IT-Sicherheit Kapitel 13. Sicherheit

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1 IT-Sicherheit Kapitel 13 Sicherheit Dr. Christian Rathgeb Sommersemester 2013 IT-Sicherheit Kapitel 13 -Sicherheit 1

2 Einführung Internet Mail: Der bekannteste Standard zum Übertragen von s ist Internet Mail (definiert in RFC 822). Der Standard beschreibt eine nur im ASCII-Textformat und sieht keine Strukturierung des Inhalts vor. Messages consist of lines of text Der Transfer von Dateien ist dem -Client überlassen. 2

3 Einführung MIME: MIME steht für Multipurpose Internet Mail Extensions. Mit dem Standard RFC 1521 (MIME Part1) wurde eine Vereinheitlichung geschaffen. MIME ermöglicht das Aufteilen einer in beliebig viele Blöcke. (Multipart-Message) Jeder Block enthält einen Header in dem der Typ der darin enthaltenen Daten angegeben wird. Inhaltstypen können beispielsweise ASCII-Text oder auch Dateien sein. 3

4 Einführung Clientbasierte -Absicherung: Verschlüsselung oder Signieren kann mithilfe eines -Clients durchgeführt werden. Microsoft Outlook, Lotus Notes, Novell Groupwise, etc. bieten verschiedene Kryptofunktionen. Zusätzliche Features (Smartcard-Anbindung, Gruppenverschlüsselung, ECC-Unterstützung) können über Plugins hinzugeschaltet werden. Einige Lösungen lagern die Kryptofunktionalität in ein separates Softwaremodul aus, welches sich zwischen -Client und Mail- Server schaltet (= Krypto-Client-Proxy). 4

5 Einführung Serverbasierte -Absicherung: An den Mail-Server schließt sich eine spezielle Komponente an, das -Krypto-Gateway (= ECG). Dieses Gateway ist für das Verschlüsseln oder Signieren von s zuständig. Nachdem ein User die an den Mail-Server sendet, lässt sich der Mail-Server die Daten verschlüsseln bzw. signieren vom ECG, bevor sie verschickt wird. 5

6 Einführung Nachteile der Serverbasierten -Absicherung: Auf der Teilstrecke zwischen -Client und Mail-Server wird die nicht verschlüsselt. Der User ist nicht Herr seines eigenen privaten Schlüssels. Er liegt beim ECG. Digitale Signaturen verlieren daher ihren Sinn. 6

7 Einführung SMTP: Der Transport von s über das Internet geschieht mit SMTP (= Simple Mail Transfer Protocol). SMTP leitet eine von einem Mail-Server zum anderen. Abholen von s: Das Abrufen einer von Mail-Server geschieht meist mit POP (= Post Office Protocol) oder mit dessen Nachfolger IMAP (= Internet Message Access Protocol). Beide Protokolle sind dafür geschaffen, eine Anfrage an einen Mail-Server zu stellen und dort gespeicherte s herunterzuladen. 7

8 OpenPGP ist aus PGP (= Pretty Good Privacy) entstanden. PGP wurde von Phil Zimmermann erfunden. OpenPGP ist von der IETF standardisiert (RFC 2440). OpenPGP bietet Verschlüsselung und digitale Signaturen. Die Verschlüsselung erfolgt über ein Hybridverfahren. OpenPGP unterstützt Zertifikate im OpenPGP-Format; keine X.509 Unterstützung. 8

9 OpenPGP Algorithmen: Phil Zimmermann sah zunächst IDEA als symmetrisches Verschlüsselungsverfahren vor. Inzwischen wird auch 3DES, Safer, Blowfish und CAST unterstützt. Die verwendeten Hashfunktionen sind MD5, RIPEMD-160 und SHA-1. Zum Signieren wird RSA oder DSA verwendet. 9

10 Hybride Verschlüsselung: Der Sender A wählt einen zufälligen ephemeralen Schlüssel k mit dem die eigentliche Nachricht verschlüsselt wird. Betriebsmodus ist der Cipher-Feedback-Modus (= CFB). Anschließend wird der ephemerale Schlüssel mit dem öffentlichen RSA- oder ElGamal-Schlüssel des Empfängers B verschlüsselt. Verschlüsselung und digitale Signatur: Die hybride Verschlüsselung zum Schutz der Vertraulichkeit und die digitale Signatur zum Schutz der Nachrichtenauthentizität können kombiniert werden: Die Nachricht wird im Klartext signiert. Anschließend wird Klartext und Signatur verschlüsselt. 10

11 Vertraulichkeit: 11

12 Authentizität: 12

13 Vertraulichkeit und Authentizität: 13

14 Kryptografische Schlüssel in OpenPGP: Einmal-Sitzungsschlüssel Öffentliche Schlüssel Private Schlüssel Passphrase basierter geheimer Schlüssel Öffentliche und private Schlüssel: Jeder User darf mehrere Paare bestehend aus öffentlichem und privatem Schlüssel besitzen. Eine Methode um die Schlüssel zu identifizieren wird benötigt. Jeder User muss eine Datei mit den eigenen öffentlichen und privaten Schlüssel sowie eine Datei mit den öffentlichen Schlüsseln verwalten. 14

