Analyse von Authentisierungs- Verfahren für Online Accounts

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1 Eberhard-Karls-Universität Tübingen Fakultät für Informations- und Kognitionswissenschaften Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik Arbeitsbereich für Theoretische Informatik / Formale Sprachen Diplomarbeit Informatik Analyse von Authentisierungs- Verfahren für Online Accounts Il-Hyun Kim 15. Februar 2012 Betreuer Prof. Dr. Klaus Reinhardt Dr. Bernd Borchert

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Thema und Ziel Vorgehensweise Übersicht von Authentisierungsverfahren Grundlagen Authentisierung Authentifizierung Sichere Übermittlung von Daten Arten von Angriffen Brute-Force Angriff Phishing Trojaner Man-in-the-Middle Angriff Replay-Angriff Qualität der Angriffe Sicherheitsrisiken Methoden der Authentisierung Authentisierung durch Wissen (something you know) Authentisierung durch Besitz (something you have) Authentisierung durch persönliches Merkmal (something you are) Authentisierung über jemanden, den man kennt (somebody you know) Authentisierungsverfahren Wissen Passwortverfahren PIN-Verfahren indizierte PIN-Verfahren (ipin) Sicherheitsfrage Zwei-Schritte Abfrage durch Kombination mit verschiedenen Passwort-Verfahren Einmalpasswörter Fazit Wissen Besitz RSA SecurID Token USB-Device IBM Zone Trusted Information Channel (ZTIC)

3 3.2.4 Fazit Besitz Onlinebankingverfahren als Authentisierungsverfahren für Online Accounts Papier TAN-Verfahren für Online Account Authentisierung Einmal-PIN Liste indizierte Einmal-PIN Liste Indizierte Einmalpasswortliste mit Schutz vor Man-in-the-Middle Angriffe indirekt indizierte Einmal-PIN Liste indirekt indiziertes Bild-Einmal-PIN-Liste Linien-PIN Cardano-PIN Visuelle-PIN Permutations-PIN Bildpasswort-PIN TAN-Generatoren für Online Account Authentisierung etan / Token etan-plus / BW-Bank TAN-Generator TAN manuell optic (Flickering)/chipTAN comfort Fazit Onlinebankingverfahren als Authentisierungsverfahren für Online Accounts Zwei- Wege-Kommunikation Authentifizierung mtan, smstan ekaay Google Sesame ekaaypin mit Zwei-Wege-Kommunikation Authentifizierung Fazit Zwei-Wege-Kommunikation Zwei-Faktor-Authentifizierung HBCI-1, HBCI-2, HBCI-3 (Secoder) step verification Internetpassport npa ekaaypin NFC-Foto-TAN Sichere Fenster Schlüsselkarte Fazit Zwei-Faktor-Authentifizierung

4 7 Symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Passwörter Low-Tech Verfahren High-Tech Verfahren Surjektive Substitution Papier-TAN Verfahren als symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung indirekt indizierte Einmal-PIN Liste indirekt indizierte Einmal-Bild -Liste Linien-PIN Visuelle-PIN TAN-Generatoren als symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Fazit Symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Klassifizierung von Authentisierungsverfahren Single Sign On Identity Management Identität Techniken für SSO Kerberos SSO Verfahren OpenID Shibboleth Liberty Alliance Project Facebook Connect (FB Connect) Microsoft Windows Live ID (ehemals.net Passport) Windows CardSpace (ehemals InfoCard) Mozilla BrowserID Unterschiede und Gemeinsamkeiten von SSO Verfahren Fazit SSO Authentisierungsverfahren im Vergleich Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit Authentisierungsverfahren auf einem Blick Schlusswort Literaturverzeichnis Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Erklärung

