1. SSL – Secure Socket Layer and TLS – Transport Layer Security
חלק מהשקפים נלקחו מ:
W. Stallings. Cryptography and Network Security. Second Edition. Prentice Hall

2. SSL ו- TLS – היסטוריה ומטרות
מטרה:
Server Client
רוצים להחליף הודעות בצורה אמינה, סודית ואותנטית, תוך מניעה מהתחזויות.
היסטוריה:
SSL – פרוטוקול שפותח ע"י Netscape ב- 1995
גרסה 3 פותחה עם הערות מהציבור הרחב
TLS – סטנדרט שמתבסס על SSL, תקן של IETF
TLS 1.0 – 1999
TLS 1.1 – 2006
TLS 1.2 – 2008
TLS 1.3 – טיוטה .

3. SSL/TLSחשיבות
Originally designed for secure e-commerce, now used much more widely.
Retail customer access to online banking facilities.
Access to gmail, facebook, Yahoo, etc.
Mobile applications, including banking apps.
Payment infrastructures.
TLS has become the de facto secure channel protocol of choice.
Used by hundreds of millions of people and devices every day.

4. Location of Security Facilities in the TCP/IP Protocol Stack

5. SSLכלים קריפטוגרפיים ב-
מערכת הצפנה סימטרית
MAC ופונקציות hash קריפטוגרפיות
לאיתחול:
פרוטוקולים להחלפת מפתחות
Certificates – אישורים
חתימות דיגיטליות
מטרת ההרצאה:
תיאור מערכת ה SSL (גירסה 3)
הדגמה של שילוב הכלים שלמדנו למערכת מעשית

6. Certificates Cetficate – אישור על זהות
האישור חתום ע"י גורם מאשר – CERTIFICATION AUTHORITY (CA)
שרת צריך להירשם אצל CA כדי לקבל Certificate
DN = DOMAIN NAME

7. Certificates in Browsers

8. SSL Protocol Stack
SSL Record – רמה הנמוכה ששולחת הודעות
HyperText Transfer Protocol (HTTP) – מבצע תקשורת בין צרכן לשרת (לא חלק מה SSL)
יכול להשתמש בפרוטוקול Record לתקשורת בטוחה
Handshake Protocol – אתחול התקשורת הבטוחה
Change Cipher Spec – גורם למעבר למפתחות חדשים
Alert – שולח הודעות שגיאה ואזהרה

9. SSLהרכיבים הבסיסיים ב-
SSL session – מפגש בין צרכן לספק.
נוצר ע"י הפרוטוקול ללחיצת ידיים
מגדיר קבוצת של פרמטרי בטיחות קריפטוגרפיים ומפתחות.
SSL conection – חיבור זמני בין צרכן לספק
חלק ממפגש
במפגש אחד יכולים להיות מספר חיבורים
מטרה: חיסכון בזמן עבור האתחול

10. SSL Protocol Stack

11. SSL Record Protocol הפרוטוקול ששולח ומקבל הודעות בצורה בטוחה:
מבצע דחיסה
מצפין
מוסיף אותנטיקציה
מניעת התקפת replay ע"י מספר סידורי (מוגן MAC) m
INTERNET

12. SSL Record Protocol Operation

13. SSL Protocol Stack

14. Change Cipher Spec Protocol
מופעל אחרי פרוטוקול לחיצת הידיים
מכיל הודעה אחת
מעביר את הצדדים למפתחות החדשים
הפעלת הפרוטוקול בשלב אחר תגרום להודעת שגיאה

15. Alert Protocol משמש להעברת הודעות שגיאה ואזהרה
ההודעות מועברות דרך פרוטוקול Record – מוצפנות עם אותנטיקציה
שתי סוגי הודעות:
שגיאה פטלית
גורם לניתוק החיבור, שאר החיבורים ימשכו, לא יפתחו חיבורים נוספים.
דוגמאות: הודעה לא מתאימה, MAC לא נכון, כשלון פרוטוקול לחיצת הידיים.
אזהרות:
דוגמאות: סגירת חיבור, בעיות באישורים

16. Certificate Warning

17. SSL Protocol Stack

18. Handshake Protocol מאתחל את המערכת
מחליט באילו סכמות קריפטוגרפיות להשתמש
אלגוריתם הצפנה סימטרי – לדוגמא, Triple-DES, AES
סוג הצפנת הודעות ארוכות: לדוגמא, CBC
פונקציית hash קריפטורפית – MD5, SHA1 או SHA256
אלגוריתם חתימה
פרוטוקול להחלפת מפתחות
הזדהות של השרת (לפעמים, גם של הלקוח)
מחליף מפתחות
הפרוטוקול המורכב ביותר, צריך להיות עמיד כנגד מתקיף

19. שתי סוגי התקפות כנגד הפרוטוקול
Replay Attack התקפת חזרה – המתחזה מנסה להשתמש בהודעות מהרצה אחת של הפרוטוקול בהרצה אחרת של הפרוטוקול בה הוא מתחזה
Man in the Middle
פרוטוקול לחיצת הידיים צריך למנוע התקפות אילו והתקפות אחרות
שרת
לקוח
מתחזה

