Inżynieria zabezpieczeń Tom I
Światowy bestseller, który uczy, jak tworzyć bezpieczne
systemy informatyczne. Podręcznik obejmuje nie tylko podstawy techniczne, takie jak kryptografia, kontrola dostępu i odporność na manipulacje, ale także sposób ich wykorzystania w prawdziwym życiu.
Realne studia przypadków – dotyczące bezpieczeństwa systemów płatności, systemów wojskowych, ekosystemów aplikacji telefonicznych, a teraz autonomicznych samochodów – pokazują, jak w praktyce korzystać z technologii bezpieczeństwa i jak przygotować się na to, co może się nie udać.
Autor wyjaśnia, co sprawia, że system jest bezpieczny i niezawodny, a co może uczynić go podatnym na ataki – zarówno w telefonach, laptopach, jak i samochodach, terminalach płatniczych, w chmurze czy sieciach korporacyjnych.
Książka jest wypełniona praktycznymi poradami i najnowszymi badaniami. Nowe wydanie zostało zaktualizowane o tematy dotyczące smartfonów, przetwarzania danych w chmurze i sztucznej inteligencji.
Podręcznik jest przeznaczony dla studentów informatyki i praktykujących specjalistów cyberbezpieczeństwa, a także inżynierów systemów.
Tematy, które znajdziesz w tej wyjątkowej książce:
• Podstawy: kryptografia, protokoły, kontrola dostępu i użyteczność.
• Ataki: phishing,
exploity oprogramowania i ekosystem cyberprzestępczości.
• Odpowiedzi: biometria, karty inteligentne, enklawy, sklepy z aplikacjami.
• Psychologia bezpieczeństwa: co utrudnia bezpieczeństwo użytkownikom i inżynierom.
• Ekonomia bezpieczeństwa: jak duże systemy zawodzą i co z tym zrobić.
• Wielkie pytania polityczne: od nadzoru przez cenzurę do zrównoważonego rozwoju.
Przedmowa do wydania trzeciego XXVII
Przedmowa do wydania drugiego XXXI
Przedmowa do wydania pierwszego XXXIII
Dla mojej córki oraz innych prawników... XXXIX
Wstęp XLI
Część I 1
Rozdział 1. Czym jest inżynieria zabezpieczeń? 3
1.1. Wprowadzenie 3
1.2. Schemat pojęciowy 4
1.3. Przykład 1: bank 6
1.4. Przykład 2: baza wojskowa 8
1.5. Przykład 3: szpital 10
1.6. Przykład 4: dom 11
1.7. Definicje 13
1.8. Podsumowanie 18
Rozdział 2. Kim jest przeciwnik? 21
2.1. Wprowadzanie 21
2.2. Szpiedzy 23
2.2.1. Sojusz Pięciorga Oczu 24
2.2.1.1. Prism 24
2.2.1.2. Tempora 25
2.2.1.3. Muscular 26
2.2.1.4. Program SCS 27XVI
2.2.1.5. Bullrun i Edgehill 28
2.2.1.6. Xkeyscore 29
2.2.1.7. Longhaul 30
2.2.1.8. Quantum 31
2.2.1.9. CNE 31
2.2.1.10. Z punktu widzenia analityka 33
2.2.1.11. Operacje ofensywne 34
2.2.1.12. Skalowanie ataku 35
2.2.2. Chiny 36
2.2.3. Rosja 42
2.2.4. Pozostali 46
2.2.5. Przypisywanie 49
2.3. Oszuści 50
2.3.1. Infrastruktura przestępcza 51
2.3.1.1. Pasterze botów 52
2.3.1.2. Twórcy złośliwego oprogramowania 54
2.3.1.3. Osoby rozsyłające spam 55
2.3.1.4. Włamania do kont na dużą skalę 55
2.3.1.5. Osoby zajmujące się atakami na konkretne cele 56
2.3.1.6. Gangi zajmujące się zamianą na gotówkę 56