5 1 Einleitung Ein Benutzer des Internets kann heute auf vielfältige Dienste zugreifen wie: Kommunikation ( s, Soziale Netzwerke wie Facebook) Freizeit (Onlinespiele wie World of Warcraft, Cultures Online) Geschäfte (Online Banking, Amazon, ebay) Ämter (egovernment) Das Verwenden eines Dienstes durch einen Benutzer sollte sicherstellen, dass sowohl der Dienst als auch der Benutzer ihrer angegebenen Identität entsprechen. So besitzt beispielsweise ein Benutzer Zugangsdaten, welche nur ihm und dem Dienst bekannt sind und mit welchen er sich dem Dienst gegenüber ausweist, also sich dem Dienst gegenüber authentisiert. Die verbreiteteste Form der Authentisierung für Online Accounts ist die Abfrage über eine eindeutige Benutzerkennung und ein dazugehöriges Passwort. Die meisten Onlinedienste bieten diese Art der Authentisierung an, da sie die Möglichkeit der schnellen Einrichtung und sofortige Nutzung des Dienstes ermöglicht, sowie auf die breite Akzeptanz der Benutzer trifft. Während den Anfängen des Internets war eine solche Authentisierung vielleicht sicher genug, aber mit der fortschreitenden Technik stehen heutzutage viele Methoden zur Verfügung stehen, um an das Passwort und zugehöriger Benutzerkennung zu gelangen. Authentisierungsverfahren scheinen damit nicht Schritt gehalten zu haben. Die Benutzer wollen sich schnell und komfortabel einloggen und sie scheinen sich an Passwörter gewöhnt zu haben. Das mag vor 20 Jahren noch in Ordnung gewesen sein. Doch heutzutage besitzt man mehrere Accounts und man wird von einer Passwortflut regelrecht erschlagen. Diese alle zu merken wird immer schwieriger und die Benutzer benutzen entweder nur noch ein Passwort für alle Accounts (was gefährlich für alle Online Konten sein kann, wenn ein Konto gehackt wurde) oder entwickeln Systeme um sich alle Passwörter merken zu können, die schon an kryptologische Verfahren erinnern können. 1.1 Motivation Das World Wide Web ist 20 Jahre alt geworden und seit der Entstehung des Internets brauchte man immer einen Weg um sich für bestimmte Dienste zu authentisieren, angefangen mit der . Die einfachste und schnellste Methode zu der Zeit war eine eindeutige Benutzerkennung und ein dazugehöriges Passwort. Damals waren die Nutzer und Dienste übersichtlicher und die Technik noch nicht so weit entwickelt, so dass ein achtstelliges Passwort noch als sicher galt. Doch seit den 90er Jahren gibt es in Deutschland ca. 50 Millionen Internetnutzer [Wilkens, 2010]. Da viele Menschen in Deutschland schon mehrere Accounts besitzen (z.b. eine oder mehrere Accounts, ein Account bei Facebook, Amazon, ebay, Onlinebanking), müssen sie sich dafür anmelden und private Daten wie Name und Adresse angeben. Mit der Zeit wurde der Datenhunger der verschiedenen Dienste immer größer und neben dem Namen werden auch weitere sensible Daten verlangt, wie Geburtstage, Kreditkartennummer oder sonstige Bankdaten. Doch zusätzliche Accountsicherheit bieten meist nur Dienste an, die offensichtlich mit sensiblen Daten zu tun haben, wie Onlinebanking. Und in diesem Fall beschränkt man sich nur auf den Schutz von Transaktionen während einer Überweisung. Der Account an sich ist in vielen Fällen immer noch nur mit einem Passwort geschützt. Diese können heutzutage aber sehr leicht abgehört werden. Laut Polizeistatistik beträgt rund 38 Prozent der Fälle für Computerkriminalität das Ausspähen und Abfangen von Daten und der Betrug mit Zugangsberechtigungen [lis/afp/dpa, 2011]. Man sollte aber mit einer hohen Dunkelziffer rechnen, da wahrscheinlich viele Fälle nicht zur Anzeige gebracht werden. Da Banken um ihren Ruf fürchten, 4

6 sind zuverlässige Zahlen in dem Bereich nicht bekannt und auch in der Spielebranche werden wohl viele gehackte Online Accounts nicht zur Anzeige gebracht. Sucht man aber im Internet nach Kaufmöglichkeiten für virtuelles Gold von Onlinespielen, so kann man dort sehr leicht viele Angebote finden. Es ist ein lukratives Geschäft daraus geworden 1. Dabei werden die Betreiber der Dienste und auch die Benutzer in die Pflicht genommen, sichere Passwörter zu benutzen und sie regelmäßig zu ändern, sowie Antivirenprogramme und Firewalls zu installieren. Aber da eine regelmäßige Änderung von sicheren Passwörtern den meisten Kunden zu anstrengend ist (man möchte nicht alle 14 Tage ein neues sicheres Passwort ausdenken), wird dies auch von Serverbetreibern meist nicht verpflichtend vollzogen, wie es z.b. bei Arbeitsplätzen der Fall ist. Dabei sind Schadprogramme im Internet in großen Mengen vorhanden und so ist jeder 14. Download mit dem Internet Explorer eine Malware [Haber, 2011]. Es ist auch ein sehr lohnendes Geschäft, da der gläserne Kunde wohl nun Wirklichkeit geworden ist und man bereitwillig Daten weitergibt um Accounts zu eröffnen und dessen Dienst benutzen zu können. So scheinen Nachrichten über Facebook und Apples IPhone, die im großen Umfang Daten sammeln, keine großen Auswirkungen auf das Benutzerverhalten zu haben. Man scheint sich schon damit abgefunden zu haben und man opfert die Privatsphäre, damit man die Dienste nutzen kann. Doch gehackte Accounts können großen Schaden anrichten, auch wenn man denkt, das Anschauen alleine kann nicht schaden. Neben dem Verkauf von den Benutzerdaten und Informationen, was vielleicht mit etwas Glück in nur erhöhtem Spamaufkommen enden kann, könnten Hacker diese Informationen auch nutzen, um gezielte Phishingversuche zu unternehmen und so an noch sensiblere Daten zu gelangen. Auch ist der Verkauf von Nutzerdaten wie Kreditkartennummern sehr lukrativ und schadet die Wirtschaft sehr. So werden damit Mikrodienste z.b. für Onlinespiele bezahlt oder Onlinetickets bei Fluggesellschaften ersteigert und weiterverkauft. Der Schaden für Banken, Fluggesellschaften und Versicherungen durch Onlinebetrug kann jährlich in Milliarden gehen [Knoke, 2011]. Das Geschäft mit Kreditkartendaten und Adressen boomt und ein kompletter Kreditkartensatz ist im Internet für bereits für 1-2$ erhältlich [Welchering, 2011]. Deshalb wäre es empfehlenswert die Benutzer und Betreiber weiterhin über die Gefahren aufzuklären und dabei auch Alternativen zum bekannten Passwortverfahren zu entwickeln. 1.2 Thema und Ziel Das Thema der Diplomarbeit ist es, verschiedene Authentisierungsverfahren für Online Accounts zu analysieren. Dabei soll der Schwerpunkt der Arbeit auf Ablauf und mögliche Sicherheitsrisiken der Authentisierung liegen. Da aber auch Benutzerfreundlichkeit/Kosten und Account Recovery zur Authentisierung gehören, werde ich darauf auch am Ende jedes Verfahrens kurz eingehen und versuchen diese mit den anderen Methoden zu vergleichen. Ich werde nicht nur bereits existierende Methoden und Umsetzungen, sondern auch theoretische Ideen für Authentisierungen und neue Klassifizierungen, die auf die klassische Verfahren und Einteilungen basieren können, vorstellen. Das Ziel der Diplomarbeit wird es sein, Alternativen zum bekannten Passwortverfahren aufzuzeigen und einen Überblick zu schaffen, sie zu klassifizieren und zu vergleichen. 1 Innerhalb von 14 Tagen lässt sich Euro mit virtuellem Gold erwirtschaften und Euro mit Accounts [Schneider, 2011]. 5

