Consisteix en un full backup (suposem en 5 discs, etiquetes de la A a la E).
5 discs (A-E) → 16 dies.
2(n-1), on n és el nombre de discs.
|
Sessió
Nivell de còpia de seguretat
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
1 (Incremental)
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
A
|
|
2 (Diferencial)
|
|
|
B
|
|
|
|
B
|
|
|
|
B
|
|
|
|
B
|
|
|
3 (Diferencial)
|
|
|
|
|
C
|
|
|
|
|
|
|
|
C
|
|
|
|
|
4 (Diferencial)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 (Complet)
|
E
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Benefici:
És molt més simple de realitzar el backup com fer el restore, i fins i tot més econòmic que el GFS que utilitza
Desavantatges:
Necessita mitjans d'emmagatzematge de gran capacitat, i en entorns automatitzats, software especialitzat per aquesta metodologia.
Backup incremental
Es copien els arxius que s'han modificat des de l'última còpia de seguretat completa o diferencial realitzada.
Suport d'emmagatzematges remots i extraïbles
Un dels errors més habituals és utilitzar el mateix suport en el qual es troben les dades per guardar les còpies o ubicar-les al mateix lloc on es troben els equips dels quals hem realitzat les còpies.
La finalitat de la còpia de seguretat és poder recuperar les dades en cas de desastre. SI la còpia es troba al mateix disc o en una partició d'aquest i es produeix una avaria física, no podrem recuperar les dades ni la còpia de seguretat.
Les còpies de seguretat es poden guardar en diferents suports, en discs durs externs, en discs compactes, en DVD, en cintes, en memòries flash, en discs SSD, etc.
La realització de còpies de seguretat en un lloc diferent a la ubicació original s'anomena Off-site Data Protection. Existeixen nombroses empreses especialitzades en aquests serveis, com http://www.perfectbackup.es.
Discs CD i DVD reenregistrats:
- Ofereixen un nombre molt limitat d'escriptures.
- Després de diverses desenes d'escriptures, els enregistraments fallen i apareixen missatges del tipus “el suport és de només lectura”.
La cinta:
- És un dels suports més antics que es continuen utilitzant actualment.
- Les seves característiques principals són el gran volum d'emmagatzematge que permeten i la seva alta fiabilitat.
- Són més lentes que els discs durs convencionals, ja que l'accés a les dades és seqüencial.
Les memòries de tipus flash:
- Pendrive, microSD, compactFlash i similars.
- No són recomanables, ja que se solen fer malbé amb facilitat a causa dels cops i als alts voltatges que reben en ocasions accidentalment, i a més, tenen poca capacitat..
Els discs durs (o discs rígids):
- Utilitzen mètodes d'enregistrament basats en la imantació del suport.
- Encara que han evolucionat ràpidament, això només ha suposat un increment en la capacitat d'aquests, en el temps d'accés als sectors i en la fiabilitat.
Suport SSD (Solid State Drive):
- En l'actualitat es comencen a realitzar còpies de seguretat en suports SSD.
- Desavantatge: el preu, són molt cars, i la seva capacitat és limitada.
- Avantatges: Sobre els discs durs convencionals:
- No tenen elements mecànics, la qual cosa els fa ser fiables davant els discs durs tradicionals.
- El rendiment és major i el temps d'accés dels SSD és bastant inferior a una mil·lèsima de segon davant les diverses desenes de mil·lèsimes de segons habituals dels discs durs tradicionals.
Restauració de còpies de seguretat
Punts de restauració
De la mateixa forma que realitzem còpies de seguretat de les dades, hem de realitzar-ne d'altres del sistema operatiu, per restablir el seu correcte funcionament el més ràpid possible i evitar la instal·lació del sistema operatiu des de zero.
En el cas de sistemes operatius de la família Microsoft, podem intentar restablir el sistema a l'estat en què es trobava abans de produir-se el problema. La restauració permet esborrar els arxius d'un sistema a un estat anterior.
Per això s'han de crear i guardar punts de restauració.
Per activar-ho en windows 7:
- Obrir el tauler de control.
- Prem en Sistema.
- Seleccionar protecció del sistema en el panell esquerre.
