Added new screenshot for SSLLabs test for bettercrypto.org
[ach-master.git] / presentations / org-training / agenda.md
1 % Bettercrypto - Applied Crypto Hardening for Sysadmins
2 % L. Aaron Kaplan <kaplan@cert.at> ; Maclemon (Zawodsky Pepi) <pepi@maclemon.at>
3 % 2015-03-30
4 ---------------------------
5
6
7
8 # Part 1:  Intro to the project
9
10
11 ![logo](img/logo)
12
13
14 ---
15 # Overview 
16
17   1. **Part 1:** Intro to bettercrypto & Motivation
18   2. How we got started, how we work, what's there, what's missing, how to use the guide
19   2. Q&A round: what's needed for the organisation?
20   3. **Part 2:** Background
21   3. History of Crypto in a nutshell
22   4. Theory
23   4. 12:30 __lunch break__
24   5. Theory (cont.)
25   5. Practical settings
26   6. **Part 3:** Testing, tools, finding a process for improvement
27   7. wrap up & next steps
28     
29
30 # Prerequisites
31
32   * Participants should have a basic knowledge of System administration and be familiar with configuring Apache, nginx, etc.
33   * know git/github
34   * a basic knowledge of crypto will help.
35
36 # Motivation
37
38 ![NSA](img/nsa.png)
39
40 # Motivation (2)
41
42 Please note:
43
44   * the leaks also revealed to non-democratic countries precise recipies on how to do country wide or even Internet-wide surveillance, traffic inspection and -modification, etc.
45   * If politicians in other countries did not know how to do this, now they know!
46   * If criminals did not know how to do this, now they know!
47
48 # The reaction
49
50 \centering { \textbf{Don't give them anything for free}\par
51   It's your home, you fight! }
52
53
54 # The reaction (2)
55
56   * We as humans are used to certain **modes** in communications:
57 spoken words tend to:
58     * be forgotten over time ("data expires")
59     * get modified/changed whenever "copied" (repeated)
60     * get changed/modified over time  ("forgetfullness")
61     * we tend to be not so harsh about them ("forgive")
62     * have a limited geographic range ("town talk")
63     * be very decentralized ("accoustic range")
64   * digital traces/data tends to be:
65     * stored for ever. Never modified by default
66     * used against you in the future
67     * very centralized
68     * copied very easily
69     * always searchable in O(log(n)) 
70     
71   
72 # The reaction (3)
73
74 \centering { \textbf{Crypto is the only thing that might still help}
75 \par
76 a.k.a.:\par
77         ``\textit{The Bottom Line Is That Encryption Does Work}'', Edward Snowden
78 }
79
80 # But where?
81
82   * Ca. August 2013: Adi Kriegisch asks Aaron Kaplan where he could find good recommendations on SSL settings.
83   * Does that exist? At that time:
84     - no ssllabs cookbook
85     - only theoretical recommendations (ENISA, eCrypt II, NIST)
86     - ioerror's duraconf settings are outdated
87     - no practical copy & paste-able settings exist?
88
89
90 # Project plan
91
92 ![Project plan](img/metalab-world-domination.jpg)
93
94
95 # Project plan  (srsly)
96
97   * Do at least something against the **Cryptocalypse**
98   * Check SSL, SSH, PGP crypto SeIngs in the most common services and certificates:
99     –  Apache, Nginx, lighthNp
100         –  IMAP/POP servers (dovecot, cyrus, ...) –  openssl.conf
101         –  Etc.
102   * Write down our experinces as guide
103   * Create easy, copy & paste-able settings which are "OK" (as far as we know) for sysadmins.
104   * Keep the guide short. There are many good recommendations out there written by cryptographers for cryptographers
105   * Many eyes must check this!
106   * Make it open source
107
108   
109
110
111 # Why is this relevant for you?
112
113   * You run networks and services. These are targets. If you believe it or not.
114   * You produce code. Make sure it uses good crypto coding practices
115
116   * However good crypto is hard to achieve
117   * Crypto does not solve all problems, but it helps
118
119
120 # Who?
121
122 Wolfgang Breyha (uni VIE), David Durvaux, Tobias Dussa (KIT-CERT), L. Aaron Kaplan (CERT.at), Christian Mock (coretec), Daniel Kovacic (A-Trust), Manuel Koschuch (FH Campus Wien), Adi Kriegisch (VRVis), Ramin Sabet (A-Trust), Aaron Zauner (azet.org), Pepi Zawodsky (maclemon.at), IAIK, A-Sit, ...  