7 1.3 Vorgehensweise In dieser Arbeit wird vorausgesetzt, dass die Daten auf den Servern sicher und verschlüsselt gespeichert sind und die Webseiten und Server entsprechend sicher implementiert und gewartet werden. So sollten Sicherheitsprobleme wie es z.b. bei Sony gab und man auf unverschlüsselte Passwörter und andere sensible Daten zugreifen konnte nicht auftauchen [amz/dapd/ap/reuters/dpa/afp, 2011]. Sollten nämlich die gespeicherten Passwörter Angreifern in die Hände fallen, dann wären auch noch so sichere Authentisierungsverfahren nutzlos. In meiner Arbeit werde ich bereits bekannte, experimentelle und theoretische Authentisierungsverfahren vorstellen. Dabei werde ich im nachfolgenden Kapitel kurz auf die theoretische Grundlagen für eine sichere Authentisierung vorstellen: Eine sichere Übertragung, Gefahren von Angriffen und Methoden der Authentisierung. Im dritten Kapitel stelle ich verschiedene Authentisierungsverfahren vor, die ich klassisch nach Wissen und Besitz einordne. Ich versuche sie auf ihre Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Kosten zu analysieren. Im vierten Kapitel werde ich Verfahren, die in erster Linie für Onlinebanking entworfen wurden, als Authentisierungsverfahren für Online Accounts vorstellen. Danach stelle ich weitere Möglichkeiten der Authentisierungen in jeweils eigenen Kapiteln vor: Die Zwei-Wege-Kommunikation und Zwei- Faktor-Authentifizierungen und Unterschiede zwischen Zwei-Faktor-Authentifizierung und werde anschließend im achten Kapitel die Authentisierungsverfahren entsprechend nach Unterschieden und Gemeinsamkeiten klassifizieren. Im neunten Kapitel möchte ich noch auf die Single Sign On (SSO) Authentisierungsverfahren für Online Accounts näher eingehen und verschiedene Möglichkeiten vorstellen. Ich werde dabei auf technische Details so gut es geht verzichten und mich mehr auf den Ablauf konzentrieren und wo man Risikofaktoren finden kann. Am Ende werde ich die Authentisierungsverfahren nach ihrer Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit vergleichen und tabellarisch auflisten und mit einem Schlusswort die Arbeit beenden. 6

8 1.4 Übersicht von Authentisierungsverfahren In der folgenden Tabelle habe ich die Authentisierungsverfahren zusammengefasst, die ich in dieser Arbeit näher betrachten werde. Wissen Besitz Single Sign On Passwort Einmal-PIN Shibboleth PIN Indizierte Einmal-PIN Libberty Alliance Project ipin Indizierte Einmal-PIN mit CAPTCHA Facebook Connect Sicherheitsfrage Indirekte indizierte Einmal-PIN Microsoft Windows Live ID 2-Schritte Abfrage Linien-PIN Windows CardSpace Cardano-PIN Mozilla Browser ID Bildpasswort-PIN Indirekt indizierte Bild Einmal-PIN Permutations-PIN Visuelle-PIN etan etan-plus RSA SecurID Token optic USB-Stick ZTIC Zwei-Faktor-Authentifizierung HBCI-1, HBCI-2, HBCI-3 2-step-verification Internetpassport npa NFC-Foto-TAN Schlüsselkarte Sichere Fenster Zwei-Wege-Kommunikation Authentifizierung mtan/smstan Google Sesame ekaaypin als Zwei-Wege-Kommunikation ekaay Tabelle 1: Übersicht von Authentisierungsverfahren 7

9 2 Grundlagen In diesem Kapitel möchte ich kurz auf ein paar Angriffsmethoden für Online Accounts eingehen und die grundlegenden Methoden vorstellen, die es für eine Authentisierung gibt. 2.1 Authentisierung Authentifizierung In dieser Arbeit geht es um Authentisierungsverfahren. Da man auf dem ersten Blick keinen Unterschied zwischen den Ausdrücken Authentisierungsverfahren und Authentifizierungsverfahren erkennen kann, möchte ich hier kurz auf den kleinen Unterschied eingehen. Im Englischen gibt es nur den Ausdruck Authentication und im Deutschen stammen Authentisierung und Authentifizierung vom gleichen griechischem Wort "authentikós" ab, das mit "echt" oder mit "Urheber" übersetzt werden kann [Hoeveler, 2010]. Der Unterschied zwischen den beiden Ausdrücken ist Minimal und der Duden schreibt für authentifizieren "beglaubigen, die Echtheit von etwas bezeugen" und authentisieren "glaubwürdig, rechtsgültig machen". Der feine Unterschied zwischen den beiden Wörtern ist, dass der Benutzer sich authentisiert und der Server den Benutzer authentifiziert. Ansonsten ist die Bedeutung das gleiche: Nämlich sich als Berechtigter zu identifizieren und Zugang zu Daten zu erhalten. Abbildung 1: Benutzer - Server Beziehung 8

