10.6 Authentizität. Geheimhaltung: nur der Empfänger kann die Nachricht lesen

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1 10.6 Authentizität Zur Erinnerung: Geheimhaltung: nur der Empfänger kann die Nachricht lesen Integrität: Nachricht erreicht den Empfänger so, wie sie abgeschickt wurde Authentizität: es ist sichergestellt, daß eine Nachricht, die angeblich von A stammt, tatsächlich von A ist.

2 Symmetrische Verschlüsselung gewährleistet Geheimhaltung weil eine verschlüsselte Nachricht nicht ohne Kenntnis des geheimen Schlüssels dechiffriert werden kann Integrität weil eine verschlüsselte Nachricht nicht ohne Kenntnis des geheimen Schlüssels so modifiziert werden kann, daß die Dechiffrierung normalen Klartext ergibt Authentizität weil eine verschlüsselte Nachricht, deren Dechiffrierung normalen Klartext liefert, nur von jemandem, der den geheimen Schlüssel kennt, stammen kann! Integrität und Authentizität von reinen Zufallsbits nicht garantierbar!

3 Achtung: Integrität und Authentizität sind eventuell bedroht durch Wiedereinspielen (replay) zuvor abgehörter (verschlüsselter) Nachrichten oder Nachrichtenteile. Abhilfe: Nachricht mit Zeitangabe versehen ( ) oder besser: Nachrichten durchnumerieren; Rückkoppelung gemäß Verbleibende Schwäche: Geheimer Schlüssel ist Gruppenschlüssel von 2 (oder mehr) Partnern Verbindlichkeit (1.1) ist daher nicht gewährleistet: A: Ich habe von B diese Nachricht erhalten ist weder beweisbar noch widerlegbar.

4 Asymmetrische Verschlüsselung ermöglicht Entscheidung für Geheimhaltung oder Authentizität oder beides. Beachte : Chiffrierung mit öffentlichem Schlüssel garantiert Geheimhaltung und Integrität, aber nicht Authentizität: Wenn Anna Herzliche Grüße von Deinem Bert dechiffriert, ist nicht gesichert, daß die Nachricht tatsächlich von Bert kommt.

5 Beachte : Für das RSA-Verfahren gilt wegen der Vertauschbarkeit von öffentlichem und privatem Schlüssel: Chiffrierung mit privatem Schlüssel (!) garantiert Authentizität und Integrität, aber nicht Geheimhaltung: Jeder kann die Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel dechiffrieren. Ergibt sich normaler Text, ist die Nachricht authentisch. Bemerkung: authentisch bedeutet hier von demjenigen, der den geheimen Schlüssel kennt (sofern nur einer ihn kennt). Herzliche Grüße von Deinem Bert stammt nur dann wirklich von Bert, wenn der für die Dechiffrierung verwendete öffentliche Schlüssel wirklich von Bert ist!

6 Beachte : Nicht jedes asymmetrische Verfahren erlaubt dies Vertauschbarkeit der Schlüssel ist Voraussetzung. Knapsack-Verschlüsselung (10.5.1) ist nicht geeignet: Blöcke M im Bereich [0,2 n 1 ] werden zu C = A M chiffriert; C kann aber viel größer als 2 n werden (Beispiel in !); damit gibt es in [0, max C] viele Zahlen, die keine gültigen Geheimtexte sind, für die es also keine Lösung von C = A M gibt, die also nicht als Klartexte betrachtet und mit dem geheimen Schlüssel chiffriert werden können.

7 RSA: E A [M] = mit dem öffentlichen Schlüssel von A chiffriertes M D A [M] = mit dem geheimen Schlüssel von A signiertes M Geheime und authentische Nachricht von A an B zwei Möglichkeiten: C = E B [ D A [M] ] M = E A [ D B [C] ] A B C dechiffrieren, dann verifizieren entspricht unterschriebenes Dokument in verschlossenem Kuvert A C = D A [ E B [M] ] M = D B [ E A [C] ] B entspricht Dokument in unterschriebenem, verschlossenem Kuvert

8 Digitale Unterschriften Reale Welt: Authentische Unterschrift unter Dokument reicht sofern untrennbar mit dem Text verbunden Im Rechner: Asymmetrische Verschlüsselung ist aufwendig Digitale Unterschrift (digital signature): A berechnet Hashcode H[M] (digest, hash code) nicht M, sondern nur H[M] wird mit D A signiert: D A [ H[M] ] heißt digitale Unterschrift von A unter M H ist eine Einbahn-Funktion, gewöhnlich eine Hash-Funktion mit einem Hash-Wert in der Größenordnung von 128 Bits.

9 Sichere Hash-Funktionen... H müssen so beschaffen sein, daß es unmöglich ist d.h. mit realistischem Rechenaufwand nicht leistbar zu gegebenem Hashwert x Werte m mit x = H[m] zu finden zwei Werte m, n zu finden, die den gleichen Hashwert haben Beispiele: MD5 (message digest 5, Rivest), 128-bit hash code SHA-1 (secure hash algorithm 1, NSA/NIST), 160-bit hash code

10 Authentische Nachrichtenübertragung A ( A, M, D A [ H[M] ] ) B überträgt Nachricht mit signiertem Hashcode empfängt (a,m,s) und verifiziert die Unterschrift durch Prüfung von H[m] = E a [s]?

11 Bedrohung der Geheimhaltung bei Verwendung signierter Nachrichten statt signierter Hashcodes: A (A, E B [D A [M]]) B wird von X abgefangen X (X, E B [D A [M]]) B dechiffriert E B [D A [M]], verifiziert D A [M] mit E X, erhält E X [D A [M]] = M!! und quittiert unbesehen mit X (B, E X [M ]) B

12 X (B, E X [M ]) B dechiffriert E X [M ], erhält damit M = E X [D A [M]], dechiffriert nochmals, verifiziert [D A [M]] und erhält damit M. Diese Verletzung der Geheimhaltung ist vermeidbar, wenn für Geheimhaltung und Authentizität verschiedene Schlüsselpaare eingesetzt werden.

13 Message Authentication Codes (MAC) ermöglichen Integrität und Authentizität bei öffentlicher Nachrichtenübertragung innerhalb einer Gruppe von 2 oder mehr Teilnehmern unter Verwendung eines geheimen Gruppenschlüssels K MAC = digitale Gruppenunterschift H K [M] mit parametrisierter Hashfunktion H K A (M, H K [M]) B empfängt (m,h) und verifiziert mit H K [m] = h? Z.B. H K [M] = letzter Block bei DES-Chiffrierung im CBC-Modus oder (schneller) H K [M] = H[K M K] mit MD5 o.a. oder.....

14 Digital Signature Standard (DSS) (NIST 1994) arbeitet mit Hash-Verfahren SHA-1 ( ) und mit asymmetrischen Chiffrier-Verfahren DSA RSA (Digital Signature Algorithm) DSA: Sicherheit basiert auf der Schwierigkeit, diskrete Logarithmen zu berechnen: welches x löst a x mod n = b? (vgl. Schwierigkeit eines Klartextangriffs auf C = M d mod n )

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