- Seleccionar la unitat de disc que es vol activar la protecció automàtica, configurar i seleccionar la configuració de restauració desitjada.
Arrencada amb l'última configuració vàlida
En ocasions la restauració del sistema no pot realitzar-se, o bé perquè no s'han creat punts de restauració, o bé perquè el sistema està massa degradat.
Si no podem iniciar Windows, podrem utilitzar l'opció d'inici amb l'última configuració vàlida coneguda.
En Windows, quan es reinicia l'equip si es selecciona la tecla F8, apareix una nova finestra on mostra les opcions d'inici avançades.
S'ha de seleccionar l'última configuració vàlida coneguda, posteriorment l'equip arrencarà amb normalitat.
Si aquesta opció no ens funciona, intentarem restaurar el sistema des dels símbols del sistema amb l'ordre rstrui.exe.
En el cas que no puguem iniciar l'equip amb les opcions anteriors, podem provar la Reparació d'inici de Windows.
Permet solucionar alguns problemes, com la falta d'arxius del sistema o bé arxius corromputs. Per fer-ho seguirem aquests passos:
- Reiniciar l'equip.
- Pressionar la tecla F8 en l'arrencada del sistema operatiu per accedir al menú d'opcions d'inici avançades.
- Seleccionar la 1a opció reparar equip.
- Seleccionar la distribució del teclat.
- Seleccionar el nom d'usuari i la contrasenya.
- En el menú d'opcions de recuperació del sistema escollir reparació d'inici.
Recuperació automàtica del sistema
Si el sistema està tan degradat que no podem arrencar-lo ni en mode d'errors i hem realitzat alguna còpia de seguretat, podem recuperar-la amb ASR (Automated System Recovery) en algun mitjà extern (DVD, disc dur, targeta SD, etc.) podem recuperar-lo.
Els passos són els següents:
- Arrencar l'ordinador amb el CD original del sistema operatiu.
- En els primers moments de la instal·lació prémer F2 que ens avisarà a la part inferior.
- Seguir els passos que ens sol·licitin.
- Comunicar quin és el mitjà i fitxer de la còpia.
Creació i restauració d'imatges
Amb el propòsit de fer còpies de seguretat del sistema (i així fer la reinstal·lació més còmoda, senzilla i amb menys temps) existeixen aplicacions com Symantec Ghost i Acronis True Image, entre d'altres.
Criptografia
Introducció a la criptografia
El terme criptografia prové del grec:
krypto = ocult
graphos = escriptura
Garanteix la confidencialitat de la informació transmesa.
Definició de criptografia de l'IEC:
“Tècnica de conversió d'un text o d'unes dades en un missatge incomprensible per a la persona que no posseeix la xifra o la clau.”
Definició de Rubicon Labs:
“Ciència que estudia l'escriptura oculta, és a dir, aquella que ensenya a dissenyar codis secrets i l'operació inversa, per interpretar els missatges xifrats.”
Història de la criptografia
Escítala (Segle V a.C.)
Els primers missatges xifrats són del segle V a.C., on els espartans de l'antiga Grècia utilitzaven l'escítala per ocultar comunicacions.
Amb aquest mètode, l'emissor enrotllava una cinta sobre un pal i posteriorment s'escriu el missatge en forma longitudinal. Després, la cinta es desenrotllava del pal i era enviada al receptor del missatge. Si aquest era interceptat pels enemics, només obtindrem un conjunt de caràcters sense sentit. El receptor només podia interpretar el missatge sempre que tingues un pal idèntic al qual es va utilitzar per ocultar el missatge (és a dir, una vara amb el mateix diàmetre).
Polibi (segle II a.C.)
A mitjans del segle II a.C., els grecs van desenvolupar un altre mètode conegut amb el nom de l'historiador Polibi.
El xifrat consisteix a substituir cada lletra del missatge original per una parella de lletres o números que indiquen la fila i la columna on es troba.
Cèsar (segle I a.C.)
Al segle I a.C. els romans van desenvolupar el xifrat de Cèsar.