2.3.1.7. Ransomware 57
2.3.2. Ataki na bankowość i systemy płatnicze 58
2.3.3. Sektorowe ekosystemy cyberprzestępczości 59
2.3.4. Ataki wewnętrzne 60
2.3.5. Przestępstwa prezesów 60
2.3.6. Sygnaliści 62
2.4. Maniacy komputerowi 64
2.5. Bagno 65
2.5.1. Haktywizm i kampanie nienawiści 65
2.5.2. Materiały przedstawiające seksualne wykorzystywanie dzieci 68
2.5.3. Nękanie w szkole i w miejscu pracy 69
2.5.4. Nadużycia w związkach intymnych 70
2.6. Podsumowanie 72
Problemy badawcze 73
Materiały uzupełniające 74
Rozdział 3. Psychologia i użyteczność 75
3.1. Wprowadzenie 75
3.2. Spostrzeżenia z badań psychologicznych 77
3.2.1. Psychologia poznawcza 77
3.2.2. Płeć, różnorodność i zmienność interpersonalna 81
3.2.3. Psychologia społeczna 84
3.2.3.1. Autorytet i jego nadużywanie 84
3.2.3.2. Efekt obojętnego przechodnia 85
3.2.4. Teoria mózgu społecznego a oszustwa 86
3.2.5. Heurystyki, tendencyjność i ekonomia behawioralna 91
3.2.5.1. Teoria perspektywy i błędna percepcja ryzyka 91
3.2.5.2. Skłanianie się ku stanowi obecnemu i hiperboliczne obniżenie wartości 93
3.2.5.3. Domyślne warunki i impulsy 93
3.2.5.4. Domyślna intencjonalność 94
3.2.5.5. Heurystyka afektu 95
3.2.5.6. Dysonans poznawczy 96
3.2.5.7. Termostatyczny model ryzyka 96
3.3. Oszustwa w praktyce 97
3.3.1. Sprzedawca i oszust 97
3.3.2. Socjotechnika 100
3.3.3. Phishing 102
3.3.4. Zabezpieczenie operacyjne 105
3.3.5. Badanie oszustw 107
3.4. Hasła 108
3.4.1. Odzyskiwanie haseł 109
3.4.2. Wybór hasła 112
3.4.3. Trudności z niezawodnym wprowadzaniem haseł 112
3.4.4. Trudności z zapamiętaniem hasła 113
3.4.4.1. Naiwny wybór 114
3.4.4.2. Umiejętności użytkowników i ich szkolenie 115
3.4.4.3. Błędy projektowe 117
3.4.4.4. Zaniedbania operacyjne 119
3.4.4.5. Ataki wykorzystujące socjotechnikę 120
3.4.4.6. Edukowanie klientów 121
3.4.4.7. Ostrzeżenie przed phishingiem 122
3.4.5. Problemy systemowe 123
3.4.6. Czy można odmówić dostępu do usługi? 124
3.4.7. Chronić siebie czy innych? 125
3.4.8. Ataki związane z wprowadzaniem hasła 126
3.4.8.1. Projekt interfejsu 126
3.4.8.2. Zaufana ścieżka i fałszywe terminale 126
3.4.8.3. Techniczne porażki liczników prób wprowadzenia hasła 127
3.4.9. Ataki na miejsca przechowywania hasła 128
3.4.9.1. Szyfrowanie jednokierunkowe 129
3.4.9.2. Łamanie haseł 129
3.4.9.3. Zdalne sprawdzanie haseł 130
3.4.10. Bezwzględne granice 130
3.4.11. Korzystanie z menedżera haseł 132
3.4.12. Czy kiedykolwiek pozbędziemy się haseł? 133
3.5. CAPTCHA 136
3.6. Podsumowanie 137
Problemy badawcze 138
Materiały uzupełniające 139
Rozdział 4. Protokoły 141
4.1. Wprowadzenie 141
4.2. Ryzyko związane z podsłuchiwaniem haseł 143
4.3. „Stać, kto idzie?!”, czyli proste uwierzytelnianie 144
4.3.1. Wyzwanie i odpowiedź 147
4.3.2. Uwierzytelnianie dwuskładnikowe 151
4.3.3. Atak z MIG-iem jako pośrednikiem 153
