Bezpieczne protokoły i algorytmy przekazów

Bezpieczne protokoły
i algorytmy przekazów
multimedialnych
w sieciach IP
Przemysław Kukiełka
Michał Kowalczyk
Agenda
● Wstęp
● Zabezpieczanie treści multimedialnych chronionych
prawami autorskimi
● Systemy CA
● Systemy DRM
● Protokoły ochrony transmisji multimedialnych (SRTP,
SRTCP)
● Wnioski
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
2
Wstęp
Sieci IP są powszechnie uŜywane do transportowania treści
multimedialnych:
IPTV, VoIP, telekonferencje, internetowe sklepy muzyczne.
Pojawiają się problemy bezpieczeństwa:
- Ochrony praw autorskich.
- Zabezpieczenia transmisji przekazywanej treści.
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
3
Telewizja IP (VoD, BTV)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
4
Bezpieczeństwo treści chronionych
prawami autorskimi
Dwa rodzaje systemów:
Systemy Conditional Access (warukowego dostępu).
Systemy Digital Right Management (zarządzanie prawami
autorskimi).
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
5
ZagroŜenia treści multimedialnych w IPTV
•Próby dostępu do treści przez niepowołane osoby
• Klasyczne metody atakowania kanałów transmisyjnych (podsłuch,
man in the middle, etc.)
• Podszywanie za innego uŜytkownika, urządzenie (np. za set-topbox podstawiany jest PC)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
6
Bezpieczeństwo treści chronionych
prawami autorskimi
Dwa rodzaje systemów:
Systemy Conditional Access (warukowego dostępu).
Systemy Digital Right Management (zarządzanie prawami
autorskimi).
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
7
Systemy CA
CA - Conditional Access (systemy warunkowego dostępu) to system
ochrony pozwalający na kontrolę dostępu uŜytkowników do wysyłanej
informacji.
● Oparte o algorytmy kryptograficzne – niekoniecznie jawne.
● Stosowane są w nich karty SmartCard z chip’em lub chip’y wbudowane
bezpośrednio na stałe w urządzenia Set-Top-Box
● SłuŜą do zabezpieczania treści multimedialnych w systemach transmisji
jednokierunkowej.
● Dodatkowe funkcje – kontrola rodzicielska, wysyłanie przekazu do
konkretnego uŜytkownika (unikalny nr id SmartCard)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
8
Wiadomości zarządzajace pracą CA
EMM (Entitlement Management Message)– zawiera
zaszyfrowane klucze usługi przy uŜyciu klucza uŜytkownika (
rozsyłane broadcast’em co 10 sek.)
ECM(Entitlement Control Message) – zawiera zaszyfrowane
control word przy uŜyciu klucza usługi (rozsyłany broadcast’em
co 2 sek.)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
9
Schemat systemu CA po stronie operatora
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
10
Schemat systemu CA po stronie
uŜytkownika
EMM - Entitlement Management Messages
ECM - Entitlement Control Messages
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
11
Common Scrambling Algorithm
● CSA jest połączeniem 64 bitowego szyfru blokowego
oraz szyfru strumieniowego
● Oba wykorzystywane szyfry uŜywają tego samego
klucza K (common key)
● Szyfr blokowy działa w trybie CBC (cipher block
chaining mode)
● Szyfr strumieniowy to dwa rejestry ze sprzęŜeniem
zwrotnym oraz combiner z pamięcią (do obliczenia
dwóch bitów wyjściowych na cykl zegara)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
12
Common Scrambling Algorithm
Header
SB0
Inicjalizaja
szyfru
strumien.
K
SB1
SB2
K1
IB0
K2
IB1
Szyfr
blok.
K
K
…..
K3
IB2
Szyfr
blok.
DB0
SB3
Kn-1
IB3
…….
Szyfr
blok.
K
DB1
DB2
SBN-1
…….
R
Kn
IBN-1
Szyfr
blok.
Szyfr
blok.
K
K
DBn-2
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
DBn-1
R
13
Problemy z systemami CA
Większość problemów bezpieczeństwa jest związanych z
zastosowaniem SmartCard:
● Przekładanie karty między dekoderami róŜnych
abonentów
● MoŜliwość skopiowania karty w tysiącach egzemplarzy
● Przesyłanie klucza o długości 64 bity periodycznie co 10
sek. – transmisja 6.4 b/sek. Transmisja moŜe zostać
wysłana do innych dekoderów (atak McCormacka)
Inne problemy:
● Wymiana kart – czasochłonna i droga
● Problem w przypadku terminali nie obsługujących kart
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
14
Systemy DRM
● Digital Rights Management (DRM) to oparty o
mechanizmy kryptograficzne system zabezpieczeń
mający przeciwdziałać uŜywaniu danych cyfrowych w
sposób sprzeczny z wolą ich wydawcy. Przykładowe
obecnie istniejące systemy DRM to: Microsoft DRM,
RealNetworks Helix DRM
● Dwa poziomy zabezpieczeń:
autoryzowany dostęp do treści,
zabezpieczenie przed nielegalnym kopiowaniem
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
15
Systemy DRM autoryzowany dostęp do treści
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
16
Watermarking w DRM
Watermarking jest to drugi poziom zabezpieczeń treści
multimedialnych w systemach DRM.