El xifrat consisteix a substituir cada caràcter per un altre, resultat de desplaçar 3 posicions a l'esquerra el caràcter original de l'alfabet utilitzat tornant a començar per la cua de l'abecedari quan mequedi bé.
Vigenère (segle XVI)
Al segle XVI, Blaise de Vigenère, va desenvolupar la idea de Leon Battista Alberti (s.XV), a través de la qual va utilitzar 26 alfabets xifrats, obtenint cadascun d'ells començant amb la següent lletra de l'anterior:
D'aquesta manera l'emissor podria xifrar la 1a lletra amb el 5è alfabet, la 2a amb el 10è, la 3a amb la 5a, etc...
Per desxifrar el missatge, el receptor ha de saber quina línia de la taula de Vigenère ha estat utilitzada per codificar cada lletra, per la qual cosa prèviament s'han d'haver posat d'acord. Això s'obté utilitzant una paraula clau, que serà necessari repetir tantes vegades com calgui fins que s'aconsegueixi la longitud total del text a xifrar.
L'avantatge d'aquest mètode és que no es pot desxifrar el missatge ocult analitzant les freqüències de les lletres ja que una mateixa lletra es correspon amb diverses combinacions diferents.
Un altre avantatge d'aquest mètode és que es poden utilitzar innombrables claus.
Altres xifrats
El xifrat d'Alberti (un dels primers xifrats polialfabètics).
Xifradors del segle XIX
- El xifrador de Wheatstone.
Màquines de xifrar del segle XX
Classificació dels mètodes de criptografia
La classificació segons els mètodes de criptografia seria:
- Sistemes de transposició: Consisteix a descol·locar l'ordre de les lletres, síl·labes o conjunt de lletres. En funció del nombre de transposicions podem classificar els sistemes de transposició en:
- Sistemes de transposició simples: quan el text en clar només es sotmet a una transposició.
- Sistemes de transposició doble o múltiple: quan es realitza una segona transposició sobre el text que ja havia estat xifrat mitjançant transposició simple. Aquest mètode aconsegueix més seguretat.
Sistemes de substitució: Consisteix a substituir algunes lletres de l'alfabet per a unes altres o per un conjunt d'aquestes segons el mètode. Segons el tipus de substitució es classifica en:
- Literal: es substitueixen lletres per lletres.
- Numèriques: es substitueixen per números.
- Esteganogràfica: es substitueixen per signes o s'oculta el missatge darrere d'una imatge, so, etc.
Criptografia simètrica i asimètrica
Avui dia utilitzem bàsicament dos mètodes de xifrat.
- Xifrat Simètric (o de clau privada), el qual utilitza la mateixa clau per al xifrat i desxifrat.
- Xifrat asimètric (o de clau pública), utilitza una parella de claus per al procés de xifrat i desxifrat.
Criptografia simètrica
Xifrat simètric (o de clau privada), el qual utilitza la mateixa clau per al xifrat i el desxifrat. Aquest xifrat es basa en un secret compartit entre l'entitat que xifra el missatge i la que el desxifra.
El mètode de Vigenère és un clar exemple de criptografia simètrica.
Desavantatges
L'intercanvi de claus, ja que si les persones es coneixen i estan físicament en contacte és més o menys fàcil comunicar-se la clau a utilitzar, però si es troben separades a milers de quilòmetres, o no es coneixen, i han d'utilitzar el correu electrònic, el correu ordinari, una trucada telefònica, etc… tots són mitjans de comunicació insegurs, ja que qualsevol intrús podria capturar la clau escollida.
La quantitat de claus que una persona ha de memoritzar, ja que suposem que una persona intercanvia informació confidencial amb 50 persones diferents, amb cadascuna d'elles utilitza una clau diferent i cada cert temps modifica aquestes claus per seguretat. Quantes claus hauria de memoritzar? Innombrables.
Criptografia asimètrica
El xifrat asimètric (o de clau pública), consisteix que cadascuna de les parts involucrades en la comunicació segura tenen una parella de claus per al procés de xifrat i desxifrat.
Una clau pública (per xifrar), que hauria d'intercanviar amb cadascuna de les entitats amb les quals vol comunicar missatges secrets i una altra clau privada (per desxifrar), i que per tant no es tenen que comunicar amb ningú.