123
124
125 # Contents so far
126
127   * Intro
128   * Disclaimer 
129   * Methods 
130   * Theory
131     * Elliptic Curve Cryptography 
132     * Keylengths 
133     * Random Number Generators 
134     * Cipher suites – general overview & how to choose one
135   * Recommendations on practical settings 
136   * Tools 
137   * Links 
138   * Appendix
139
140
141 # Methods and Principles
142
143 C.O.S.H.E.R principle:
144   * **C**ompletely
145   * **O**pen 
146   * **S**ource
147   * **H**eaders
148   * **E**ngineering and
149   * **R**esearch
150
151 Methods:
152   * Public review
153   * commits get **discussed**
154   * recommendations **need** references (like wikipedia)
155   * Every commit gets logged & we need your review!
156
157 # How to commit
158
159   * https://git.bettercrypto.org (master, read-only)
160   * https://github.com/BetterCrypto/ (please clone this one & send PRs)
161
162 How?
163   1. discuss the changes first on the mailinglist
164   2. clone 
165   3. follow the templates 
166   3. send pull requests
167   3. **split the commit into many smaller commits **
168   4. don't be cross if something does not get accepted. 
169   5. be ready for discussion
170  
171
172 # Feedback from professional cryptographers
173
174   * multiple times mentioned in talks by Dan J. Bernstein & Tanja Lange
175 (ONE Conference, CCC, ...)
176   * good initial feedback from Vincent Rijmen (inventor of AES)
177   * got invited to the IETF STRINT workshop 2014
178
179 # Part 2 
180
181 \centering { \textbf{A large organisation has its own needs} }
182
183 (Taking notes on infrastructure, legacy systems, inventory, etc.)
184
185 # Part 3
186
187 \centering { \textbf{History, Theory}}
188
189 # History part
190
191 Pre-history
192   * Scytale (7h century BC)
193   * Caesar 
194   * Vigenère (in a cifra del. Sig. Giovan Battista Bellaso, 1533)
195
196 ![Scytale](img/scytale.png)
197
198 # How you can loose your head
199   * Mary Queen of Scots (1542 - 1587)
200     * Queen of Scotland until 1567
201     * Try to regain the throne 
202     * Was found guilty of plotting to assassinate Queen Elizabeth I of England
203     * Prooven after his code get broken...
204
205 ![Mary](img/mary.jpg)
206
207 # How it can change a war
208   * II World War
209     * Enigma in use by German Army
210     * Broken by the first comuter (Alan Turing)
211     * Sign the end of U-Boat supremacy on the sea
212
213 ![Enigmae](img/enigma.jpg)
214
215 # A sort of Steganography 
216   * Navajos Code Talkers (Pacific War - US Navy)
217
218 ![Navajo](img/navajo.jpg)
219
220 # Nowadays
221   * Asymetric cryptography
222     * RSA (River - Shamir - Adleman) - 1977
223     * GPG (Phil Zimmerman) - 1991
224   * AES (Rijdael) - 1998
225
226 # Famous names
227   * Cryptography was an hot topic for a lot of people
228     * Thomas Jefferson (1790) - ciphering cylinder (used for 150 years)
229     * Charles Babbage - break the Vigenère Cipher (1854, unknown until 20th Century)
230     * Gilbert S. Vernam (AT&T, 1917) - polyalphatic cipher with random key without repetition
231       * Only ciphersuite impossible to break both in theory and in practice!
232
233 # Theory 
234
235 \[
236  \hbar \frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat H \Psi
237 \]
238
239
240 # Some thoughts on ECC
241
242   * Currently this is under heavy debate
243   * Trust the Math
244     * eg. NIST P-256 (http://safecurves.cr.yp.to/rigid.html)
245     * Coefficients generated by hashing the unexplained seed c49d3608 86e70493 6a6678e1 139d26b7 819f7e90.
246   * Might have to change settings tomorrow
247   * Most Applications only work with NIST-Curves
248   * Bottom line: we leave the choice of ECC yes or no to the reader. You might have to adapt again.
249   * However, many server operators tend towards ECC  (speed)
250
251 # Keylengths
252
253   * http://www.keylength.com/ 
254   * Recommended Keylengths, Hashing algorithms, etc.
255   * Currently:
256     * RSA: >= 3248 bits (Ecrypt II)     
257     * ECC: >= 256       
258     * SHA 2+ (SHA 256,…)
259     * AES 128 is good enough
260
261 # AES 128? Is that enough?
