Claudia Eckert. IT-Sicherheit. Konzepte - Verfahren - Protokolle. 9. Auflage DE GRUYTER OLDENBOURG

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1 Claudia Eckert IT-Sicherheit Konzepte - Verfahren - Protokolle 9. Auflage DE GRUYTER OLDENBOURG

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort V 1 Einführung Grundlegende Begriffe Schutzziele '."." Schwachstellen, Bedrohungen, Angriffe Bedrohungen Angriffs- und Angreifer-Typen Rechtliche Rahmenbedingungen Computer Forensik Sicherheitsrichtlinie Sicherheitsinfrastruktur 37 2 Spezielle Bedrohungen Einführung Buffer-Overflow Einführung Angriffe Gegenmaßnahmen Computerviren Eigenschaften Viren-Typen Gegenmaßnahmen Würmer Trojanisches Pferd Eigenschaften Gegenmaßnahmen, Bot-Netze und Spam Bot-Netze Spam Mobiler Code Eigenschaften Sicherheitsbedrohungen 82

3 VTfl Inhaltsverzeichnis Gegenmaßnahmen Mobile Apps, } 86 3 Internet-(Un-)Sicherheit Einführung Internet-Protokollfamilie, ISO/OSI-Referenzmodell Das TCP/IP-Referenzmodell Das Internet-Protokoll IP Das Transmission Control Protokoll TCP Das User Datagram Protocol UDP DHCPundNAT Sicherheitsprobleme Sicherheitsprobleme von IP Sicherheitsprobleme von ICMP Sicherheitsprobleme von ARP Sicherheitsprobleme von UDP und TCP Sicherheitsprobleme von Netzdiensten Domain Name Service (DNS) Network File System (NFS) Weitere Dienste Web-Anwendungen World Wide Web (WWW) Sicherheitsprobleme OWASP Top-Ten Sicherheitsprobleme Analysetools und Systemhärtung Security Engineering Entwicklungsprozess Allgemeine Konstruktionsprinzipien Phasen BSI-Sicherheitsprozess Strukturanalyse Schutzbedarfsermittlung Schadensszenarien Schutzbedarf Bedrohungsanalyse Bedrohungsmatrix Bedrohungsbaum Risikoanalyse Attributierung Penetrationstests 210

4 Inhaltsverzeichnis IX 4.6 Sicherheitsarchitektur und Betrieb Sicherheitsstrategie und Sicherheitsmodell Systemarchitektur und Validierung Aufrechterhaltung im laufenden Betrieb Sicherheitsgrundfunktionen Realisierung der Grundfunktionen Security Development Lifecycle (SDL) Die Entwicklungsphasen Bedrohungs- und Risikoanalyse Bewertungskriterien TCSEC-Kriterien Sicherheitsstufen Kritik am Orange Book IT-Kriterien Mechanismen Funktionsklassen Qualität ITSEC-Kriterien Evaluationsstufen Qualität und Bewertung Common Criteria Überblick über die CC CC-Funktionsklassen Schutzprofile Vertrauenswürdigkeitsklassen Zertifizierung Sicherheitsmodelle Modell-Klassifikation Objekte und Subjekte Zugriffsrechte Zugriffsbeschränkungen Sicherheitsstrategien Zugriffskontrollmodelle Zugriffsmatrix-Modell Rollenbasierte Modelle Chinese-Wall Modell Bell-LaPadula Modell Informationsflussmodelle Verbands-Modell Fazit und Ausblick 292

5 X Inhaltsverzeichnis 7 Kryptografische Verfahren Einführung Steganografie Linguistische Steganografie Technische Steganografie Grundlagen kryptografischer Verfahren Kryptografische Systeme Anforderungen Informationstheorie Stochastische und kryptografische Kanäle Entropie und Redundanz Sicherheit kryptografischer Systeme Symmetrische Verfahren Permutation und Substitution Block- und Stromchiffren Betriebsmodi von Blockchiffren Data Encryption Standard AES Asymmetrische Verfahren Eigenschaften Das RSA-Verfahren Elliptische Kurven Kryptografie (ECC) Grundlagen Einsatz elliptischer Kurven Kryptoanalyse Klassen kryptografischer Angriffe Substitutionschiffren Differentielle Kryptoanalyse Lineare Kryptoanalyse Hashfunktionen und elektronische Signaturen Hashfunktionen Grundlagen Blockchiffren-basierte Hashfunktionen Dedizierte Hashfunktionen Message Authentication Code Elektronische Signaturen Anforderungen Erstellung elektronischer Signaturen Digitaler Signaturstandard (DSS) Signaturgesetz Fazit und Ausblick 412