Polega na umieszczaniu znaków wodnych – ukrytych informacji –
w treści filmu. Pozwalają na zidentyfikowanie kto zakupił kopię
filmu, która została skopiowana i rozprowadzona nielegalnie.
Problemem są szybkie algorytmy potrafiące on-line tworzyć znaki
wodne na filmach
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
17
Jakie cechy powinien mieć system DRM
1. PODSTAWOWY - System musi zostać zaakceptowany przez
czołowych właścicieli treści – warunek bardzo trudny do
spełnienia – duŜe pieniądze i polityka firm.
2. Bezpieczne algorytmy.
3. Szybkie algorytmy pozwalające na szyfrowanie duŜych strumieni
danych.
4. Szybka reakcja na ewentualne nieprawidłowości.
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
18
Algorytmy szyfrujące protokół transportowy
Protokoły transportowe wykorzystywane w transmisjach multimedialnych:
RTP (Real Time Protocol)- Protokół transportowy czasu rzeczywistego.
Opracowany w celu zapewnienia obsługi strumieni audio i wideo. Do jego
zadań naleŜy ustalanie kolejności, sterowanie buforem i synchronizacja
czasu.
RTCP(Real Time Control Protocol) - jest uŜywany do monitorowania QoS i
sterowania sesjami protokołu RTP.
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
19
Algorytmy szyfrujące protokół transportowy
Rozszerzenie protokołów o aspekty bezpieczeństwa
SRTP - szyfrowanie uwierzytelnienie oraz
zapewnienie integralności wiadomości przesyłanych z
wykorzystaniem protokołu RTP. (RFC 3711)
SRTCP – bezpieczny protokół do kontroli sesji. (RFC
3711)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
20
Pakiet SRTP
MKI – Master Key Identifier uŜywany do zarządzania kluczami
Authentication Tag – potwierdzenie autentyczności wiadomości
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
21
Pakiet SRTCP
MKI
Authentication tag
Flaga E – informacja czy pakiet jest szyfrowany
SRTCP indeks – 31 bitowy licznik pakietów SRTCP
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
22
Algorytm tworzenia kluczy sesji (key_derivation)
w trybie AES Counter Mode
IV
128 bits
IV=f(master salt_key, label, indeks pakietu)
div
key derivation rate
encr_key
128 bits
auth_key
160 bits
salt_key
112 bits
encr_key
128 bits
auth_key
160 bits
salt_key
112 bits
0x00
master_key
klucze sesji
SRTP
0x01
0x02
klucze sesji 0x03
SRTCP
0x04
0x05
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
23
Schemat szyfrowania danych z wykorzystaniem
trybu AES-CTR i 128 bitowego klucza
IV
128 bits
encr_key ke
128 bits
IV=f(salt_key,SSRC, indeks pakietu))
Generator strumienia
klucza AES-CTR
XOR
Dane RTP/RTCP
Dane zaszyfrowane
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
24
Schemat uwierzytelnienia dla protokołów
SRTP/SRTCP
auth_key ka
160 bits
Dane RTP/RTCP
HMAC –SHA1
Auth Tag 80/32 bits
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
25
Architektura świadczenia usługi IPTV
na platformie IMS
SIP
SIP
IMS
RACF
UE
ABG-FE
RTSP
ABG-FE
CoD
server
RTP stream
HTTP
SD&S
server
zródło (ITU IPTV FG)
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
26
Wnioski
Alternatywą dla złoŜonych systemów CA oraz DRM
moŜe teŜ być wykorzystanie protokołów SRTP oraz
SRTCP stosowanych dotychczas dla usług VoIP i
videotelefonii. Mogą one stanowić dobre
zabezpieczenie dla transmisji video które nie
wykorzystują kart dostępu warunkowego.
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
27
Dziękujemy
Prezentacja przygotowana przez:
Imię Nazwisko: Przemysław Kukiełka
Pion:
Centrum Badawczo Rozwojowe
Zakład Usług Multimedialnych
22 699 55 43
Telefon:
[email protected]
E-mail:
Imię Nazwisko: Michał Kowalczyk
Pion:
Centrum Badawczo Rozwojowe
Zakład Usług Multimedialnych
22 699 54 33
Telefon:
[email protected]
E-mail:
Bezpieczne protokoły przekazów
multimedialncyh
29