262
263 \centering{,,On the choice between AES256 and AES128: I would never consider using AES256, just like I don’t wear a helmet when I sit inside my car. It’s too much bother for the epsilon improvement in security.''\par
264 — Vincent Rijmen in a personal mail exchange Dec 2013
265 }
266   * Some theoretical attacks on AES-256
267
268
269 # (Perfect) Forward Secrecy
270
271 Motivation:
272
273 * Three letter agency (TLA) stores all ssl traffic
274 * Someday TLA gains access to ssl-private key (Brute Force, Physical Force)
275 * TLA can decrypt all stored traffic
276
277 Solution:
278 * **Ephemeral** session keys via Diffie Hellman (**DHE**)
279
280 # Review of Diffie Hellman
281
282 Let g be a primitive root mod p. p is a Prime.
283
284 Alice to Bob: \[ X = g^x \mod p  \]
285 Bob to Alice:  \[ Y = g^y \mod p  \]
286 Alice calculates: \[  k_1 = Y^x \mod p \]
287 Bob calculates:   \[ k_2 = X^y \mod p .  \text{. Therefore, } k_1 = k_2 \]
288 Proof: \[ k_1 = Y^x = (g^y)^x = g^{(x \times y)} = (g^x)^y = X^y = k_2  \mod p \qed \]
289
290
291 # Reality 
292
293 \centerline{\includegraphics[width=10cm]{img/xkcd-TLA.png}}
294
295 # Well...
296
297 We still recommend perfect forward secrecy.
298
299  * Ephemeral: new key for each execution of a key exchange process
300  * SSL private-Key only for authentication
301  * Alternative new ssl private key every x days months
302  * Pro:
303     - Highest Security against future attacks
304  * Contra: 
305     - Elliptic Curve
306     - Processing costs
307
308 # (P)RNGs
309
310   * (P)RNGs **are** important!
311   * Nadia Heninger et al / Lenstra et al
312 ,,… to identify apparently vulnerable devices from 27 manufacturers.''
313 ![mining P's and Q's](img/mining-ps-and-qs.png)
314   * Entropy after startup: embedded devices quite bad
315
316
317 # (P)RNGs - recommendations
318   * Look out for known weak RNG
319     * Dual EC_DRBG is weak (slow, used in RSA-toolkit)
320     * Intel RNG ? Recommendation: add System-Entropy (Network). Entropy only goes up.
321   * Use tools (e.g. haveged/HaveGE http://dl.acm.org/citation.cfm?id=945516)
322   * RTFM 
323     * when is the router key generated
324     * Default Keys ?
325   * Re-generate keys from time to time
326
327
328 # Cipher suites
329
330   * What is a SSLCipherSuite?
331   * vs. SSLProtocol
332
333   * Example:
334
335         SSLProtocol All -SSLv2 -SSLv3
336         SSLCipherSuite 'EDH+CAMELLIA:EDH+aRSA:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH:+CAMELLIA256:+AES256:+CAMELLIA128:+AES128:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!DSS:!RC4:!SEED:!ECDSA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA'
337
338 # Some general thoughts on settings
339
340   * General:
341     * Disable SSL 2.0 (weak algorithms)
342     * Disable SSL 3.0 (BEAST vs IE/XP)
343     * Disable RC4 cipher (RFC)
344     * Enable TLS 1.0 or better
345     * Disable TLS-Compression (SSL-CRIME Attack)
346     * Implement HSTS (HTTP Strict Transport Security)
347   * Variant A: fewer supported clients
348   * Variant B: more clients, weaker settings
349
350
351
352 # Variant **A**
353
354     EECDH+aRSA+AES256:EDH+aRSA+AES256:!SSLv3
355
356 ![Variant A](img/variantA.png)
357
358 Compatibility: 
359
360 Only clients which support TLS1.2 are covered by these cipher suites (Chrome 30, Win 7 and Win 8.1, Opera 17, OpenSSL >= 1.0.1e, Safari 6 / iOS 6.0.1, Safari 7 / OS X 10.9) 
361
362 # Variant **B**
363
364   * weaker ciphers, many clients 
365
366 ![Variant B](img/variantB.png)
367
368 # Variant B compatibility
369
370 ![Compatibility](img/variantBcompatibility.png)
371
372 # Choosing your own CipherSuite string
373
374   * Rolling your own cipher suite string involves a trade-off between:
375     * Compatibility (server <-> client), vs.
376     * Known weak ciphers/hashes/MACs
377     * The choice ECC or not, vs.
378     * Support by different ssl libs (gnutls, openssl,...) vs.
379     * Different versions of ssl libs
380   * In case of ssl lib version issues: do you want to re-compile the whole server for a newer version?
381   * Be aware of these issues before choosing your own cipher suite. Have test suites!
382
383
384 # Choosing your own CipherSuite string (2)
385
386   * Complexity 
387   * It is a multi-dimensional optimisation problem
388   * Consider strong alternativesto de-facto standards (pros/cons - CAMELLIA vs. AES)
389   * _WISHLIST_: generator for settings? click-dropdown boxes on the webserver -> gernate config
390   * _WISHLIST_: right now we only support OpenSSL CipherSuite names/configs. What about gnutls, etc.?
391
392 # Practical settings
393
394 ![Tools](img/rusty_tools.jpg)
395
396 # What we have so far
397
398 * Web server: Apache, nginx, MS IIS, lighttpd
399 * Mail: Dovecot, cyrus, Postfix, Exim
400 * DBs: Mysql, Oracle, Postgresql, DB2
401 * VPN: OpenVPN, IPSec, Checkpoint, ...