6 Inhaltsverzeichnis XI 9 Schlüsselmanagement Zertifizierung Zertifikate Zertifizierungsstelle Public-Key Infrastruktur Schlüsselerzeugung und -aufbewahrung Schlüsselerzeugung Schlüsselspeicherung und-vernichtung Schlüsselaustausch Schlüsselhierarchie Naives Austauschprotokoll Protokoll mit symmetrischen Verfahren Protokoll mit asymmetrischen Verfahren Leitlinien für die Protokollentwicklung Difne-Hellman Verfahren Schlüsselrückgewinnung Systemmodell Grenzen und Risiken Authentifikation Einführung Authentifikation durch Wissen Passwortverfahren Authentifikation in Unix Challenge-Response-Verfahren Zero-Knowledge-Verfahren Biometrie Einführung Biometrische Techniken Biometrische Authentifikation Fallbeispiel: Fingerabdruckerkennung Sicherheit biometrischer Techniken Authentifikation in verteilten Systemen RADIUS Kerberos-Authentifikationssystem Digitale Identität Smartcards Smartcard-Architektur Betriebssystem und Sicherheitsmechanismen Fallbeispiele Smartcard-Sicherheit 535

7 XII Inhaltsverzeichnis 11.2 Elektronische Identifikationsausweise Elektronischer Reisepass (epass) Personalausweis Universal Second Factor Authentication Registrierung eines U2F-Devices Login beim Web-Dienst Sicherheitsbetrachtungen U2F-Protokoll versus eld-funktion Trusted Computing Trusted Computing Platform Alliance TCG-Architektur TPM Sicheres Booten Physically Unclonable Functions (PUF) Einführung Einsatz von PUFs in Sicherheitsprotokollen Sicherheitsuntersuchungen von PUFs Zugriffskontrolle Einleitung Speicherschutz Betriebsmodi und Adressräume Virtueller Speicher Objektschutz Zugriffskontrolllisten Zugriffsausweise Zugriffskontrolle in Unix Identifikation Rechtevergabe Zugriffskontrolle Zugriffskontrolle unter Windows Architektur-Überblick Sicherheitssubsystem Datenstrukturen zur Zugriffskontrolle Zugriffskontrolle Verschlüsselnde Dateisysteme Encrypting File System (EFS) Systembestimmte Zugriffskontrolle Sprachbasierter Schutz Programmiersprache Übersetzer und Binder 698

8 Inhaltsverzeichnis XIII 12.9 Service-orientierte Architektur Konzepte und Sicherheitsanforderungen Web-Services Web-Service Sicherheitsstandards SAML Offene Fragen Sicherheit in Netzen Firewall-Technologie Einführung Paketfilter Proxy-Firewall Applikationsfilter Architekturen Risiken und Grenzen OSI-Sicherheitsarchitektur Sicherheitsdienste Sicherheitsmechanismen ' Sichere Kommunikation Verschlüsselungs-Layer Virtual Private Network (VPN) IPSec Überblick Security Association und Policy-Datenbank AH-Protokoll ESP-Protokoll Schlüsselaustauschprotokoll IKE Sicherheit von IPSec SSL/TLS Überblick Handshake-Protokoll Record-Protokoll Sicherheit von SSL/TLS Sichere Anwendungsdienste Elektronische Mail Elektronischer Zahlungsverkehr Sichere mobile und drahtlose Kommunikation Einleitung Heterogenität der Netze Entwicklungsphasen 859

9 XIV Inhaltsverzeichnis 14.2 GSM Grundlagen GSM-Grobarchitektur Identifikation und Authentifikation Gesprächsverschlüsselung Sicherheitsprobleme GPRS UMTS UMTS-Sicherheitsarchitektur Authentifikation und Schlüsselvereinbarung Vertraulichkeit und Integrität Long Term Evolution (LTE) und SAE EPCundLTE Interworking Sicherheitsarchitektur und Sicherheitsdienste Sicheres Interworking Funk-LAN (WLAN) Einführung Technische Grundlagen WLAN-Sicherheitsprobleme WEPundWPA lli Sicherheitsdienste (WPA2) X-FrameworkundEAP Bluetooth Einordnung und Abgrenzung Technische Grundlagen Sicherheitsarchitektur Schlüsselmanagement Authentifikation Bluetooth-Sicherheitsprobleme Secure Simple Pairing 948 Literaturverzeichnis 955 Abkürzungsverzeichnis 969 Index 979

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