4.3.4. Ataki metodą odbicia lustrzanego 156
4.4. Manipulowanie wiadomościami 158
4.5. Zmiana środowiska 158
4.6. Ataki na wybrany protokół 159
4.7. Zarządzanie kluczami szyfrującymi 161
4.7.1. „Ożywianie kaczątka” 161
4.7.2. Zdalne zarządzanie kluczami 162
4.7.3. Protokół Needhama–Schroedera 163
4.7.4. Kerberos 164
4.7.5. Praktyczne zarządzanie kluczami 166
4.8. Zapewnienie bezpieczeństwa projektu 167
4.9. Podsumowanie 168
Problemy badawcze 169
Materiały uzupełniające 169
Rozdział 5. Kryptografia 171
5.1. Wprowadzenie 171
5.2. Tło historyczne 173
5.2.1. Szyfr Vigenère’a jako przykład wczesnego szyfru strumieniowego 174
5.2.2. Szyfr z kluczem jednorazowym 175
5.2.3. Szyfr Playfair – wczesny szyfr blokowy 177
5.2.4. Funkcje skrótu 179
5.2.5. Podstawowe elementy asymetryczne 181
5.3. Modele bezpieczeństwa 182
5.3.1. Funkcje losowe – funkcje skrótu 184
5.3.1.1. Własności 185
5.3.1.2. Twierdzenie o dniu urodzin 185
5.3.2. Generatory losowe – szyfry strumieniowe 187
5.3.3. Losowe permutacje – szyfry blokowe 189
5.3.4. Szyfrowanie z kluczem publicznym i jednokierunkowe permutacje z zapadką 191
5.3.5. Podpisy cyfrowe 192
5.4. Symetryczne algorytmy kryptograficzne 193
5.4.1. Sieci SP 194
5.4.1.1. Rozmiar bloku 195
5.4.1.2. Liczba rund 195
5.4.1.3. Dobór S-boksów 196
5.4.1.4. Kryptoanaliza liniowa 196
5.4.1.5. Kryptoanaliza różnicowa 196
5.4.2. AES 198
5.4.3. Szyfry Feistela 200
5.4.3.1. Wyniki Luby’ego–Rackoffa 202
5.4.3.2. DES 202
5.5. Tryby działania 205
5.5.1. Jak nie używać szyfru blokowego 205
5.5.2. Wiązanie bloków zaszyfrowanych 207
5.5.3. Szyfrowanie z licznikiem 208
5.5.4. Starsze tryby szyfrów strumieniowych 209
5.5.5. Kod uwierzytelniania wiadomości 209
5.5.6. Tryb licznika Galois 210
5.5.7. XTS 211
5.6. Funkcje skrótu 211
5.6.1. Powszechnie stosowane funkcje skrótu 212
5.6.2. Zastosowania funkcji skrótu – HMAC, zobowiązania i aktualizowanie 214
5.7. Asymetryczne podstawowe elementy kryptograficzne 216
5.7.1. Kryptografia oparta na faktoryzacji (rozkładzie na czynniki pierwsze) 216
5.7.2. Kryptografia oparta na logarytmach dyskretnych 220
5.7.2.1. Jednokierunkowe szyfrowanie przemienne 220
5.7.2.2. Wymiana klucza Diffiego–Hellmana 221
5.7.2.3. Podpis cyfrowy ElGamala i DSA 224
5.7.3. Kryptografia oparta na krzywych eliptycznych 225
5.7.4. Urzędy certyfikacji 226
5.7.5. TLS 228
5.7.5.1. Zastosowania TLS 229
5.7.5.2. Zabezpieczenia TLS 229
5.7.5.3. TLS 1.3 230
5.7.6. Inne protokoły z kluczem publicznym 230
5.7.6.1. Podpisywanie kodu 230
5.7.6.2. PGP/GPG 231
5.7.6.3. QUIC 232
5.7.7. Elementy podstawowe specjalnego przeznaczenia 232
5.7.8. Jak mocne są asymetryczne podstawowe elementy kryptograficzne? 234
5.7.9. Co jeszcze idzie nie tak 236
5.8. Podsumowanie 237
Problemy badawcze 238
Materiały uzupełniające 238
Rozdział 6. Kontrola dostępu 241
6.1. Wprowadzenie 241
6.2. Kontrola dostępu systemu operacyjnego 243