15 Öffentliche und private Schlüssel: Da jeder User mehrere öffentliche/ private Schlüssel besitzen kann, wird für jeden Schlüssel eine 64 Bit lange Identifikationsnummer erzeugt. Die 64 niederwertigsten Bits des öffentlichen Schlüssels dienen als Identifikationsnummer (pub mod 2 64 ), die Schlüssel ID. In PGP Nachrichten wird bei einer Verschlüsselung die Schlüssel ID des Empfängers mitgeschickt. Bei einer Signatur wird die Schlüssel ID des Senders mitgeschickt. 15

16 Aufbau einer PGP Nachricht: 16

17 Aufbau einer PGP Nachricht: Die Komponenten Sitzungsschlüssel und Signatur sind optional. Wird eine Nachricht nur verschlüsselt und nicht signiert, entfällt die Signatur-Komponente. Wird eine Nachricht nur signiert und nicht verschlüsselt, entfällt die Sitzungsschlüssel-Komponente. Die ersten 2 Bytes des Hashwertes dienen dazu, dass ein Empfänger vergleichen kann, ob er den richtigen privaten Schlüssel verwendet hat um den Sitzungsschlüssel richtig zu entschlüsseln. 17

18 Schlüsselbund: Jeder User speichert eine Datei mit den öffentlichen und privaten Schlüsseln. Diese werden in einer Tabelle mit folgenden Einträgen abgelegt: Zeitstempel - Schlüssel ID - Öffentlicher Schlüssel - Privater Schlüssel - User ID Zeitstempel: Das Datum, an welchem das Schlüsselpaar bestehend aus öffentlichen und privaten Schlüssel erzeugt wurde. Schlüssel ID: Die niederwertigsten 64 Bit des öffentlichen Schlüssels. Privater Schlüssel: Mit CAST, IDEA oder 3DES verschlüsselt abgelegt. Als Schlüssel wird ein SHA1-Hashwert einer über die Tastatur eingegebenen Passphrase gewählt, der anschließend sofort verworfen wird. User ID: Typischerweise die adresse. Es können jedoch mehrere Namen pro Schlüssel aufgeführt werden. User IDs können sich auch wiederholen bei mehreren Schlüsseln. 18

19 Schlüsselbund: Zeitstempel Schlüssel ID Öffentlicher Schlüssel Privater Schlüssel User ID ti Pubi mod 2 64 Pubi Enc(Passi, Privi) IDi Jeder User speichert auch eine Datei nur mit den öffentlichen Schlüsseln. Die Schlüssel werden in einer Tabelle mit folgenden wichtigen Einträgen abgelegt: Zeitstempel - Schlüssel ID - Öffentlicher Schlüssel - User ID 19

20 Senden einer Nachricht: 20

21 Empfang einer Nachricht: 21

22 Bewertung von OpenPGP: OpenPGP ist ein interessanter -Krypto-Standard; vor allem für Heimanwender und kleinere Firmeninstallationen geeignet. OpenPGP ist eine komplette Insellösung und ist nicht kompatibel zu X.509. Dadurch ist es kaum möglich, OpenPGP-Zertifikate für VPN, SSL oder im WLAN einzusetzen. Es können zwar OpenPGP-Zertifikate von einer CA signiert werden und somit ein hierarchisches Modell bilden. Für die Unterstützung von Smartcards im OpenPGP-Umfeld gibt es so gut wie keine Implementierung und keinen Standard. 22

23 S/MIME S/MIME steht für Secure MIME und ist derzeit der wichtigste Standard für sicherheit. S/MIME wurde in den neunziger Jahren von der US-Firma RSA Security entwickelt. Seit 1998 wird S/MIME innerhalb der IETF entwickelt (RFC 3851). Aktuelle Version: 3.2 (RFC 5751) S/MIME sieht Verschlüsselung und digitale Signatur vor. Verschlüsselung und Signaturberechnung können unabhängig voneinander durchgeführt werden. Verschlüsselung erfolgt über ein Hybridverfahren. 23

24 S/MIME S/MIME-Format: Das S/MIME-Format ist aus PKCS#7 abgeleitet und wird auch Cryptographic Message Syntax (= CMS) genannt. CMS ist in RFC 3852 standardisiert. CMS sieht für S/MIME zwei relevante Inhaltstypen (Content-Types) vor: SignedData EnvelopedData S/MIME-Verfahren: Verschlüsselung: 3DES (Pflicht), RC2, AES (empfohlen) Schlüsselaustausch: RSA (Pflicht), Diffie-Hellman (empfohlen) 24

25 S/MIME SignedData: signierte Nachricht aber Nachricht bleibt unverschlüsselt EnvelopedData: verschlüsselte Nachricht (Header bleibt unverschlüsselt); Key wird mit jeweiligen PubKeys der Empfänger verschlüsselt und mitgesendet S/MIME-Verfahren: Digitale Signatur: DSA, RSA (Pflicht) Hashfunktion: SHA-1 bei DSA, MD5 oder SHA-1 bei RSA Weitere Algorithmen sind optional: Skipjack, KEA, CAST, IDEA, Camellia, SEED, GOST, ECC-Verfahren Unterstützung von X.509v3-Zertifikaten und X509v2-CRLs. 25

26 S/MIME Bewertung von S/MIME: S/MIME hat sich als Standard etabliert und wird von zahlreichen -Clients unterstützt. Der einzige ernsthafte Konkurrent ist OpenPGP. S/MIME unterstützt X.509 und ist somit interoperabel; lässt sich mit SmartCards kombinieren. 26

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