10 2.2 Sichere Übermittlung von Daten In Abbildung 1 sieht man die vereinfachte Kommunikation zwischen einem Benutzer und dem Server. Dabei geht man davon aus, dass es zu keiner Beeinträchtigung während der Übermittlung der Daten kommt. Dies ist aber in der Wirklichkeit nicht möglich und bei der Übermittlung von Daten über das Internet kann es zu folgenden Beeinträchtigungen kommen [Hauck, 2003]: zufällige Störungen systematische Störungen (physikalisch bedingt) passive Beeinträchtigung (Abhören von Übertragungen, Speichermedien) aktive Beeinflussung (Fälschen von Daten, Übertragungen) Die ersten beiden Störungen sind mehr technischer oder physikalischer Natur. Für die letzten beiden Beeinträchtigungen kann die Kryptologie weiterhelfen. Sie hat die Aufgabe eine oder gleichzeitig mehrere der folgenden Anforderungen an die Datensicherheit zu gewährleisten: Geheimhaltung (soll das Lesen oder Abhören einer Nachricht verhindern) Authentifizierung (Identitätsbeweis, d.h. der Empfänger einer Nachricht sollte sicher sein, dass die Nachricht nicht von einem unbefugten Absender kommt) Integrität (Verhinderung der Beeinflussung einer Nachricht von Unbefugten) Verbindlichkeit (Absender kann nicht leugnen eine Nachricht abgeschickt zu haben) Die Kryptologie lässt sich dabei in zwei Teildisziplinen einteilen: Die Kryptografie und die Kryptoanalyse [Hauck, 2003]. Dabei ist die Kryptografie dafür zuständig, ein Verschlüsselungsverfahren zu entwerfen und die Kryptoanalyse untersucht, wie man das Verfahren brechen kann. In der Kryptografie gibt es dabei verschiedene Verfahren. Bekannte kryptologische Verfahren sind: DES (Data Encryption Standard) 3DES (Triple DES) AES (Advanced Encryption Standard) RSA (River-Shamir-Adleman) Diffie-Hellman Public Key Verfahren Die Sicherheit der Verfahren sollte dabei nicht von der Geheimhaltung des Verfahrens selbst abhängig sein, sondern nur vom Schlüssel. So sollte eine Verschlüsselung nicht zu brechen sein, selbst wenn man das Verschlüsselungsverfahren kennt. Dieses Prinzip wird Kerkhoffs'sches Prinzip [Kerckhoffs, 2011] genannt. Die Sicherheit sollte also nur von der Schlüssellänge abhängig sein. Das DES 2 Verfahren benutzt einen 54 Bit großen Schlüssel, was zu der Zeit 3 in der es entwickelt wurde lang genug war. Doch durch die rasante Entwicklung der Computer ist diese nicht mehr sicher genug. So verkürzte sich die Zeit um ein DES Schlüssel zu ermitteln während der DES Challenges von 96 Tage im Jahre 1997 auf 22 Stunden 1999 [Deep Crack, 2011]. Die Verschlüsselungsverfahren lassen sich durch die Anzahl der Schlüssel einordnen. Man kann eine Chiffrierung und Dechiffrierung entweder mit einem gemeinsamen geheimen Schlüssel oder mit zwei Schlüsseln, einem sogenannten öffentlichen und einem privaten Schlüssel, durchführen. Die 2 Data Encryption Standard

11 Verfahren werden Symmetrische (Klassisch) und Asymmetrische (Public Key) Verschlüsselung genannt. Für ein symmetrisches Verfahren wird ein Schlüssel benutzt, für ein asymmetrisches Verfahren werden zwei Schlüssel gebraucht. Bekannte symmetrische Verfahren sind: DES (benutzt eine Schlüssellänge von 56 Bit) 3DES (benutzt eine Schlüssellänge von 168 Bit) AES (kann eine Schlüssellänge von 128, 192 oder 256 Bit benutzen) Bekannte asymmetrische Verfahren sind: RSA (Schlüssellänge von 3072 Bit möglich) Diffie-Hellman Public Key Verfahren (Schlüssellänge von 3072 Bit möglich) Der Grund warum man Verfahren mit kürzerer Schlüssellänge wählt liegt meistens daran, dass eine Verschlüsselung damit schneller berechnet werden kann. Zurzeit gilt eine Schlüssellänge von 128 Bit Schlüssel als sicher. So ergeben sich damit 2,5* Schlüssel. Nimmt man also an, dass man Schlüssel pro Sekunde testen kann und 50% der Schlüssel getestet werden müssen, dann ergibt dies einen Aufwand von 1,25* Sekunden 4* Jahre. Doch lautet Moore's Gesetz, dass sich die Rechenleistung ungefähr alle Monate verdoppelt. Das könnte in der Zukunft dazu führen, dass diese Schlüssellänge nicht mehr sicher genug ist [Key size, 2011]. Man versucht aber auch die Sicherheit zusätzlich zu erhöhen, indem man verschiedene Verschlüsslungen hintereinander ausführt. In der Kryptologie wird der Absender Alice genannt und der Empfänger Bob. Der aktive Hacker wird Mallory genannt und die passive Lauscherin Eve. Später sind bei meiner Analyse von Authentisierungsverfahren Alice der Benutzer, Bob der Onlinedienst und der Hacker ein Angreifer. Abbildung 2: Darstellung von Sender, Hacker und Empfänger Symmetrische Asymmetrische Verschlüsselung Verschlüsselung Schlüssellänge in Bit DES X 56 3DES X 168 AES X 128, 192, 256 RSA X 1024 empfohlen Diffie-Hellman X 1024 empfohlen Tabelle 2: Verschlüsselungsverfahren 10