Per xifrar un missatge, l'emissor utilitzarà la clau pública del receptor i al mateix temps el receptor desxifrarà aquest missatge fent ús de la seva clau privada.
Les claus es generen al mateix temps i es troben relacionades matemàticament entre si mitjançant funcions d'un sol sentit.
Resulta pràcticament impossible descobrir la clau privada a partir de la pública.
En un sistema de xifrat amb clau pública, els usuaris escullen una clau aleatòria que només ells coneixen (clau privada). A partir d'aquesta clau, automàticament es dedueix un algorisme (la clau pública). Els usuaris intercanvien aquesta clau pública mitjançant un canal no segur.
Quan un usuari desitgi enviar un missatge a un altre usuari, només ha de xifrar el missatge que desitgi enviar utilitzant la clau pública del receptor (que pot trobar en un servidor de claus). El receptor podrà desxifrar el missatge amb la seva clau privada (que només coneix ell). Aquest sistema es basa en una funció que és fàcil de calcular en una direcció i que matemàticament resulta molt difícil d'invertir sense la clau privada.
Algorismes
Els algorismes són els mètodes que s'utilitzen per transformar el text clar en el text xifrat, com per exemple, el xifrat per substitució del Cèsar.
Com podem imaginar, avui dia s'utilitzen diversos algorismes, alguns vàlids per a criptografia de clau privada i d'altres vàlids per a criptografia de clau pública.
|
ALGORISMES DE CLAU PRIVADA
|
ALGORISMES DE CLAU PÚBLICA
|
|
|
|
Funció de Hash
Són funcions que associen a cada document un número i que tenen la propietat que coneixent el valor numèric, no es pot obtenir el document.
Aquestes són conegudes pel nom de funcions d'un sol sentit.
Les funcions hash han de complir els següents requisits:
- Ha de ser molt difícil que dos documents diferents tinguin el mateix hash.
- Ha de ser molt difícil, per no dir impossible, crear un document a partir del valor de hash.
La forma d'obtenir el valor hash d'un document utilitzarà algorismes complexos matemàticament, per la qual cosa puguem complir les 2 especificacions de la funció hash.
Alguns d'aquests algorismes són el MD5 i el SHA.
Les funcions Hash serveixen per garantir la integritat dels textos.
Per exemple, amb el codi ASCII podríem generar una funció hash:
- El codi ASCII assigna un número a cada lletra o signe de puntuació.
- És una clau simètrica estàndard internacional.
- La utilitzen, per exemple, tots els ordinadors.
- Podem substituir cada lletra d'un text pel seu codi ASCII.
- Podem utilitzar els codis ASCII d'un text per fer qualsevol càlcul.
- Aquí, cada tres caràcters, amb els seus codis ASCII, s'operen.
- Fórmula = (1r-2n)*3r
- La suma dels resultats és una funció HASH que identifica perfectament el text.
Signatura digital
La signatura digital permet al receptor d'un missatge verificar l'autenticitat de l'origen de la informació i verificar que aquesta informació no ha estat modificada des de la seva generació.
La signatura digital ofereix el suport per a l'autenticació i integració de les dades, així com el no-repudi de l'origen, atès que l'emissor del missatge signat digitalment no pot argumentar que no ho és.
La signatura digital està destinada al mateix propòsit que una manuscrita. Així i tot, una signatura manuscrita és senzilla de falsificar mentre que la digital és impossible mentre no es descobreixi la clau privada de qui signa.
La descripció del mecanisme de la signatura electrònica és el següent:
- Es calcula un valor hash del document, utilitzant algun algorisme com el SHA.
- Aquest valor hash es xifra utilitzant la clau privada de la nostra parella de claus pública-privada.
- El resultat d'aquest valor és el que es coneix com a signatura digital del document.
El procés de comprovació d'una signatura digital:
- La signatura es desxifra utilitzant la clau pública de la persona que signa, i amb això s'obté el valor de resum del document.
- S'obté el valor resum del document utilitzant el mateix algorisme que en el procés de xifrat, per exemple, el SHA.
