1. Synthesis of secure adaptors
(for stateful services)
J. Antonio Martín(1), Fabio Martinelli(2) y
Ernesto Pimentel(1)
Universidad de Málaga(1) -- C.N.R.(2)
JCIS'12, Almería, 19 Sept, 2012
Artículo publicado: http://bit.ly/JLAP12

2. Motivación
● Tratamos con servicios con comportamiento
● Los servicios Web tienen políticas de seguridad
○ WS-Security, WS-SecureConversation, WS-Policy, ...
● Servicios incompatibles envían y reciben mensajes
criptográficos incompatibles
● Nuestro objetivo es corregir las incompatibilidades en las
políticas de seguridad (con riesgo de revelar información) y
en el comportamiento (con riesgo de bloqueos)
cliente

3. Ejemplo: Servicios con estado
Servicio a
Servicio b
Codificado en
Crypto-CCS

4. Solución: adaptación
● Desplegar un adaptador como orquestrador que solventa
las incompatibilidades en interfáz, comportamiento y
seguridad
● La adaptación de comportamiento se basa en recibir,
reescribir y reenviar los mensajes en su momento
adecuado
● La adaptación de seguridad extiende la adaptación del
comportamiento con criptografía simétrica, asimétrica, y
hashing
Flickr API key,
adaptador Frob,
cliente Token...

5. Ejemplo: adaptador
Adaptador
Servicio a
Servico b

6. Ejemplo: adaptador
Adaptador
Servicio a
Servicio b

7. Solución: contratos de adaptación
● Los adaptadores se describen de manera abstracta
mediante contratos de adaptación de seguridad (SAC)
● El proceso de síntesis obtiene un adaptador sin bloqueos
● Se verifica la confidencialidad del sistema y, si es
necesario, se refina el adaptador para cumplirla
cliente adaptador
proceso de síntesis
contrato

8. Overview

9. Overview

10. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b

11. Overview

12. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b

13. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b
Cómo:
send! encajaría
tanto con
anonymous?, des?,
pub_rsa? o
priv_rsa?

14. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b
Cómo:
send! encajaría
tanto con
anonymous?, des?,
pub_rsa? o
priv_rsa?
Tengo el usuario
U y la clave K

15. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b
Cómo:
send! encajaría
tanto con
anonymous?, des?,
pub_rsa? o
priv_rsa? Objetivo:
pasar M de
Tengo el usuario baa
U y la clave K

16. Ejemplo: servicios incompatibles
Servicio a
Servicio b
Cómo:
send! encajaría
tanto con
anonymous?, des?,
pub_rsa? o
priv_rsa? Objetivo:
pasar M de
Tengo el usuario baa
U y la clave K
Confidencialidad
: M debe ser
confidencial

17. Contrato de adaptación
Servicio a
Servicio b
Contrato de adaptación
anonymous!M^ < send?M
public_key! <
...
E0 VLTS

18. Contrato de adaptación
Servicio a
Servicio b
Contrato de adaptación
anonymous!M^ < send?M
public_key! <
...
E0 VLTS

19. Contrato de adaptación, E0
Servicio a
Servicio b
Contrato de adaptación
anonymous!M^ < send?M
public_key! <
login!U^,E(K^,U^) <
des!E(K^, M^) < send?M
...
E0 = [k/K, u/U,...] VLTS

20. Contrato de adaptación, VLTS
Servicio a
Servicio b
Contrato de adaptación
1. anonymous!M^ < send?M
2. public_key! <
3. login!U^,E(K^,U^) <
4. des!E(K^, M^) < send?M
...
E0 = [k/K, u/U,...] VLTS
}

21. Overview

22. Trazas que cumplen el contrato
Servicio a
Servicio b
Adaptador
Contrato de adaptación
1. anonymous!M^ < send?M
2. public_key! <
3. login!U^,E(K^,U^) <

23. Síntesis sin bloqueos
Adaptador
Servicio a
Servicio b
SAC

24. Síntesis sin bloqueos
Adaptador
Servicio a
Servicio b
SAC

25. Síntesis sin bloqueos
Adaptador
Servicio a
Servicio b
SAC

26. Overview

27. Confidencialidad
Servicio a
Servicio b
● ¿Qué quieres proteger?
● ¿Qué es suceptible de ataque?
○ Dolev-Yao restringido
● ¿Qué información es pública?