6.2.1. Grupy i role 245
6.2.2. Listy kontroli dostępu 246
6.2.3. Zabezpieczenia systemu operacyjnego Unix 247
6.2.4. Możliwości dostępu 249
6.2.5. DAC oraz MAC 250
6.2.6. MacOS firmy Apple 252
6.2.7. iOS 253
6.2.8. Android 254
6.2.9. Windows 255
6.2.10. Oprogramowanie pośredniczące 258
6.2.10.1. Środki kontroli dostępu do bazy danych 259
6.2.10.2. Przeglądarki 260
6.2.11. Sandboxing (piaskownicowanie) 261
6.2.12. Wirtualizacja 261
6.3. Ochrona sprzętu 264
6.3.1. Procesory Intela 265
6.3.2. Procesory ARM 267
6.4. Co idzie nie tak 269
6.4.1. Przepełnienie bufora na stosie 271
6.4.2. Inne ataki techniczne 272
6.4.3. Usterki interfejsu użytkownika 275
6.4.4. Środki zaradcze 276
6.4.5. Pełzanie środowiska 278
6.5. Podsumowanie 279
Problemy badawcze 279
Materiały uzupełniające 280
Rozdział 7. Systemy rozproszone 283
7.1. Wprowadzenie 283
7.2. Współbieżność 284
7.2.1. Użycie starych danych a płacenie za propagację stanu 285
7.2.2. Blokowanie w celu zapobieżenia niespójnym aktualizacjom 287
7.2.3. Kolejność aktualizacji 288
7.2.4. Zakleszczenie 289
7.2.5. Stan niezbieżny 290
7.2.6. Bezpieczny czas 291
7.3. Odporność na uszkodzenia i odzyskiwanie danych po awarii 292
7.3.1. Modele awarii 293
7.3.1.1. Awaria bizantyjska 293
7.3.1.2. Interakcja z odpornością na awarie 294
7.3.2. Czemu służy odporność? 296
7.3.3. Na jakim poziomie jest redundancja? 297
7.3.4. Ataki polegające na odmowie usługi 299
7.4. Nazewnictwo 300
7.4.1. Zasady nazewnictwa Needhama 302
7.4.2. Co jeszcze idzie nie tak 305
7.4.2.1. Nazewnictwo i tożsamość 306
7.4.2.2. Przesłanki kulturowe 307
7.4.2.3. Semantyczna zawartość nazw 310
7.4.2.4. Niepowtarzalność nazw 310
7.4.2.5. Stabilność nazw i adresów 311
7.4.2.6. Restrykcje w używaniu nazw 312
7.4.3. Rodzaje nazw 313
7.5. Podsumowanie 314
Problemy badawcze 315
Materiały uzupełniające 316
Rozdział 8. Ekonomia 317
8.1. Wprowadzenie 317
8.2. Ekonomia klasyczna 319
8.2.1. Monopol 320
8.3. Ekonomia informacji 323
8.3.1. Dlaczego rynki informacji są inne? 324
8.3.2. Wartość uzależnienia od dostawcy 325
8.3.3. Asymetria informacji 327
8.3.4. Dobra publiczne 328
8.4. Teoria gier 329
8.4.1. Dylemat więźnia 331
8.4.2. Gry powtarzalne i ewolucyjne 332
8.5. Teoria aukcji 334
8.6. Ekonomia bezpieczeństwa i niezawodności 337
8.6.1. Dlaczego system Windows jest tak słabo zabezpieczony? 338
8.6.2. Zarządzanie cyklem wprowadzania poprawek 340
8.6.3. Modele strukturalne ataku i obrony 343
8.6.4. Ekonomia uzależnień od dostawcy, sprzedaży wiązanej i DRM 345
8.6.5. Regulacje antymonopolowe i polityka konkurencji 347
8.6.6. Przewrotnie zmotywowana ochrona 350
8.6.7. Ekonomia prywatności 351
8.6.8. Zachowania organizacji i ludzi 354
8.6.9. Ekonomia cyberprzestępczości 355
8.7. Podsumowanie 357
Problemy badawcze 357
Materiały uzupełniające 358
Część II 361
Rozdział 9. Zabezpieczenia wielopoziomowe 363
