[PDF] - Cryptography for software engineers: Protocols PDF Document

SLIDE 1

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Cryptography for software engineers:

Protocols

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 2

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Introduction

')& *&# +%#,

!% &# )-&. +&%% &# )-.

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Introduction

# &&#

/&0##0

1

+0#20 0#

SLIDE 3

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Introduction

# 3 +

4#,

! " # # 5 6

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 4

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Notational Conventions

'##,4)748" !##,4)748"

9!

9!):#;" 9<9!)::#;;" ):#;'" 9<)::#;;'"

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

DISCLAIMER

%=>0

?&%

?% ?##%

@## &&

SLIDE 5

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Data Protection

#,

1##

!#

'##

1 ##

'#%#=#2&>

SLIDE 6

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Protection Requirements

&,

##

,

A*#&

&

#

?2,

% #

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Protocol assumptions

+&&& ##,

!,=#> +

',=>

+ %

+#%

SLIDE 7

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Secure Messaging: sender side

+#9&#!3,

/9 @###" #<& &0%" "%"3 '4

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

M [H(M)]SKA H DS SKA Key Info RNG C = {M, [H(M)]SKA ,Key Info}K SE K {K}PKB AE PKB

SLIDE 8

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Secure Messaging: receiver side

$, 790:/9;'"! 0"&8"07"8"3 "'"3 90:/9;'"! 0"&" "! &# "& 5&92# & "!

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

C= {M, [H(M)]SKA ,Key Info}K {K}PKB K AD SKB M [H(M)]SKA Key Info SD PKA H V Message OK?

SLIDE 9

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Secure Synchronous Communication

#0##

+&&&

&&&

+0#& $&#%,

$2-.# 9! B2&2#2-&

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Secure Synchronous Communication: record format

'#.#0 ""&9!2 $, %# 5,

'.## &&&

Length, [[n, Type, {Data}Kc ]]Ki … …

SLIDE 10

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Data protection: conclusions

3&

+#

2& " +## 2

& ## #

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 11

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Entity Authentication

&

5& #& ### %

+,

# ## ###

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Computer/Computer Case

3&#C#

5& &%# %%

+%,

&#

+

#&

3#2#

SLIDE 12

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Time-varying parameters

+##,

#0.

?,

5# .##0

,

=D> 4

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Entity authentication with symmetric keys

!#,

!##& &%##

+##22%,

!

"#$!%#&' !

SLIDE 13

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Entity authentication with symmetric keys

?22%, ?2#,

!

"#$!%#(' ! (

!

"#$!%#( #(!' ! (! $(!#( ' !

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Notes

9!( &# ## ! #

!0&%

&

9222#%

SLIDE 14

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Key Establishment

!#&24

B & &

∼ E

@&#, %%0&&

SLIDE 15

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Key Establishment

9,

" ! 3####

1%&

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Authenticated key transport with PKI

&&& 0&% %!3

))$(# !'*!++

(

SLIDE 16

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Authorities and trust

! # &

B,&2

+&

B ,& 0&& "%##,++++0 ""06

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Key Distribution with KDC

# !# (#$ #&'

,- ! $!#(# !' #$ # !'! ! $ #&' !#$ # !'! !

!

SLIDE 17

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Supporting multiple authorities

!0 #&

+*%
KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Login Procedure

$# /## A%

!'!'

%% $

SLIDE 18

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Login Procedure

# (

$.#(# '*/# $ # '.

.

*/ ,- $ # '.

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 19

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Security in Network Protocols

012 3*4 %- 56364

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Two Representatives

",0 # ## ''D''D +D '+D',0 # ##

SLIDE 20

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Kerberos

"#,

'20 !'% !# ##"

##

&

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Basic operation of Kerberos

#(

$.#(# '*/# $ # '. # !# (#$ # '. $ #&' $!#(# !' #$ # !'! $ #&' !#$ # !'! $&7' !

.8. "8*/ 9 8. !%8! 9

&1,:&1 &1

SLIDE 21

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

The Kerberos Protocol

+ ##&&"

B#&,

#C &#& &#

"2#&1% EFFFCG

&1%EFFFCG ## 2%?+D9#4?+C1EFFFCG #

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

The SSL Protocol

+%

''D$

'#

''D/

! !# ' !## B

SLIDE 22

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

SSL Handshake Protocol

;<=-#-22>":;-#>;>
>=-?":;-#>;>

4@A4@#"": $2;--'*4@A4@ )"":+034(&#034(& ,- 2;-- 2;-- ;-- ;--

--1-
--1-

: : : : : : BBB BBB >----

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Protocol Stack

''D(

!+C 3%2/++09!0

+''D

&53" 1-"

22"" (1" C&&*

0. *

36 * BBB

SLIDE 23

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

References

"

"/#, ,CC%#CC%%%

+D'

+, ,CC%%%&C&C&EEHI4

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 24

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Public Key Infrastructures

!###% & !% ##&

$#222#

!&" &&

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Certificates

&)<#

&&2
3&0%

&!,

! +#

SLIDE 25

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Hierarchical trust model

CA A B C R

ot CA

Ca1 Ca2 Ca3 A B C D E F (A) single CA (B ) T wo level hierarchical PKI

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Network trust model

A B C D E

SLIDE 26

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Hybrid trust model

Hierarchical P K I 1

R

ot Ca1

Hierarchical P K I 2

R

ot Ca2

Hierarchical P K I 3

R

ot Ca3
KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Certificate Revocation

1&##J

D#&#&& &,

&$D$D(,&# &&0! B&'B', &&&%& !

SLIDE 27

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Certificates in Practice

'&#&&0GKFL0,

# # #GKFF?# M#GKFF?# M&# .&EN M.&EN 4N &

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Verifying a certificate

SLIDE 28

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

PKI: other issues

@,

+#,% &&# $# ###

D&C"

& &&CC6

",''D0'C99 0 &#06

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 29

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Software API’s

## +O'' 4! +O@''!

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Integrating secure communication in applications

+,

'## & '##!## %##!

O'' 4O'' !

'##!## #

O@''!

SLIDE 30

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Option 1: in infrastructure

OS/Middleware Application OS/Middleware Application Protocol Impl. Protocol Impl. COMM API COMM API

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Option 2: wrap comm API

OS/Middleware Application OS/Middleware Application Protocol Impl. Protocol Impl. COMM API COMM API

SLIDE 31

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Option 3: library

OS/Middleware Application OS/Middleware Application

Prot. Impl.

COMM API COMM API

Prot. Impl.
KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Software API’s

## +O'' 4! +O@''!

SLIDE 32

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Introduction: Networking in Java

&

&## 2

B##%&P

'2

1&#.

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Networking Example (cont.)

!"

#$%

SLIDE 33

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Networking Example

'

#

# #

!"

#$%

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

JSSE Core Classes

&

"#

4 '

& '

*

'

& "#

4 '

& '

*

& (

D @2--:>-<

E -;--#2-#;:;#BBB

SLIDE 34

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

JSSE Example

('#'

(')*# (#'

!"

#$%

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

JSSE Example (cont.)

E =->

('#'

(')*# (#' ( # # #

!"

#$%

SLIDE 35

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

JSSE API Overview

('

(

(

(

( ' (

" =

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Summary

+

$&##'

# '##&# → ##&

3,

+##& !&,"90+90 ''D 06

SLIDE 36

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Software API’s

## +O'' 4! +O@''!

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

GSS API

+ !##&,

9 9&

D4&,

#A4 O&OE' O"QH

#1%''

SLIDE 37

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

GSS Concepts

! ##!"0& BM&B ! &# ## # &#4 "0&

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

GSS operational model

Q B A# .0 B@'' E 4 4# 4 N 1%# 9!0 % H 4# 4&#

SLIDE 38

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

1. Obtain credentials

3 2 &,& 71 = 1 3">"-%>:":;-;

>,B
KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

2. Establish security context

3 2 &,&# 1- 71- = 1 <--%"->%<:: 2F22"G;--:-

--1-
--1-

SLIDE 39

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Code for context establishment

+, +, +-" "

"

. /0 #-# +-")!'12(34('!3,! "5,#1 "5-* /67/687

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Code for context establishment

#9"!/# "-"8# *9## #

*#
*9"!/#

/67 '##

SLIDE 40

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

3. Wrap and unwrap messages

3 2 &,&# 1- 71 = 1

--1-
--1-

&2F6G & 62F&G

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Code for wrapping messages

/67 : ;<##3 9=8;: ,> ,>5 ": 8 :# #

*#

SLIDE 41

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Code for unwrapping messages

/67 '## /67/ "8# / #;?=;; @ @;=;*# ;@ #

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

4. Context completion

'4' MO0O@'' 4 ,

"

SLIDE 42

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

GSS API Conclusion

@''!&##& ## & ##"& ##

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Overview

! " #

$% "& '&%!(

SLIDE 43

KATHOLIEKE

UNIVERSITEIT LEUVEN

Conclusion

!%& %&4

1&##&0 # B,#006 (%