12 2.3 Arten von Angriffen In der Kryptoanalyse gibt es qualitative Unterschiede (in absteigender Reihenfolge): Vollständiges Aufbrechen (Schlüssel ist bekannt) Globale Deduktion (Nachricht ist ohne Kenntnis des Schlüssels entschlüsselbar) Lokale Deduktion (Es kann nur eine abgefangene Nachricht entschlüsselt werden) Dabei gibt es verschiedene Arten von Angriffen in der Kryptoanalyse [Kryptoanalyse, 2011]: Cyphertext-Only-Attack: Dem Hacker ist nur eine bestimmte Menge von verschlüsselten Daten bekannt. Mit diesen Informationen versucht er den Schlüssel zu finden. Known-Plaintext-Attack: Dem Hacker sind die verschlüsselten und die dazugehörigen entschlüsselten Daten bekannt. Chosen-Plaintext-Attack: Der Hacker hat Zugang zu beliebige verschlüsselte Daten die dazugehörigen entschlüsselten Daten. Brute-Force-Attack: Man probiert den gesamten Schlüsselraum durch um den Schlüssel zu finden. Angriffe mit Gewalt, Bestechung, Erpressung, Social Engineering (Phishing), Malware (Trojaner/Keylogger, Viren) o.ä. In der Praxis sind die letztgenannten Angriffe sehr erfolgreich. Durch das sogenannte Social Engineering, wie z.b. das einfache nachschauen von Passwörtern am Arbeitsplatz oder Phishings sowie durch Trojaner, Keylogger und sonstige Computerviren lassen sich schnell und einfach Passwörter herausfinden. Ein Angreifer kann verschiedene Methoden benutzen um Accountdaten zu erhalten. Da Hacker meist die einfachste Methode wählen, wird die Sicherheit von Authentisierungsverfahren in dieser Arbeit hauptsächlich auf bekannte passive (abhören über Trojaner, Keylogger und sonstige Malwares, Replay Angriff) und aktive Angriffsarten (Brute-Force, Social Engineering, Man-in-the-Middle) analysiert. Neben den Sicherheitsanalyse auf bekannte Gefahren werde ich auch Sicherheitsprobleme ansprechen, die durch neue technische Neuerungen entstehen könnten 4. Für die praktische Sicherheitsanalyse stelle ich nun die bekannten Angriffsarten näher vor Brute-Force Angriff Bei einem Brute-Force Angriff probiert man alle Kombinationen aus, die es für den Schlüssel bzw. Passwort geben kann. Irgendwann wird man dann die richtige Reihenfolge finden. Normalerweise dauert das aber sehr lange. Verbesserte Techniken, wie schnellere Prozessoren, Zusammenschließen von Rechenkapazitäten 5, größere Speicherkapazitäten usw. beschleunigen aber solche Angriffe und sollten daher nicht unterschätzt werden. Brute-Force-Angriffe kann man mit sogenannten Wörterbuch-Angriffen oder Rainbow Tables optimieren, damit man nicht alle Kombinationen ausprobieren muss und so schwache Passwörter schnell herausfinden kann. Bei Wörterbuch- Angriffen wird eine Passwortliste mit bekannten Passwörtern (oder einfach aus Wörtern aus einem Wortschatz) durchprobiert [Wörterbuchangriff, 2011]. Rainbow Table ist eine Datenstruktur, die eine schnelle und probalistische Suche nach einem Hashwert zugeordnetem Passwort ermöglicht. 4 Viren für Smartphones könnten z.b. in Zukunft eine ernste Gefahr darstellen. 5 Z.B. Cloud Computing. 11

13 Dies ist eine mögliche Methode um ausgespähte verschlüsselte Passwörter, die auf einem Server gespeichert sind, zu knacken. Abbildung 3: Hacker Mallory probiert alle Kombinationen für ein Passwort aus Phishing Phishing ist eine Variante des Social Engineerings. Das Ziel von Social Engineering ist es, über zwischenmenschliche Beeinflussung und Manipulation an unberechtigte Daten zu gelangen [Social Engineering, 2011]. So kann man Passwörter ausspähen, indem man einfach am Arbeitsplatz vorbeischaut und entweder heimlich über die Schulter schaut oder auch nach aufgeschriebenen Passwörtern sucht, die sich auf Zettel am Monitor usw. befinden. Eine beliebte Methode ist es auch sich als eine Autoritätsperson auszugeben, sei es am Telefon, per oder indem man sie auf der Straße einfach "interviewt". Das Wort Phishing könnte vom Password fishing bzw. Password harvesting fishing herkommen, d.h. das "Fischen von Passwörtern mit einem Köder" [Phishing, 2011]. Beim Phishing versucht man beispielsweise den Benutzer auf eine gefälschte Webseite zu locken und ihn mit einem Trick dazu zu bringen, seine Benutzerdaten wie Benutzername und Passwort einzugeben. Wenn man beim Phishingversuch das soziale Umfeld zuerst ausspäht und dann einen personalisierten Angriff macht, nennt man es Spear Phishing sprechen. Ein typischer Phishingversuch könnte in etwa so aussehen: 1. Mallory schickt an Alice eine gefälschte . Die hat meist die Aufmachung einer offiziellen Stelle wie die Polizei oder einer Firma, von der man die Daten gerne hätte, wie z.b. einer Bank. Gewöhnlich sind die s von der Aufmachung kaum von den Originalen zu unterscheiden und auch die Absendeadresse ist gefälscht. Abbildung 4: Mallory schickt eine Phishingmail an den Alice. 12

