимуществ безопасности и приватности, есть и другие выгоды от внедрения защищённых соединений, которые я перечислил в статье «Вы всё ещё думаете, что вам не нужен HTTPS?». Обычно именуемые «SSL-сертификаты» или «HTTPS-сертификаты» разлетаются со скоростью, которой мы никогда не видели в истории интернета. Каждый день я исследую сайты из первого миллиона по посещаемости и анализирую различные аспекты их безопасности, а каждые 6 месяцев публикую отчёт. Вы можете изучить эти отчёты здесь, но сейчас посмотрим на темпы внедрения HTTPS.


Процент сайтов из первого миллиона самых популярных сайтов по статистике Alexa, где стоит редирект на версию HTTPS

29 сентября Роскомнадзор, следуя решению Октябрьского районного суда г. Ставрополя от 2013 года, внес IP-адрес 93.184.220.29 в реестр запрещенных сайтов. Данное решение суда обязывает заблокировать сайты и мобильные приложения некоторых букмекерских контор, и если с блокировкой веб-сайтов все очевидно, то, по всей вероятности, с ограничением работоспособности приложений эксперты Ставропольской прокуратуры (от их имени было подано исковое заявление) сталкивались впервые, и просто задекларировали все IP-адреса, к которым обращалось приложение в момент запуска, включая адреса CRL (списка отзыва сертификатов) и серверов OCSP (сервер проверки состояния сертификатов) глобальных удостоверяющих центров, которые используются для шифрования по протоколу HTTPS.



Об этом решении суда стало известно благодаря блокировке ссылок на файлы CRL Comodo в июле этого года («Роскомнадзор заблокировал самого себя и некоторые сайты правительства (Comodo)» от BupycNet), теперь же в реестр внесен адрес, принадлежащий другому удостоверяющему центру — Digicert.

I think noone ever looked at the code as deeply as you did.
Christian Hohnstädt, Programming, Translation and Testing XCA

Перевод:

Я думаю, что еще никто так глубоко не заглядывал в мой код, как вы.
Christian Hohnstädt, разработчик XCA

Если одним из главных объектов инфраструктуры открытых ключей (ИОК) являются сертификаты X509, то центральным субъектом ИОК являются Удостоверяющие Центры (УЦ). Именно УЦ выпускают сертификаты, прекращают их действие (отзыв сертификата), подтверждают их валидность. На страницах Хабрахабр можно найти различные публикации на тему выпуска цифровых сертификатов с использованием OpenSSL.

В комментариях к статье «Англоязычная кроссплатформенная утилита для просмотра российских квалифицированных сертификатов x509» было пожелание от пользователя Pas иметь не только «парсинг сертификатов», но и получать «цепочки корневых сертификатов и проводить PKI-валидацию, хотя бы для сертификатов на токенах с неизвлекаемым ключом». О получении цепочки сертификатов рассказывалось в одной из предыдущих статей. Правда там речь шла о сертификатах, хранящихся в файлах, но мы обещали добавить механизмы для работы с сертификатами, хранящимися на токенах PKCS#11. И вот что в итоге получилось.

Транспортный синтаксис ASN.1 определяет однозначный способ преобразования значений переменных допустимых типов в последовательность байт для передачи по сети. В ASN.1 он называется базовыми правилами кодирования (Basic Encoding Rules, BER). Правила являются рекурсивными, так что кодирование составных объектов представляет собой составление в цепочку закодированных последовательностей составляющих объектов. Протокол ASN.1 описывает структуру данных простым и понятным языком.

В своих комментариях к статье «Англоязычная кроссплатформенная утилита для просмотра российских квалифицированных сертификатов x509» пользователь Pas очень правильно заметил про токены PKCS#11, что они «сами все умеют считать». Да, токены фактически являются криптографическими компьютерами. И естественным является желанием использовать эти компьютеры в скриптовых языках будь то Python, Perl или Ruby. Мы уже так или иначе рассматривали использование токенов PKCS#11 с поддержкой российской криптографии в Python для подписания и шифрования документов, для создания запроса на сертификат: