情報セキュリティ第09回

(1)

1

情報セキュリティ第09回

大久保誠也静岡県立大学経営情報学部

2/41

はじめに



はじめに



安全な通信の目的



ハイブリッド暗号

 ssh



演習

3/41

雑多なこと

4/41

セキュリティの知識が必要な例

1

開発者利用者

受注発注

開発の知識利用の知識こういうのが欲し

いんだけど

こんなんで

どうでしょう？これで大丈夫かな？

評価できる知識が必要

5/41

セキュリティの知識が必要な例

2

これは何を言っているのでしょうか？

6/41

県大にあるUNIX、Linux

 smax：



教育用UNIXサーバー。Solaris 10。

 mail.u-shizuoka-ken.ac.jp：



メールサーバー。

 ai.u-shizuoka-ken.ac.jp：

学部のWebサーバー。FreeBSD



各研究室にあるサーバー：

(2)

7/41

実は身近にもある

Linux



「組み込みLinux」や「BusyBox」で検索。

8/41

安全な通信の目的

9/41 Hello

World

Hello World

盗聴

Hello World

Bob

送信

Alice

Hello World

Eve

盗聴

A:>

Hello World

覗き見して

やろう

Aliceから

メールが来た。

送信

外部に漏れてないかなぁ？

10/41

改ざん

9時集合

12時

送信

集合

12時 集合

このメールは正しいのかな？

Mallory

通信内容を書き換えてやれ

Alice

Bob

11/41 hogehoge

Mallory

Bob

送信

hogehoge

なりすまし

Aliceからメールが

来たけど、

本当に

Alice

なのかな？

Aliceを語って

送信だ！

12/41

シンプルな通信方法

(3)

13/41 ID

PASSWD

Alice

Bob

②

送信

あｓｄふぁｓｄＪｌｋｊぇｗｋｆ

③

「秘密鍵」で復号

ID PASSWD

①

「秘密鍵」で暗号化

盗聴しても、

復号できない……。

共

秘密鍵暗号を用いた通信

(1)

14/41

秘密鍵暗号による通信

(2)



盗聴について：



対処されている。間に盗聴者が居ても、内容が漏れることはない。



事前に秘密鍵を受け渡しておく必要がある。



なりすましについて：



特に対処されていないが、攻撃者が秘密鍵を持っていないなら意味のある通信にならない。



改ざんについて：



特に対処されていないが、改ざんされても意味のある通信にならない。

15/41 ID

PASSWD

Alice

Bob

③

送信

④

「秘密鍵」で復号

ID PASSWD

②

「公開鍵」で暗号化

秘公

①

送信

公

公開鍵暗号を用いた通信

(1)

盗聴しても、

復号できな

公い……。

16/41

公開鍵暗号による通信

(2)



盗聴について：



対処されている。間に盗聴者が居ても、内容が漏れることはない。



秘密鍵を事前に共有しておく必要はない。



大きい平文を送るには、処理が重い。



なりすましについて：



特に対処されていない。渡された公開鍵が正しいものか否か、判断しておく必要がある。



改ざんについて：



特に対処されていない。

17/41

公開鍵暗号と秘密鍵暗号を組み合わせた通信

18/41

アイデア



秘密鍵暗号は、事前に秘密鍵を受け渡ししておく必要がある。

どうやって、鍵を受け渡しておくのか？



公開鍵暗号は、処理が重い。

どうやって、大量の平文を通信するのか？

秘密鍵暗号と公開鍵暗号を組み合わせて使うハイブリッド暗号

1.

平文は秘密鍵暗号で暗号化する。

2.

秘密鍵暗号の秘密鍵（共通鍵）を公開鍵暗号で

暗号化する。

(4)

19/41

通信手順

(1)

平文

秘

Bob

Alice

公

AliceはBobに平文を送りたい

20/41

通信手順

(2)

平文

秘

Bob

Alice

公

① Bobの公開鍵を

渡しておく

21/41

通信手順

(3)

平文

秘

Bob

Alice

共

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

22/41

通信手順

(4)

平文

秘暗秘

Bob

Alice

共

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

③

秘密鍵暗号で平文を暗号化

平文

23/41

④

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

通信手順

(5)

公

平文

秘暗秘

Bob

Alice

共

共公暗

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

③

秘密鍵暗号で平文を暗号化

平文

24/41

④

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

通信手順

(6)

公

平文

秘暗

送信

秘暗秘

Bob

Alice

共

共共

公暗公暗

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

③

秘密鍵暗号で平文を暗号化

平文平文

⑤

送信する

(5)

25/41

④

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

通信手順

(7)

公

平文

秘暗

送信

秘暗秘

Bob

Alice

共共

公暗公暗

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

③

秘密鍵暗号で平文を暗号化

平文平文

⑤

送信する

⑥

公開鍵暗号で

共通鍵を復号

^26/41

④

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

通信手順

(8)

公

平文

秘暗

送信

平文

秘暗秘

Bob

Alice

共共

公暗公暗

公

渡しておく

②

共通鍵を生成

③

秘密鍵暗号で平文を暗号化

平文平文

⑤

送信する

⑥

公開鍵暗号で共通鍵を復号

⑦

秘密鍵暗号で復号

27/41

通信手順補足

公

平文

秘暗送信

平文

秘暗秘

Bob

Alice

Aliceからの

メールが来た。

復号しよう……。

共共

公暗公暗

パス

＋フレーズ公

平文平文

実際にはパスフレーズも

使用することが多い

28/41

盗聴されても

…

Eve

公

平文

暗送信

平文

暗秘

Bobの

Bob

Alice

共共

暗暗

盗聴しても、

復号できない……。

パス

＋フレーズ

29/41

通信手順



以下のような流れで行われる。

1.AliceがBobにメールを送るとする。

2.Aliceは共通鍵を生成し、平文を暗号化する。

3.Aliceは共通鍵を、Bobの公開鍵で暗号化する。

4.Aliceは2と3で生成したものを、Bobにメールする。

5.Bobは、Bobの秘密鍵とパスフレーズで、Aliceから

送られた『暗号化された共通鍵』を復号し、共通鍵を取り出す。

6.Bobは、取り出した共通鍵で、『暗号化された平

文』から平文を取り出す。

Eveは、Bobの秘密鍵を知らないため、共通鍵を取り

出せず、結果として平文を入手できない。

^30/41

まとめ

秘密鍵暗号と公開鍵暗号を組み合わせて使う

1.

平文は秘密鍵暗号で暗号化する。

2.

秘密鍵暗号の鍵を公開鍵暗号で暗号化する。



秘密鍵暗号は、事前に秘密鍵を受け渡ししておく必要がある。

どうやって、鍵を受け渡しておくのか？

→ 公開鍵暗号で秘密鍵暗号の鍵を暗号化。



公開鍵暗号は、処理が重い。

どうやって、大量の平文を通信するのか？

→ 小さい秘密鍵暗号の鍵のみを暗号化。

(6)

31/41

何が守れているのか



盗聴について：



対処されている。間に盗聴者が居ても、内容が漏れることはない。



なりすましについて：



特に対処されていないが、攻撃者が秘密鍵を持っていないなら意味のある通信にならない。



改ざんについて：



特に対処されていないが、改ざんされても意味のある通信にならない。

さらに認証技術等と組み合わせる必要がある

32/41

ssh

33/41

ssh

とは

 Secure Shell の略。



リモートの計算機と安全に通信するためのプロトコル。パスワードを含めた全てが暗号化される。



ハイブリット暗号方式を利用している。



なりすましにも、ある程度の耐性がある。

 sshは、telnetを置き換えていることが多い。

 ftpを置き換えるsftp等もある。



プロトコルはバージョンが2つある。

（

1

の使用は推奨されていない）

34/41

telnet

と

ssh

telnet

の場合

sshの場合

通信は平文で行われる

通信はすべて暗号化されて行われる

35/41

ssh

と

teraterm

通信するプロトコルを選択できる

36/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

秘

計算機

Alice

公公

秘

Alice

はリモートの計算機に

接続して利用したい

(7)

37/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

秘

計算機

Alice

公

①

送信

公

秘

38/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

公秘

計算機

Alice

共

公

①

送信

②

共通鍵を生成

公

公秘

39/41

③

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

公秘

計算機

Alice

共

公暗共

公

①

送信

②

共通鍵を生成

公

秘公

40/41

③

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

公

送信

秘

計算機

Alice

共

共共

公暗公暗

公

①

送信

②

共通鍵を生成

④

送信する

公

秘公

41/41

③

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

公

送信

秘

計算機

Alice

共共

公暗公暗

公

①

送信

②

共通鍵を生成

④

送信する

⑤

公開鍵暗号で共通鍵を復号公

秘公

42/41

③

公開鍵暗号で共通鍵を暗号化

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

(1)

公

送信

秘

計算機

Alice

共共

公暗公暗

公

①

送信

②

共通鍵を生成

④

送信する

⑤

公開鍵暗号で共通鍵を復号公

秘公

⑥

共通鍵暗号を使用して、今後の通信を行う

Alice

は

Bob

に平文を送りたい

(8)

43/41



片方はホスト鍵、もう片方はサーバー鍵である



はじめて通信した際、利用者はホスト鍵を保存しておく。

 2

回目以降、保存しておいたホスト鍵と送られてきたホスト鍵を比較する。

ssh

プロトコルバージョン

1

の

2

本の鍵

公

秘公

秘

ホスト鍵サーバー鍵

定期的に作り直す基本的に

ずっと一緒

44/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

2

回目以降

(1)

公

秘

計算機

Alice

公公

秘

前回保存しておいたホスト鍵

45/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

2

回目以降

(2)

公

秘

計算機

Alice

公

①

送信

公

秘公

公

②

比較する

46/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

2

回目以降

(3)

公

秘

計算機

Alice

公

①

送信

公

秘公

公

②

比較する

同じだったら、前回と同じ計算機に接続しようとしている

47/41

ssh

プロトコルバージョン

1

の通信の概要

2

回目以降

(3)

公

秘

計算機

Alice

公

①

送信

公

秘公

公

②

比較する

違っていれば、前回と異なる計算機に接続しようとしている！

なりすまし

48/41

何が守れているのか



盗聴について：



対処されている。間に盗聴者が居ても、内容が漏れることはない。



なりすましについて：



初回に成功していれば、

2

回目以降はなりすましに（ある程度）耐性がある。



改ざんについて：



特に対処されていないが、改ざんされても意味のある通信にならない。

さらに認証技術等と組み合わせる必要がある

(9)

49/41

演習：8進数と16進数

50/41

C言語におけるk

進数



計算機は、内部では2進数で計算しています。

 printf

は、値を表示するときに、

10

進数に変換して表

示する機能があります。

 C

言語では、

8

進数表記や

16

進数表記で、値を表示することも可能です。

 16進数では、10～15の値はアルファベットa～fに割り

当て（10→a, 11→b, 12→c, 13→d, 14→e, 15→f ）

printf("%d¥n",135)

printf("%d %o %x¥n",135,135,135) printf("%d %o %x¥n",135,135,135)

51/41

使用例

1

：

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

test=12; // 0000000000001100 printf("%d ¥n",test);

printf("%o ¥n",test);

printf("%x ¥n",test);

}

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

}

コンパイルは

として行う。

gcc sample08a.c gcc sample08a.c

52/41

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

}

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

}

使用例

1

：解説

12は2進数だと 1100

で表される。

%dは10進数で表示。

12

と表示される。

%oは8進数で表示。

14と表示される。

%x

は

16

進数で表示。

cと表示される。

53/41

使用例

2

：

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

test=1487;

printf("%d ¥n",test);

}

#include<stdio.h>

int main(){

int test;

test=1487;

printf("%d ¥n",test);

}

コンパイルは

として行う。

gcc sample08b.c gcc sample08b.c

54/41

課題の提出



以下を提出しなさい、



使用例1～2の実行結果。



使用例2において、何故、8進数と16進数だと、そのような表現になるのか、10進数から変換する過程と共に説明しなさい。



組み込みlinuxが利用されているものに、どのようなものがあるか。



ファイル名は学籍番号の末尾にiをつけたものとする。



情報セキュリティ 第09回