- Per últim, es comparen els dos valors resums obtinguts en els dos processos anteriors i si aquests coincideixen aleshores la signatura és vàlida, si aquests dos valors són diferents la signatura serà nul·la.
Certificat digital
El certificat digital és un document que conté informació sobre una persona o entitat, guarda el seu nom, la seva adreça, email… i una clau pública i una signatura digital d'un organisme de confiança (autoritat certificadora) que confirma que la clau pública que conté el certificat pertany al propietari d'aquest. Aquesta última signatura podríem dir que és la més important.
Existeixen multitud de formats per als arxius que guarden els certificats digitals. El més estès i utilitzat a internet és l'estàndard conegut com X.509.
Camps d'un certificat:
- Algorisme de signatura (idèntic a l'algorisme utilitzat per signar el paquet X.509.)
- Autoritat certificadora (emissor).
- El període de validesa (vàlid des de i fins a…)
- El propietari d'una clau (assumpte).
- La signatura digital de l'autoritat certificadora.
PKI (Public Key Infrastructure)
PKI són les sigles de Public Key Infrastructure (infraestructura de clau pública), o el que és el mateix, tot el necessari per a les comunicacions segures mitjançant l'ús de certificats digitals i signatures digitals.
Les PKI estan compostes de:
- L'autoritat de certificació (CA, Certification Authority), és l'entitat de confiança encarregada d'emetre i revocar els certificats.
- L'autoritat de registre (RA, Registration Authority), és l'encarregada de controlar la generació de certificats. Primer processa les peticions que fan els usuaris, posteriorment comprova la identitat dels usuaris exigint que els presentin la documentació oportuna que permeti verificar la identitat d'aquests i per últim sol·licita a l'autoritat de certificació l'expedició del certificat digital.
- Les autoritats dels repositoris on es guarden els certificats emesos i aquells que han estat revocats per qualsevol motiu i han deixat de ser vàlids.
- Tot el software necessari per poder utilitzar els certificats digitals.
- Política de seguretat definida per les comunicacions.
A Espanya per realitzar nombrosos tràmits amb les administracions públiques per internet ens exigeixen l'ús d'un certificat digital que asseguri la nostra identitat.
Aquest certificat emès per la fàbrica de la moneda i timbre, autoritat de certificació, que fent ús de nombroses oficines de l'administració pública (tresoreries de la seguretat social, oficines de l'agència tributària) com a autoritats de registre verifica que la persona que sol·licita el certificat és qui diu ser en presentar el document nacional d'identitat en aquestes oficines.
Biblioteca JCE
El paquet JCE (Java Cryptography Extension) és una biblioteca que ofereix Java per poder executar algorismes de xifrat als nostres programes.
L'objectiu de JCE és oferir una capa d'abstracció que permeti integrar diferents tipus d'algorismes criptogràfics, de manera que el codi sigui molt semblant i que només depengui d'uns pocs paràmetres per cridar alguns mètodes, independentment de l'algorisme escollit.
També està pensat perquè pugui ser estès per incloure nous algorismes que s'inventin en el futur mantenint una retrocompatibilitat de les aplicacions. Cal tenir en compte que el JCE no disposa de tots i cadascun dels algorismes existents a dia d'avui.
Xifrat simètric
Algorisme AES
És de xifrat simètric, també conegut com de clau privada.
Actualment existeixen diferents algorismes de xifrat simètric en ús dins del context d'aplicacions informàtiques. Nosaltres ens centrarem en l'estudi de l'algorisme AES (Advanced Encryption Standard), que és el que es considera més segur i l'estàndard en algorismes de xifrat des de l'any 2002.
Antigament anomenat Rijndael (pronunciat “Rain Doll” en anglès), i creat per dos criptògrafs belgues, Joan Daemen i Vincent Rijmen, que va guanyar el seu estatus estàndard després de participar en un concurs molt exigent a nivell internacional l'any 1997 al NIST (Institut Nacional de Normes i Tecnologia).
La proposta que presentaven, presentava per primera vegada una família de xifradors amb diferents mides de claus i blocs.
Per a l'AES, el NIST va seleccionar tres membres de la família de Rijndael, cadascun amb una mida de bloc de 128 bits, però tres claus diferents: 128, 192 i 256 bits.