14 2. In der steht ein Link dabei und man wird darauf hingewiesen, dass man z.b. aus Sicherheitsgründen 6 einen Identitätsnachweis benötigt und dort alle nötigen Daten eingeben muss, damit man ihn verifizieren kann. In Abbildung 5 geht der Benutzer auf eine gefälschte Homepage, die wie eine offizielle Seite aussieht und gibt dort die Daten ein. Diese Daten werden dann an den Hacker zugeschickt. Abbildung 5: Alice besucht eine gefälschte Seite und gibt seine Daten ein, die an den Mallory weitergeleitet werden 3. Mallory kann sich mit diesen Daten als Alice gegenüber Bob authentisieren. Abbildung 6: Mallory gibt sich gegenüber Bob als Alice aus Es gibt auch abgewandelte Methoden, wie z.b. manipulierte Webseiten von offiziellen Onlinediensten, die dann anstatt zur richtigen Loginseite zu einer falschen führen, die die dort eingegebenen Daten an Mallory weiterleiten. Diese nennt man Cross Site Scripting (XSS) und durch Ausnutzen von Sicherheitslücken in Webanwendungen können damit auch Phishingangriffe gestartet werden [Cross-Site-Scripting, 2011] Trojaner Ein Trojaner oder auch Trojanisches Pferd ist ein Programm, dass sich als ein anderes (nützliches) Programm tarnt, aber eine andere Funktion erfüllt ohne Wissen des Benutzers. Der Trojaner gehört dabei zu der Familie der Malware 7 [Trojanisches Pferd, 2011]. Ein Trojaner kann z.b. ein Keylogger installieren. Ein Keylogger ist ein Programm, das heimlich im Hintergrund die Tastatureingaben 6 Weil man z.b. illegale Aktivitäten auf dem Benutzeraccount vermutet. 7 Malware ist dabei der Überbegriff für die verschiedenen Schadprogramme, die im Umlauf sind [Malware, 2011]. 13

15 aufzeichnet. Da Trojaner Programme sind, die installiert werden müssen, können sie nur über Wege auf dem Computer gelangen, über die man Daten auf dem Computer speichert. Das geht über Datenträger wie CD, DVD, USB Sticks oder Netzwerkverbindungen. Zwei übliche Methoden die Trojaner zu verbreiten sind E- Mails und Webseiten. So muss Mallory nicht unbedingt wie bei Phishingseiten eine gefälschte Webseite erstellen und Nutzer auf diese Seite locken, sondern er kann auch versuchen offizielle und harmlose Webseiten zu hacken und sie zu verändern, damit Internetsurfer, die diese Seite besuchen, einen Trojaner automatisch unbeabsichtigt runterladen. Abbildung 7: Mallory manipuliert eine Webseite mit einem Trojaner. Dieses sogenannte Drive-by-Download nutzt dabei Sicherheitslücken von Webbrowser aus [Drive-by- Download, 2011]. Abbildung 8: Alice installiert den Trojaner unwissentlich über einen Drive-by-Download auf seinen Rechner. Die andere beliebte Methode um einen Trojaner zu verbreiten ist, wenn Mallory an Bob eine verschickt und den Trojaner als eine harmlose Datei tarnt, die an der angehängt ist. Sie kann als Bild, gepacktes Dokument oder als Textdatei getarnt sein. Öffnet Alice die Datei, so wird dann unwissentlich ein Trojaner installiert (Abbildung 9). Abbildung 9: Mallory schickt eine mit einem angehängten Trojaner an Alice. 14

16 Wurde nun Alice mit einem Trojaner infiziert, so können z.b. Keylogger alle Tastatureinschläge speichern und sie an Mallory senden. So können Benutzernamen und Passwörter ausgespäht werden (Abbildung 10). Auch könnten Trojaner Screenshots vom Bildschirm machen und die Bilder an Mallory schicken. Abbildung 10: Alice verbindet sich mit Bob und die Zugangsdaten werden auch an Mallory gesendet. Mit den so erschlichenen Daten kann Mallory sich als Alice bei Bob authentisieren (Abbildung 11) Man-in-the-Middle Angriff Abbildung 11: Mallory loggt sich bei Bob ein. Bei einem Man-in-the-Middle Angriff befindet sich der Angreifer zwischen zwei Kommunikationspartnern und kann die Informationen abhören und manipulieren [MITM, 2011]. Eine Art aktives Abhören. Dabei können unsichere Verbindungen wie öffentliche WLANs als eine Plattform für solche Angriffe dienen. Mallory hängt sich zwischen Alice und Bob ein und manipuliert dabei die Daten, die von Alice an Bob geschickt werden und umgekehrt. Dabei spielt Mallory die Rolle des Bobs gegenüber Alice und Alice gegenüber Bob. So kann Mallory die abgehörten Benutzerdaten für eigene Zwecke benutzen. Abbildung 12: Mallory fängt die Kommunikation zwischen Alice und Bob ab und kann sie verändert an ihnen weitergeben. Diese Angriffsmethode kann auch für Phishing über Cross Site Scripting (XSS) benutzt werden. Dabei nutzt der Angreifer z.b. Sicherheitslücken auf Webseiten oder Browser aus um den Benutzer auf 15