9.1. Wprowadzenie 363
9.2. Czym jest model polityki bezpieczeństwa? 364
9.3. Polityka zabezpieczeń wielopoziomowych 366
9.3.1. Raport Andersona 368
9.3.2. Model Bella–LaPaduli 369
9.3.3. Standardowa krytyka modelu Bella–LaPaduli 370
9.3.4. Ewolucja polityk zabezpieczeń wielopoziomowych (MLS) 372
9.3.5. Model Biby 374
9.4. Historyczne przykłady systemów zabezpieczeń wielopoziomowych 376
9.4.1. SCOMP 376
9.4.2. Diody danych 377
9.5. MAC: od zabezpieczeń wielopoziomowych (MLS) do kontroli przepływu informacji (IFC) i integralności 380
9.5.1. Windows 380
9.5.2. SELinux 380
9.5.3. Systemy wbudowane 381
9.6. Co idzie nie tak 382
9.6.1. Możliwość komponowania 382
9.6.2. Problem kaskady 383
9.6.3. Ukryte kanały 383
9.6.4. Zagrożenia złośliwym oprogramowaniem 384
9.6.5. Wieloinstancyjność 385
9.6.6. Praktyczne problemy z zabezpieczeniami wielopoziomowymi 386
9.7. Podsumowanie 389
Problemy badawcze 389
Materiały uzupełniające 391
Rozdział 10. Granice przestrzeni osobistej 393
10.1. Wprowadzenie 393
10.2. Przedzielanie i model kratowy 396
10.3. Prywatność dla tygrysów 399
10.4. Prywatność dokumentacji medycznej 402
10.4.1. Model zagrożeń 405
10.4.2. Polityka bezpieczeństwa BMA 407
10.4.3. Pierwsze kroki praktyczne 410
10.4.4. Co faktycznie idzie nie tak 411
10.4.4.1. Opieka w nagłych wypadkach 413
10.4.4.2. Odporność 414
10.4.4.3. Wykorzystanie wtórne 414
10.4.5. Poufność – przyszłość 418
10.4.6. Etyka 420
10.4.7. Opieka społeczna i edukacja 423
10.4.8. Model chińskiego muru 425
10.5. Podsumowanie 427
Problemy badawcze 428
Materiały uzupełniające 429
Rozdział 11. Kontrola wnioskowania 431
11.1. Wprowadzenie 431
11.2. Początki kontroli wnioskowania 433
11.2.1. Podstawowa teoria kontroli wnioskowania 434
11.2.1.1. Kontrola rozmiaru zbioru dla zapytań 435
11.2.1.2. Trackery 435
11.2.1.3. Ukrywanie komórek 435
11.2.1.4. Inne mechanizmy kontroli ujawniania danych statystycznych 437
11.2.1.5. Bardziej zaawansowana kontrola zapytań 438
11.2.1.6. Randomizacja 439
11.2.2. Granice klasycznych zabezpieczeń statystycznych 439
11.2.3. Ataki aktywne 441
11.2.4. Kontrola wnioskowania przy obszernych danych medycznych 442
11.2.5. Trzecia tura: preferencje i wyszukiwanie 446
11.2.6. Czwarta tura: lokalizacja i społeczeństwo 447
11.3. Prywatność różnicowa 450
11.4. Co zrobić z tą luką? 452
11.4.1. Anonimowość taktyczna i jej problemy 454
11.4.2. Pobudki 457
11.4.3. Możliwości 458
11.4.4. Ciemna strona 459
11.5. Podsumowanie 461
Problemy badawcze 462
Materiały uzupełniające 462
Rozdział 12. Bankowość i księgowość 465
12.1. Wprowadzenie 465
12.2. Systemy księgowe 467
12.2.1. Reguła podwójnego zapisu 468
12.2.2. Księgowość w bankach 469
12.2.3. Model polityki zabezpieczeń Clarka–Wilsona 470
12.2.4. Projektowanie kontroli wewnętrznych 471
12.2.5. Oszustwa wewnętrzne 476
12.2.6. Oszustwa na szczeblu dyrekcji 477