402 * Proxies: Squid, Pound
403 * GnuPG
404 * SSH
405 * IM servers (jabber, irc)
406 * _DANE_
407 * _Configuration code snippets_
408
409
410 # What are we missing
411
412 _WISHLIST_:
413
414   * Section on generating CSRs (\texttt{-sha256} etc)
415   * Mail: Exchange, Sendmail
416   * SIP
417   * RDP
418
419   * Everything as HTML (easier to copy & paste)
420   * gnutls setttings
421   * Config generator on the website
422   * Automatic testing suite
423
424
425
426
427 # Example Apache
428
429   * Selecting cipher suites:
430
431 ![Example Apache](img/exampleApache.png)
432
433   * Additionally mod\_rewrite:
434
435 ![Example Apache rewrite](img/exampleApache-rewrite.png)
436
437
438 # Testing
439
440 ![Testing](img/testing.jpg)
441
442
443 # How to test - Tools
444
445   * openssl s_client  (or gnutls-cli)
446   * **ssllabs.com**: checks for servers as well as clients
447   * xmpp.net
448   * sslscan: for internal scans
449   * SSLyze: for internal scans
450   * masscan: for internal scans
451   * zmap: for internal scans
452
453
454 # Tools: openssl s_client
455
456    openssl s_client -showcerts –connect git.bettercrypto.org:443
457
458 ![openssl s_client](img/openssl-s_client.png)
459
460 # Tools: sslscan
461
462 ![sslscan](img/sslscan.png)
463
464
465 # Tools: ssllabs.com
466
467 ![ssllabs.com](img/ssllabs.png)
468
469
470 # Tools: sslllabs.com (2)
471
472 ![ssllabs.com](img/ssllabs2.png)
473
474
475 # Tools: sslllabs.com (3)
476
477 ![ssllabs.com](img/ssllabs3.png)
478
479
480
481
482 # Wrap-up
483
484
485 ![Wrap-up](img/wrap-up.jpg)
486
487
488 # Current state as of 2014/10/06
489
490   * OK: More or less solid basis with Variant (A) and (B)
491 ( Some minor modifications needed - maybe)
492   * Public draft was presented at the CCC Dec 2013. 
493 Well received. Good feedback (Dan Bernstein, ...)
494
495 # What's still needed?
496
497   * Need to convert to HTML/restructured text (RST) and have the whole guide on the web
498   * fix the \texttt{@@@CIPHERSTRINGB@@@} macro in the configuration/ dir
499   * re-review  the configuration/\* files. Maybe crap slipped in 
500 due to large commits :(
501   * _WISHLIST_: config generator
502   * _WISHLIST_: automatic compatibility testing
503   * _WISHLIST_: automatic internet-wide measurement (massscan, zmap, ...)
504   * long term maintenance / upkeep strategy
505
506
507 # How to participate?
508
509 1. We need: cryptologists, sysadmins, hackers
510 1. Read the document, find bugs!
511 1. Master git repo (git.bettercrypto.org) is world-readable. 
512 1. Subscribe to the mailing list
513 1. look at the TODO.md file
514 1. Understand the cipher strings Variant (A) and (B) before proposing some changes
515
516 # How to participate? (2)
517 1. If you add content to a subsection, make a sample config with variant (B)
518 1. **use the \texttt{@@@CIPHERSTRINGB@@@} macro !** :
519   * edit config snippets in \texttt{configuration/\*}
520   * \texttt{make config} to copy over the template from \texttt{configuration/} to \texttt{stage/}
521   * \texttt{make config} basically does: \texttt{sed -i "s/@@@CIPHERSTRINGB@@@/\$cipherstringB/g"}
522 1. Use the github.com repo for pull requests
523 1. **important:** please do many smaller commits! It's easier to review and merge.
524
525 # How to participate? (3)
526 We need: 
527   * Add content to an subsection from the TODO list -> send us diffs
528   * Reviewers!
529
530 Accept that  your commit might be under quite some scrutiny, that's the game.
531   * **C**ompletely
532   * **O**pen
533   * **S**ource
534   * **H**eaders
535   * **E**ngineering and
536   * **R**esearch
537
538
539
540
541 # Links
542
543   * Website: www.bettercrypto.org
544   * Master (read-only) Git repo: https://git.bettercrypto.org
545   * Public github repo for PRs: https://github.com/BetterCrypto/Applied-Crypto-Hardening
546   * Mailing list: http://lists.cert.at/cgi-bin/mailman/listinfo/ach 
547   * IRC: #bettercrypto on freenode
548
549
550
551
552 # Thanks
553
554 \centerline{Thanks}
555