28. Confidencialidad
Servicio a
Servicio b
Le - Acciones "escuchables"
La - Acciones protegidas
p - Propiedad de confidencialidad

29. Confidencialidad
Servicio a
Servicio b
En nuestro ejemplo:
La, Le: el atacante sólo adaptador
puede escuchar los
mensajes a/del servicio a
p: El atacante no debe obtener M
En otras palabras, el adaptador "envuelve" a b

30. Model checking parcial
Servicio a
Servicio b
(mediante model-checking parcial)

31. Verificación de seguridad
Adaptador
Servicio a
Servicio b
Ataque

32. Refinación
Adaptador
Servicio a
Servicio b

33. Adaptadores de seguridad seguros
Adaptador
Servicio a
Servicio b
SAC

34. Contribution
● Adaptación de servicios con comportamiento y políticas de
seguridad
○ Evitamos bloqueos
○ El adaptador es capáz de recomponer los mensajes tal y como
los espera el servicio receptor
○ Probado formalmente que el es robusto ante los ataques de
seguridad
● El adaptador es descrito mediante un contrato de adaptación
de seguridad que especifica:
○ La información inicial necesaria para la adaptación
○ Las transformaciones requeridas para conseguir una
comunicación satisfactoria
○ Las comprobaciones de seguridad a ejecutar durante la
adaptación

35. Publicación
● Journal of Logic and Algebraic Programming
● Número especial de FLACOS (Formal Languages and
Analysis of Contract-Oriented Software)
Primer envío: 10/01/2011
Primera revisión: 02/05/2011
Segunda revisión: 01/08/2011
Aceptación: 29/08/2011
Publicación (online): 21/09/2011
Publicación (física): 02/2012

36. ¡Muchas gracias!
Artículo completo: http://bit.ly/JLAP12 -- Tesis: http://bit.ly/jamartin-thesis

37. WS-Security
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<S11:Envelope><S11:Header>
<wsse:Security> ● T, I, S, V, K, L and B
<wsu:Timestamp wsu:Id="T0">...</wsu:Timestamp>
<wsse:BinarySecurityToken ValueType="...#X509v3" are placeholders used
wsu:Id="X509Token">...
</wsse:BinarySecurityToken>
<xenc:EncryptedKey>...
for matching data in the
<xenc:ReferenceList>
<xenc:DataReference URI="#enc1"/>
messages received
</xenc:ReferenceList>
</xenc:EncryptedKey> and sent from the
<ds:Signature><ds:SignedInfo>...
<ds:Reference URI="#T0">... T, adaptor
<ds:DigestValue>LyLsF094Pi4wP...</ds:
DigestValue>
</ds:Reference> I,
<ds:Reference URI="#body">...
<ds:DigestValue>LyLsF094i4wPU...</ds: Pk(S),
DigestValue>
</ds:Reference>
</ds:SignedInfo>
penc(V,
<ds:SignatureValue>Hp1ZkmFZ/2kQ...</ds:
SignatureValue>
Hash(cat(I,Pk(S)))),
<ds:KeyInfo>
<wsse:SecurityTokenReference> enc(K,L),
<wsse:Reference URI="#X509Token"/>
</wsse:SecurityTokenReference> Hash(T),
</ds:KeyInfo>
</ds:Signature>
</wsse:Security>
Hash(B),
</S11:Header>
<S11:Body wsu:Id="body">
penc(S,cat(Hash(T),Hash(B)),
<xenc:EncryptedData wsu:Id="enc1">...</xenc:EncryptedData>...
</S11:Body></S11:Envelope> enc(L,B)

38. WS-Security
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<S11:Envelope><S11:Header>
<wsse:Security> ● T, I, S, V, K, L and B
<wsu:Timestamp wsu:Id="T0">...</wsu:Timestamp>
<wsse:BinarySecurityToken ValueType="...#X509v3" are placeholders used
wsu:Id="X509Token">...
</wsse:BinarySecurityToken>
<xenc:EncryptedKey>...
for matching data in the
<xenc:ReferenceList>
<xenc:DataReference URI="#enc1"/>
messages received
</xenc:ReferenceList>
</xenc:EncryptedKey> and sent from the
<ds:Signature><ds:SignedInfo>...
<ds:Reference URI="#T0">... T, adaptor
<ds:DigestValue>LyLsF094Pi4wP...</ds:
DigestValue>
</ds:Reference> I,
<ds:Reference URI="#body">...
<ds:DigestValue>LyLsF094i4wPU...</ds: Pk(S),
DigestValue>
</ds:Reference>
</ds:SignedInfo>
penc(V,
<ds:SignatureValue>Hp1ZkmFZ/2kQ...</ds:
SignatureValue>
Hash(cat(I,Pk(S)))),
<ds:KeyInfo>
<wsse:SecurityTokenReference> enc(K,L),
<wsse:Reference URI="#X509Token"/>
</wsse:SecurityTokenReference> Hash(T),
</ds:KeyInfo>
</ds:Signature>
</wsse:Security>
Hash(B),
</S11:Header>
<S11:Body wsu:Id="body">
penc(S,cat(Hash(T),Hash(B)),
<xenc:EncryptedData wsu:Id="enc1">...</xenc:EncryptedData>...
</S11:Body></S11:Envelope> enc(L,B)

39. Applications