20. SSLפרוטוקולי החלפת מפתחות ב-
RSA
Server
Client
מוודא אישור
מגריל Ksession
מחשב

21. SSLפרוטוקולי החלפת מפתחות ב-
RSA
D&H אנונימי
לא עמיד כנגד ההתקפות
Server
Client
מגריל a
מגריל b

22. SSLפרוטוקולי החלפת מפתחות ב-
RSA
D&H אנונימי
D&H עם מפתח חד פעמי
לא עמיד כנגד ההתקפות
Server
Client
מגריל a
מגריל b
מוודא חתימה
מוודא אישור

23. SSLפרוטוקולי החלפת מפתחות ב-
RSA
D&H אנונימי
D&H עם מפתח חד פעמי
D&H עם מפתח קבוע (גירסה של ElGamal)
לא עמיד כנגד ההתקפות
Server
Client
מגריל a
מגריל b
פעם אחת
מוודא אישור

24. SSLפרוטוקולי החלפת מפתחות ב-
RSA
D&H אנונימי
D&H עם מפתח חד פעמי
D&H עם מפתח קבוע (גירסה של ElGamal)
כל הפרוטוקולים עם שתי הודעות
לא עמיד כנגד ההתקפות

25. Handshake Protocol Action

26. Client_hello הודעת גרסה גבוהה ביותר של SSL בה הוא תומך
מחרוזת חד-פעמית – time-stamp ומחרוזת אקראית
המפתחות שייוצרו יהיו תלויים במחרוזת זו
מזהה ל- session
0 – session חדש
0 – מזהה של session ישן לעדכון פרמטרים או פתיחת חיבור.
מאפייני פרוטוקולים קריפטוגרפיים בסדר עדיפות יורד
רשימה של אלגוריתמי דחיסה

27. Server_hello הודעת הגרסה הגבוהה ביותר של SSL שבה הצדדים תומכים
מחרוזת חד-פעמית של השרת – time-stamp ומחרוזת אקראית
מזהה ל- session
אם הלקוח שלח 0 – מזהה ל- session החדש
אם הלקוח שלח 0 – המזהה של ה- session הישן
מאפייני פרוטוקולים קריפטוגרפיים – מכיל בחירה אחת ששני הצדדים תומכים בה.
אם אין הסכמה, האלגוריתם נכשל
אלגוריתם דחיסה

28. Handshake Protocol Action

29. Handshake שלב הסיום בפרוטוקול
גורם להתחלת השימוש במפתחות שהוסכם עליהם.
כמו כן, שולחים hash של המפתחות החדשים
מוכיחים לצד השני שיודעים את המפתחות
אחרי שלב זה, לצדדים יש מפתח קצר master key שמותחים אותו למפתחות הבאים:
מפתח הצפנה ללקוח ומפתח הצפנה לשרת
מפתח אותנטיקציה ללקוח ומפתח אותנטיקציה לשרת
IV (Initial Vector) ללקוח ו- IV לשרת (להצפנת CBC)

30. מתיחת המפתח Pre  master_secret  6 keys master_secret =
MD5(pre || SHA( A || pre || client.rand || server.rand ) )
|| MD5(pre || SHA( BB || pre || client.rand || server.rand ) )
|| MD5(pre || SHA( CCC || pre || client.rand || server.rand ) )
pre – key agreed in key exchange
|| – concatenation
MD5, SHA – hash algorithms
A,BB,CCC – stings containing these characters
Pre  master_secret  6 keys

31. פתיחת חיבור חדש תתבצע ע"י הרצה מקוצרת של פרוטוקול לחיצת הידיים.
הצדדים משתמשים באותו מפתח שסוכם עליו באלגוריתם להחלפת מפתחות בהרצה המקורית
הצדדים משתמשים במחרוזות חד-פעמיות חדשות
המפתחות יהיו שונים

32. SSL/TLSהתקפות על Renegotiation attack – August 2009
BEAST attack – September 2011 (IV in CBC MAC)
CRIME and BREACH attacks
Version rollback attacks – 2012
Padding attacks – 2013
Truncation attack – July 2013
POODLE attack – October 2014
Heartbleed Bug – April 2014 (buffer over-read)
RC4 attacks –

33. גרסאותSSL בעולם האמיתי
Protocol version
Website support
Security
SSL 2.0
10.4% (−0.4%)
Insecure
SSL 3.0
32.6% (−1.2%)
TLS 1.0
99.0% (−0.2%)
Depends on cipher and client mitigations
TLS 1.1
65.7% (+1.4%)
TLS 1.2
67.9% (+1.4%)
TLS 1.3 (Draft)
N/A

34. סיכום
מטרת פרוטוקול ה SSL היא לאפשר החלפת הודעות בצורה אמינה, סודית ואותנטית, תוך מניעה מהתחזויות.
משלב את כל הטכניקות הקריפטוגרפיות שלמדנו
עמיד כנגד התקפות של מתחזים.
פרטים טכניים שלפעמים מאפשרים התקפות.
בגרסה החדשה של TLS 1.3 יהיו שינויים רבים...