ANGEWANDTE INFORMATIONSSICHERHEIT GEFAHREN UND RISIKEN

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1 ANGEWANDTE INFORMATIONSSICHERHEIT GEFAHREN UND RISIKEN Prof. Arno Wacker Angewandte Informationssicherheit Universität Kassel NetComData 30. September 2015 IT Security Day

2 Fachgebiet Angewandte Informationssicherheit Gegründet 2011 am Fachbereich Elektrotechnik/Informatik Leitung: Drei wissenschaftliche Mitarbeiter Ein Gastdoktorand und ein externer Doktorand Forschung IT-Sicherheitsmechanismen Schutz der Privatsphäre Klassische Kryptoanalyse Selbstdatenschutz CrypTool 2.0 [ ] MysteryTwister C3 [ ]

3 Wo lauern die Gefahren im (digitalen) Alltag Anmeldung (Authentifikation) Passwörter Smartcards Biometrie Kommunikation Websicherheit (HTTPS) bzw. Transportsicherheit (SSL/TLS) (Ende-zu-Ende-Sicherheit) Instant Messenger (Ende-zu-Ende) Ablage der Daten Speichern der Daten in der Cloud Verschlüsselte Festplatten - Universität Kassel - 3

4 Inhalt Grundlagen der Kryptographie Symmetrische und asymmetrische Kryptographie Hashfunktionen Authentifizierung Passwörter Smartcards Biometrie - Universität Kassel - 4

5 Grundlagen der Kryptographie Angewandte Informationssicherheit Gefahren und Risiken - Universität Kassel - 5

6 Symmetrische Kryptographie K Um sicher zu kommunizieren brauchen wir einen gemeinsamen Schlüssel! - Universität Kassel - 6

7 Symmetrische Kryptographie Eine vertrauliche Nachricht an Bob verschlüssele ich mit unserem gemeinsamen Schlüssel. Eine vertrauliche Nachricht für mich entschlüssele ich mit unserem gemeinsamen Schlüssel. K K Nachricht - Universität Kassel - 7

8 Asymmetrische Kryptographie Verschlüsseln Eine vertrauliche Nachricht für an Bob mich verschlüssele entschlüssele ich ich mit Bobs meinem öffentlichem privaten Schlüssel. Eine vertrauliche Nachricht für an mich Alice entschlüssele verschlüssele ich mit Alices meinem öffentlichem privaten Schlüssel. A B A B Nachricht Öffentlicher Schlüssel Privater/geheimer Schlüssel - Universität Kassel - 8

9 Asymmetrische Kryptographie Signieren Zum Unterschreiben verwende ich meinen privaten Schlüssel. Zum Überprüfen, ob die Nachricht von Bob kommt, verwende ich Bobs öffentlichen Schlüssel. Zum Überprüfen, Zum Unterschreiben ob die Nachricht von verwende Alice kommt, ich meinen verwende privaten ich Alices öffentlichen Schlüssel. Schlüssel. A B A B Nachricht Öffentlicher Schlüssel Privater/geheimer Schlüssel - Universität Kassel - 9

10 Asymmetrische Kryptographie Signieren + Verschlüsseln A Ich unterschreibe mit meinem privaten Schlüssel und verschlüssele anschließend mit Bobs öffentlichem Schlüssel. Eine vertrauliche Nachricht von Alice! Ich entschlüssele mit meinem privaten Schlüssel und überprüfe anschließend Alices Unterschrift mit ihrem öffentlichen Schlüssel. B A B Nachricht Öffentlicher Schlüssel Privater/geheimer Schlüssel - Universität Kassel - 10

11 Asymmetrische Kryptographie Zusammenfassung B Nachricht Nachricht B Nachricht Nachricht Verschlüsseln A A A Nachricht Nachricht A Nachricht Nachricht Signieren B B A B Nachricht Nachricht B A Nachricht Nachricht Verschlüsseln + Signieren Öffentlicher Schlüssel Privater/geheimer Schlüssel - Universität Kassel - 11

12 Public Key Infrastructure (PKI) Zertifikate A A Zunächst generiere ich mir ein Schlüsselpaar. Den öffentlichen Schlüssel lasse ich nun von der CA unterschreiben. Der unterschriebene öffentliche Schlüssel ist mein Zertifikat. Hier ist mein Personalausweis. A Identifikation bitte! OK! CA CA Das kann jeder mit dem wohlbekannten öffentlichen Schlüssel der CA überprüfen. CERTIFICATION AUTHORITY - Universität Kassel - 12

13 Kryptographische Hash-Verfahren Nachricht Kompression Eingabe: beliebige Länge Ausgabe: feste Länge #Hash# Ein-Weg Funktion, d.h. es ist unmöglich eine Nachricht zu einem Hash zu berechnen zu einer Nachricht eine Zweite mit dem gleichen Hash zu berechnen zwei Nachrichten mit gleichem Hash zu berechnen Fingerabdruck der Daten - Universität Kassel - 13