17 seine Seite zu locken und dort die Eingabe des Benutzernamens und Passwortes abzuhören. Dabei merkt der Benutzer nicht, dass er auf eine Seite von Mallory anstatt des Onlinedienstes ist. Nachdem der Benutzer seine Daten eingegeben hat, gaukelt z.b. Mallory ihm vor, dass es einen Fehler gab. Gelingt Mallory die Session zwischen Alice und Bob zu klauen, dann ist damit Mallory möglich, sich als Alice auszugeben und ohne Probleme auf den Account einzuloggen. Solche Angriffe versucht man natürlich mit verschiedenen Methoden zu verhindern, wie z.b. verschlüsselte Übertragung, verschlüsselte Session, zeitlich begrenzt gültige Session und regelmäßige Überprüfung zwischen den beiden Kommunikationspartnern Replay-Angriff Bei einem Replay-Angriff belauscht Eve den Datenverkehr zwischen Alice und Bob und gibt sich später gegenüber Bob als Alice aus und benutzt die abgehörten Daten um sich zu authentisieren. Abbildung 13: Eve hört die gesendeten Daten zwischen Alice und Bob ab. Dabei sendet er einfach die kopierten abgehörten Daten unverändert an Bob. Abbildung 14: Eve gibt sich Bob gegenüber als Alice aus und sendet die abgehörten Daten an Bob Qualität der Angriffe Wendet man die qualitativen Unterschiede von den Angriffen der Kryptoanalyse auf die Authentisierungsverfahren an, so wäre z.b. das vollständige Aufbrechen, wenn das Passwort bekannt wäre und man damit unbegrenzt oft einloggen kann. Eine globale Deduktion bedeutet, dass man sich unbegrenzt oft in ein Account einloggen kann, ohne den Schlüssel zu kennen. Dies wäre z.b. durch fehlerhafte Implementierung möglich, wenn über Cookies oder URL Bezeichnungen Schwachstellen zu finden wäre, die es ermöglichen mit diesen Informationen sich auf Accounts einzuloggen, wie es z.b. bei LinkedIN der Fall war. So konnte man sich, nur mit Hilfe der abgefangenen Cookies und der Session ID, Zugang zu fremden Accounts verschaffen [Narang, 2011]. Mit einem erfolgreichen Replay Angriff könnte man eine globale Deduktion erreichen, d.h. auch ohne Wissen des Passworts unbegrenzten Zugang zum Account erhalten. Mit Hilfe von einem Man-in-the-Middle Angriff wäre es 16

18 möglich einmalig auf ein Account zuzugreifen zu können, indem er die Daten vom Benutzer zum Server abfängt. Das wäre mit der lokalen Deduktion vergleichbar. Ein Anfang um sich gegen die oben genannten globale oder lokale Deduktion zu schützen wäre das Nutzen eines sicheren Kanals zur Kommunikation, z.b. eine Zwei-Kanal-Kommunikation wie die SMS eines Handys. Angriffsarten Vollständiges Aufbrechen Globale Deduktion Lokale Deduktion Phishing X X Malware X X Man-in-the-Middle X X Brute-Force X X Replay X Tabelle 3: Qualität eines Angriffs Sicherheitsrisiken Wie wir gesehen haben, hat ein Angreifer verschiedene Möglichkeiten, um Zugriff auf einen Accountschlüssel zu erhalten. Die im späteren Kapiteln vorgestellten Authentisierungsverfahren werden nach den hier vorgestellten Sicherheitsrisiken R1.R5 überprüft. Es kann noch andere Angriffsmöglichkeiten geben, doch möchte ich in dieser Arbeit hauptsächlich auf die Möglichkeiten beschränken, die beliebt und einfach für Angreifer zu realisieren sind. So arbeiten Angreifer meistens nach Kosten/Nutzen-Faktor. Nach den folgenden Kriterien werden ich die Authentisierungsverfahren überprüfen: R1. Der Schlüssel (z.b. Passwörter): Wie einfach ist es, den Schlüssel mit Brute-Force Methoden herauszufinden? Man kann jeden Schlüssel mit Ausprobieren irgendwann herausfinden. R1 gilt als ausreichend sicher, wenn es dem Angreifer zu teuer werden würde um den Schlüssel mit Brute-Force herauszufinden. Teuer kann dabei die Zeit oder die Ressourcen bedeuten, die er benötigt, um den Schlüssel herauszufinden. R2. Der Benutzer und Besitzer des Schlüssels: Auch er kann Ziel des Angreifers sein. Dies geschieht meistens über Social Engineering wie z.b. Phishingversuche über s. Auch XSS Angriffe gelten hier dazu, wenn man sie über Tricks auf Webseiten leitet um damit Benutzerdaten zu erhalten. R2 gilt als ausreichend sicher, wenn eine Weitergabe des Schlüssels schwierig, für den Angreifer nutzlos oder zu teuer ist. Weitere Angriffsmöglichkeiten auf den Schlüssel bieten die Orte, wo er übertragen bzw. gespeichert wird. R3. Die Eingabe des Schlüssels: Der Angreifer versucht während der Eingabe Informationen über den Schlüssel zu erhalten bzw. zu manipulieren, so dass er am Ende Zugang zum Account erhalten kann. Das versucht er z.b. mit Hilfe von Trojanern wie Keyloggern. R3 kann als sicher gelten, wenn ein Angreifer nicht genügend Informationen (z.b. für Ciphertext-Only Angriffe) oder Zugang zum Account durch das einfache Abhören oder Manipulieren erhalten kann. R4. Übertragung des Schlüssels: Der Angreifer versucht während der Übertragung Informationen über den Schlüssel zu erhalten bzw. zu manipulieren. Dies kann durch Abhören oder Abfangen geschehen, indem Replay oder Man-in-the-Middle Angriffe eingesetzt werden. R4 kann als ausreichend sicher gelten, wenn ein Angreifer nicht genügend Informationen (z.b. für Ciphertext-Only Angriffe) erhalten kann oder Zugang zum Account durch einfache 17