L'AES es basa en un principi de disseny que es coneix com a xarxa de substitució - permutació, com el nom indica, combina ambdós conceptes.
A diferència del seu predecessor DES, l'AES no utilitza la xarxa Feistel (xifrador de blocs pràcticament idèntic pel procés de xifrat i desxifrat), sinó que implementa una variant del xifrat Rijndael, que funciona amb múltiples de 32 bits, amb mín. 128 i màx. 256.
AES opera amb columnes de bytes de 4x4, que indiquen l'estat.
La clau que s'utilitza especifica el nombre de repeticions de les rondes (rondes d'ara endavant) que s'utilitzen per convertir l'entrada (anomenada com ja sabeu “text pla”) en la sortida final (anomenada “text xifrat”).
El nombre de cicles de repeticions comentat són els següents:
- 10 cicles de repetició per a les claus de 128 bits.
- 12 cicles de repetició per a les claus de 192 bits.
- 14 cicles de repetició per a les claus de 256 bits.
Cada “round” consisteix en diversos passos de processament, contenint cadascun d'ells a la mateixa vegada en diverses parts, incloent-hi un que depèn directament de la pròpia clau d'encriptació.
Lògicament, per transformar el text xifrat de nou al text pla original es farà utilitzant la mateixa clau d'encriptació, també s'aplica un nou conjunt de rounds.
- KeyExpansion: s'obtenen les claus de les rondes amb l'esquema de claus de Rijndael.
- InitialRound:
- AddRoundKey - Cada byte de l'estat és combinat amb un bloc de la clau utilitzant l'operador lògic XOR.
Rondes:
- SubBytes - Es realitza una substitució no lineal on cada byte és substituït per un altre, d'acord amb una taula de cerca.
- ShiftRows - Es realitza una transposició on cada fila de l'estat està rotada de manera cíclica un nombre determinat de vegades.
- MixColumns - Operació de mescla que opera a les columnes de l'estat, combinant els quatre bytes en cada columna utilitzant una transformació lineal.
- AddRoundKey - Cada byte de l'estat es combina amb la clau round. Cada clau round es deriva de la clau de xifrat utilitzant una iteració de la clau.
Etapa final.
- SubBytes - Es realitza la substitució no lineal on cada byte és substituït per un altre, d'acord amb una taula de cerca.
- ShiftRows - Es realitza una transposició on cada fila de l'estat està rotada de manera cíclica un nombre determinat de vegades.
- AddRoundKey - Cada byte de l'estat és combinat amb la clau round, cada clau round es deriva de la clau de xifrat utilitzant una iteració de la clau.
Seguretat
El disseny i la robustesa de totes les longituds de clau de l'algorisme AES (128, 192 i 256) han estat declarades suficients com per protegir informació classificada a nivell de “secret”.
La informació “TOP SECRET” requereix l'ús de claus de longitud mínima 192 o 256. La implementació de l'AES en productes pretén protegir sistemes de seguretat nacional i/o informació que ha de ser revisada i certificada per la NSA prèvia adquisició i ús. AES té 10 rondes per a les claus de 128 bits, 12 rondes per a les claus de 192 bits, i 14 rondes per a les claus de 256 bits.
Els millors atacs per a aquest xifrador es troben al voltant de 7 rondes per a les 128, 8 rondas per a les de 192 i 9 per a les de 256.
Altres algorismes de xifrat simètric que encara estan en ús són, per exemple, l'anterior estàndard: DES (Data Encryption Standard), o el TripleDES.
Com que les modificacions de codi que calen per poder usar un algorisme o un altre mitjançant JCE són mínimes, si ens centrem en un d'ells ja podem entendre com funciona.
Anem a veure amb parts de codi com treballar amb això…
Abans de plantejar-se l'execució d'un algorisme de xifrat, primer cal una condició indispensable: decidir quina serà la clau mitjançant la qual és protegida la informació.
Per tant, aquest és el primer pas a resoldre. Tots els que tinguin accés a aquesta clau seran capaços de generar dades xifrades i de desxifrar-les posteriorment.