14 CrypTool 2.0 Kryptographie für Jedermann - Universität Kassel - 14

15 Authentifizierung Angewandte Informationssicherheit Gefahren und Risiken - Universität Kassel - 15

16 Authentifizierung Wichtigster Schritt im Umgang mit IT Beweis, dass man wirklich ist, wen man vorgibt zu sein Binäres Ergebnis: Zugang erlaubt/verwehrt Allgemeine Methoden (für Menschen) Wissen Haben Sein - Universität Kassel - 16

17 Authentifizierung mittels Passwörter Meistbekannte und meisteingesetzte Authentifizierungsmethode Kostet nichts Einfach Ideale Eigenschaften Etwas, was man selbst kennt (Wissen) Es kann keiner erraten (auch nicht mit unbegrenzten Ressourcen) Ein Computer kann es überprüfen Sicherheit Häufig das schwächste Glied in der IT-Sicherheit Ideale Eigenschaften in der Realität so gut wie nicht erreichbar - Universität Kassel - 17

18 Authentifizierung mittels Passwörter Welcome, alice! Access granted. alice:secret42 OK 5ce06e46867de b667f1c20 alice: bob: carol: 5ce06e46867de b667f1c20 5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99 827ccb0eea8a706c4c34a16891f84e7b - Universität Kassel - 18

19 Angriffsvektoren alice:secret42 Brute-force Kommunikation Social Engineering alice: bob: carol: 5ce06e46867de b667f1c20 5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99 827ccb0eea8a706c4c34a16891f84e7b DB-Zugriff (Hacker) - Universität Kassel - 19

20 Schutzmaßnahmen alice:secret42 Brute-force Kommunikation Social Engineering alice: bob: carol: 5ce06e46867de b667f1c20 5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99 827ccb0eea8a706c4c34a16891f84e7b DB-Zugriff (Hacker) - Universität Kassel - 20

21 Hauptproblem für gute Passwörter: der Mensch Menschen können keinen echten Zufall generieren Passwörter mittels Regeln (mindestens 8 Zeichen etc.) Passphrase (Ein vollständiger Satz) Zufällig generiert Nutzbarkeit Sicherheit Menschen wollen/können sich nicht viele Passwörter merken Wiederverwendung des gleichen Passwords Vergessen von Passwörter Ergebnis: Verwendung des gleichen, schwachen Passworts für alle Dienste - Universität Kassel - 21

22 Serverseitige Passwortspeicherung und -überprüfung Speichern im Klartext Verschlüsselt speichern Speichern der Hashwerte Server speichert nur y=h(<passwort>) Beim Anmelden prüft der Server h(<eingegebenes Passwort>)?= y Speichern von Salted Hashwerte Server erzeugt Zufallswert s und berechnet y=h(<passwort>, s) Server speichert das Paar (s,y) Beim Anmelden prüft der Server h(<eingegebenen Passwort>, s)?= y - Universität Kassel - 22

23 Angriffe auf Passwörter Annahmen Passwortlänge: 8 Zeichen 128 Symbole/Zeichen Benutzerdatenbank mit 1024 Nutzer (2 10 ) Angreifer nutzt Wörterbuch mit 1 Million Einträgen (2 20 ) Gesuchtes Passwort ist zu 25% im Wörterbuch (aus Erfahrung) Nur Berechnungen von Hashfunktionen zählen Unterscheidung von 4 Fällen A: Finde ein bestimmtes Passwort ohne Wörterbuch B: Finde ein bestimmtes Passwort mit Wörterbuch C: Finde irgendein Passwort ohne Wörterbuch D: Finde irgendein Passwort mit Wörterbuch insgesamt = 2 56 Möglichkeiten - Universität Kassel - 23

24 Beispiel (A): Ein bestimmtes Passwort finden ohne Wörterbuch Ohne Verwendung von Salt Vorberechnete Hashwerte liegen vor: sofort (Hash in Google) Vorberechnete Hashwerte liegen nicht vor: 2 56 /2 = 2 55 Mit Verwendung von Salt Vorberechnung bringt nichts, daher 2 56 /2 = 2 55 Es ist unrealistisch anzunehmen, dass kein Wörterbuch verwendet wird. - Universität Kassel - 24

25 Beispiel (B): Ein bestimmtes Passwort finden mit Wörterbuch Ohne Verwendung von Salt Vorberechnete Hashwerte liegen vor: sofort (Google) Vorberechnung aller Einträge aus dem Wörterbuch: 2 20 Mit Verwendung von Salt Salt ist bekannt (steht in der Nutzerdatei) Arbeitsaufwand: (255 ) 2 55,6 - Universität Kassel - 25

