Capítulo 11 — Redes e protocolos

Capítulo 11 — Redes e protocolos

Mapa da aula

Aula 11 publicada. Mapa, exemplo, EX031.

flowchart TD
  N0["11.1 O caminho de uma leitura"]
  N1["11.2 O que o TLS 1.3 oferece"]
  N2["11.3 Autenticação fim a fim"]
  N3["Síntese"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3
  N3 --> EX["Exemplo resolvido"]
  EX --> Q["Exercício EX031"]

Desenho lógico

flowchart LR
  N0["11.1 O caminho de uma leitura"]
  N1["11.2 O que o TLS 1.3 oferece"]
  N2["11.3 Autenticação fim a fim"]
  N3["Síntese"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> Q["EX031"]

[11.1 O caminho de uma leitura]
    |
    v
[11.2 O que o TLS 1.3 oferece]
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    v
[11.3 Autenticação fim a fim]
    |
    v
[Síntese]
    |
    v
[Exemplo resolvido] --> [Exercício EX031]

Objetivos de aprendizagem

Você vai (1) rastrear como os dados dos medidores atravessam as redes; (2) explicar o que o TLS 1.3 protege e o que não protege; (3) escolher onde autenticar e onde cifrar.

11.1 O caminho de uma leitura

Uma leitura sai de um medidor por um enlace de rádio de baixa potência até um concentrador do bairro, segue por uma rede celular até o gateway da Ridgeway e depois atravessa a rede interna da companhia até o banco de dados de faturamento. Aiyana desenha cada salto e pergunta quem poderia ler ou modificar os dados ali: alguém escutando o rádio por perto, a operadora celular, um insider na rede interna. Cada salto tem atacantes diferentes. Desenhar o caminho primeiro evita um erro comum, proteger fortemente um enlace e deixar outro aberto, e mostra onde uma proteção fim a fim, do medidor ao banco de dados, eliminaria a dependência dos saltos intermediários.

11.2 O que o TLS 1.3 oferece

Entre o concentrador e o gateway, a Ridgeway usa o TLS 1.3, especificado na RFC 8446. O TLS oferece confidencialidade, integridade e autenticação do servidor para a conexão, usando uma troca de chaves efêmera, como o X25519 da RFC 7748, de modo que o tráfego gravado não possa ser decifrado depois, mesmo que as chaves de longo prazo vazem, uma propriedade chamada sigilo futuro (forward secrecy). Aiyana anota o que o TLS não faz: ele protege os dados apenas enquanto estão em trânsito naquela conexão. Depois que o gateway os decifra, as leituras são texto claro dentro da companhia, e o TLS não diz nada sobre se o próprio medidor foi honesto.

11.3 Autenticação fim a fim

Como o TLS termina no gateway, Aiyana propõe que cada medidor também anexe uma tag HMAC a cada leitura, usando sua chave por medidor do Capítulo 5. O banco de dados de faturamento verifica a tag diretamente, de modo que um gateway ou concentrador comprometido não consegue alterar as leituras sem ser detectado. Essa estratificação, segurança de transporte somada à autenticação de mensagens, é comum em infraestruturas críticas. Ela documenta qual camada defende contra qual atacante: o TLS contra operadoras e quem escuta naquele enlace, o HMAC contra qualquer sistema intermediário que modifique leituras. A sobreposição é deliberada, para que uma falha não elimine toda a proteção.

Exemplo resolvido

O diagrama de Aiyana mostra quatro saltos; o TLS 1.3 protege o trecho do concentrador ao gateway, e as tags HMAC por medidor protegem as leituras do medidor até o banco de dados.

Caso sintético. A rede da Ridgeway é inventada; a RFC 8446 e a RFC 7748 são reais.

Erros e limites

O TLS não autentica a origem dos dados além da ponta da conexão; controles no nível da mensagem são necessários quando os intermediários não são confiáveis. Os enlaces de rádio até os medidores podem precisar de proteção separada.

Exercícios

• EX031 — Atacantes por salto. Cite o atacante que Aiyana associa ao salto celular. Rubrica: 3 = a operadora celular ou qualquer pessoa na rede dela;; 2 = rede;; 1 = vago;; 0 = nenhuma.

• EX032 — Sigilo futuro. O que significa sigilo futuro no TLS 1.3? Rubrica: 3 = o tráfego gravado não pode ser decifrado depois, mesmo que chaves de longo prazo vazem, graças à troca de chaves efêmera;; 2 = chaves efêmeras;; 1 = cifração;; 0 = nenhuma.

• EX033 — Por que também HMAC. Por que acrescentar tags HMAC quando o TLS já é usado? Rubrica: 3 = o TLS termina no gateway; o HMAC permite ao banco de dados detectar leituras alteradas por intermediários comprometidos;; 2 = estratificação;; 1 = redundante;; 0 = nenhuma.

Síntese

Segurança de redes significa mapear os atacantes de cada salto e sobrepor proteções de transporte e de mensagem, para que nenhum ponto final receba confiança cega.

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