12.2.6.1. Przypadek poczty 479
12.2.6.2. Inne awarie 480
12.2.6.3. Ekologiczna zasadność 481
12.2.6.4. Dostrajanie kontroli i rządy korporacyjne 482
12.2.7. Znajdowanie słabych punktów 483
12.3. Międzybankowe systemy płatności 485
12.3.1. Historia e-handlu w telegraficznym skrócie 485
12.3.2. SWIFT 486
12.3.3. Co idzie nie tak 488
12.4. Bankomaty 491
12.4.1. Podstawy bankomatów 492
12.4.2. Co idzie nie tak 494
12.4.3. Pobudki i niesprawiedliwość 499
12.5. Karty kredytowe 500
12.5.1. Oszustwa związane z kartami kredytowymi 501
12.5.2. Internetowe oszustwa związane z kartami 503
12.5.3. 3DS 506
12.5.4. Mechanizmy wykrywania oszustw 506
12.6. Karty płatnicze EMV 508
12.6.1. Karty chipowe 508
12.6.1.1. Statyczne uwierzytelnianie danych 509
12.6.1.2. ICVV, DDA i CDA 514
12.6.1.3. Atak typu No PIN 515
12.6.2. Atak typu preplay 516
12.6.3. Płatności zbliżeniowe 518
12.7. Bankowość internetowa 521
12.7.1. Phishing 521
12.7.2. CAP 523
12.7.3. Złośliwe oprogramowanie bankowe 523
12.7.4. Telefon jako drugi czynnik 524
12.7.5. Odpowiedzialność 525
12.7.6. Oszustwa związane z autoryzowanymi płatnościami inicjowanymi przez płatnika 526
12.8. Płatności pozabankowe 528
12.8.1. M-Pesa 528
12.8.2. Inne telefoniczne systemy płatności 529
12.8.3. Sofort i otwarta bankowość 529
12.9. Podsumowanie 531
Problemy badawcze 531
Materiały uzupełniające 533
Rozdział 13. Zamki i alarmy 535
13.1. Wprowadzenie 535
13.2. Zagrożenia i bariery 536
13.2.1. Model zagrożenia 537
13.2.2. Odstraszanie 538
13.2.3. Ściany i bariery 541
13.2.4. Zamki mechaniczne 542
13.2.5. Zamki elektroniczne 547
13.3. Alarmy 550
13.3.1. Jak nie chronić obrazu 551
13.3.2. Pokonywanie czujników 552
13.3.3. Współdziałanie różnych elementów 555
13.3.4. Ataki na komunikację 556
13.3.5. Wnioski 559
13.4. Podsumowanie 560
Problemy badawcze 561
Materiały uzupełniające 562
Rozdział 14. Monitorowanie i pomiary 563
14.1. Wprowadzenie 563
14.2. Tokeny przedpłatowe 565
14.2.1. Pomiary zużycia mediów 566
14.2.2. Jak działa system STS 567
14.2.3. Co idzie nie tak 569
14.2.4. Inteligentne liczniki i inteligentne sieci 571
14.2.5. Oszustwa związane z biletami 575
14.3. Taksometry, tachografy i ograniczniki prędkości dla ciężarówek 576
14.3.1. Tachograf 577
14.3.2. Co idzie nie tak 579
14.3.2.1. Jak dokonuje się większości manipulacji tachografem 579
14.3.2.2. Majstrowanie przy zasilaniu 580
14.3.2.3. Majstrowanie przy przyrządzie 581
14.3.2.4. Zaawansowane ataki technologicznie 581
14.3.3. Tachografy cyfrowe 582
14.3.3.1. Problemy systemowe 583
14.3.3.2. Inne problemy 584
14.3.4. Ataki na czujniki i urządzenia trzeciej generacji 586
14.3.5. Czwarta generacja – inteligentne tachografy 587
14.4. Elektroniczne lokalizatory: GPS jako policjant 588
14.5. Frankownice 592
14.6. Podsumowanie 596
Problemy badawcze 597
Materiały uzupełniające 597
Bibliografia B-1