26 Beispiel (C): Ein beliebiges Passwort finden ohne Wörterbuch Ohne Verwendung von Salt Im Schnitt 2 55 Hashberechnungen Jede Hashberechnung wird mit jedem Eintrag in der Nutzerdatenbank verglichen Arbeitsaufwand: 2 55 /2 10 = 2 45 Mit Verwendung von Salt Man muss für jeden Eintrag aus der Nutzerdatenbank eine dedizierte Hashberechnung durchführen Arbeitsaufwand: 2 55 Es ist unrealistisch anzunehmen, dass kein Wörterbuch verwendet wird. - Universität Kassel - 26

27 Beispiel (D): Ein beliebiges Passwort finden mit Wörterbuch Vorbemerkung Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eines der 1024 Passwörter in dem Wörterbuch ist, ist Ohne Verwendung von Salt Wenn Hashes vorliegen: sofort (Google) Wenn Hashes nicht vorliegen, dann hashe alle Passwörter aus dem Wörterbuch und vergleiche: 2 20 Optimiert: 2 19 /2 10 = 2 9 (Vergleiche immer mit allen 1024) Mit Verwendung von Salt Für jeden Eintrag der Nutzerdatenbank wird das gesamte Wörterbuch durchsucht In jedem Schritt müssen 2 20 Wörter gehasht werden (mit dem korrekten Salt) Wahrscheinlichkeit ¼ enthalten und somit mit ¾ nicht enthalten Allgemeiner Arbeitsaufwand: 2 1 Wörterbuch / Wahrscheinlichkeit = / < Universität Kassel - 27

28 Ergebnis & Schlussfolgerung Mit Wörterbuch Ohne Salt Mit Salt Bestimmtes Passwort max ,6 Beliebiges Passwort max Serverbetreiber muss Sicherheit der Datenbank gewährleisten Unbedingt Salt verwenden Gute Hashfunktion und standardisierte Mehrfachhashes anwenden Benutzer muss sicheres Passwort wählen Länge: 10 Zeichen und mehr Nicht im Wörterbuch enthalten Passphrase oder zufällig Problem: Wie soll man sich das merken? - Universität Kassel - 28

29 Lösung: Password Safes Ablage für (alle) Passwörter Eine Art Geldbeutel für Passwörter Verschlüsselt Ein gutes (!!) Masterpasswort benötigt Sichere Passwörter Integrierte Zufallsgeneratoren Passwortzeichen konfigurierbar Beliebige Länge Anzeige der Passwortstärke Zusatzinformationen (z.b. Benutzername) Komfortabel Automatische Eingabe möglich Über Zwischenablage Verfügbar für verschiedene Betriebssysteme und Smartphones (mobil) Fazit: Unterschiedliche und sichere Passwörter für jeden genutzten Dienst sind möglich! - Universität Kassel - 29

30 Authentifizierung mittels Smartcard Smartcards speichern kryptographische Schlüssel führen Berechnungen durch sind gegen physikalischen Einbruch gesichert geben ihre Geheimnisse nicht (freiwillig) heraus Schwächen Teuer Nicht immer dabei Sicherheit PIN,R h K (R) Alice Der kryptographische Schlüssel muss dem Server bekannt sein Die Karte authentifiziert sich, nicht der Nutzer ( Nutzung einer PIN) R h K (R) - Universität Kassel - 30

31 Authentifizierung mittels Biometrie Funktionsweise Biometrische Daten werden erfasst und mittels gespeicherten verglichen Keine exakte Prüfung, sondern nur markante Merkmale Technologien: Fingerabdruck, Iris, Handflächen etc. Schwächen Funktioniert bei einigen Menschen nicht oder nur selten (insult rate) Fehlerkennung möglich (fraud rate) Teuer Sicherheit Biometrische Eigenschaften können nicht geändert werden, wenn einmal kompromittiert! Häufig sind biometrische Eigenschaften nicht geheim Beispiel: Fingerabdrucksensoren auf Laptops können meistens umgangen werden - Universität Kassel - 31

32 Zusammenfassung Passwörter sind die einfachste, aber auch die schwächste Methode Aufgrund geringer Kosten trotzdem stark verbreitet Empfehlung für Passwörter Verwendung von >10 zufälligen Zeichen Unterschiedliche Passwörter für unterschiedliche Dienste Handhabung durch Passwordsafes (z.b. KeePass) Keine bekannten Informationen für die Passwort vergessen -Funktion Serverbetreiber müssen unbedingt Salt verwenden Zwei-Faktoren Authentifizierung verwenden Kombination aus zwei Methoden (z.b. Haben + Wissen) - Universität Kassel - 32

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Arno Wacker - Universität Kassel - 33

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