19 Manipulationen erhält. Sollte ein Angreifer nur in der Lage sein, erfolgreiche Angriffe zu starten, wenn sie zeitgleich geschehen müssen, dann kann man R4 als ausreichend sicher ansehen, da solche Operationen meistens für Angreifer zu teuer sind. R5. Speicherorte des Schlüssels: Der Schlüssel kann an verschiedenen Orten aufbewahrt werden. So kann er auf einem Server gespeichert sein oder je nach Methode auch auf Listen, Tokens oder Smartcards. R5 kann gelten, wenn die Schlüssel so gut abgesichert sind, dass es einem Angreifer nicht möglich ist darauf zuzugreifen oder es ihm viel Mühe kosten würde. Meistens werden z.b. Server nur gehackt, wenn Sicherheitsvorkehrungen nicht eingehalten bzw. Sicherheitslücken nicht geschlossen wurden. In den meisten Fällen sollte man voraussetzen, dass die Schlüssel sicher aufbewahrt werden. Daher sollte R5 normalerweise für fast alle Authentisierungsverfahren als ausreichend sicher gelten. Doch in der Vergangenheit wurden leider schon genügend Fälle bekannt, in der Angreifer einfache Sicherheitslücken ausnutzten und so Kundendaten stehlen konnten. 2.4 Methoden der Authentisierung Möchte sich ein Benutzer auf sein Account einloggen, so muss er sich dem Onlinedienst gegenüber authentisieren. Der Onlinedienst authentifiziert den Benutzer und bestätigt die Echtheit oder die Zugangsberechtigung. Diese Bestätigung wird auch Autorisierung genannt. Im nächsten Kapitel werden bestimmte Authentisierungsverfahren und Möglichkeiten vorgestellt. In diesem Kapitel wird näher auf die Methoden der Authentisierung eingegangen. Es gibt hauptsächlich drei Möglichkeiten, wie sich ein Benutzer einem Onlinedienst gegenüber authentisieren kann [Authentifizierung, 2011]: Wissen, Besitz und Persönliche Merkmale Authentisierung durch Wissen (something you know) Der Benutzer weiß etwas um seine Identität nachweisen zu können. Dabei kann es sich z.b. um ein Passwort, PIN (Persönliche Identifikationsnummer) oder die Antwort auf eine Sicherheitsfrage sein. Eigenschaften dieser Methode sind: Das Wissen kann vergessen werden. Das Wissen kann vervielfältigt, weitergegeben und verraten werden. Das Wissen kann eventuell erraten werden (schwache PIN wie Geburtstage) Die Preisgabe von Wissen kann kompromittiert werden. 18 Abbildung 15: Benutzer kennt ein Geheimnis, dass nur er wissen kann, z.b. ein Passwort und authentisiert sich damit beim Onlinedienst.

20 2.4.2 Authentisierung durch Besitz (something you have) Der Benutzer besitzt etwas, was nur er haben kann und benutzt es um seine Identität nachzuweisen. Wie z.b. ein physischer Schlüssel im Form einer Chipkarte (Smartcard), Magnetstreifenkarte, RFID- Karte, USB-Stick oder Festplatte mit Passwort oder Schlüssel-Code, Zertifikat. Für Einmalpasswortverfahren kann man eine TAN-Liste oder Handys bei mtan benutzen und auch sogenannte Authentifikatoren. Eigenschaften dieser Methoden sind: Benutzer sollte den physischen Schlüssel immer bei sich tragen. Schlüsselherstellung kann Zeit (in manchen Fällen muss der Schlüssel verschickt werden) und Geld (Lesegeräte bzw. Herstellungskosten für den phsyischen Schlüssel wie eine RFID-Karte) kosten. Der Schlüssel kann verloren gehen. Der Schlüssel kann gestohlen werden. Der Schlüssel kann weitergegeben oder kopiert (wie TAN-Listen) werden. Der Schlüssel kann ersetzt werden. Der Schlüssel kann Daten speichern (z.b. bei Smarcard, RFID-Karten). Der Schlüssel kann sich selbst schützen und verändert werden (z.b. über Updates bei Smartcards). Abbildung 16: Benutzer besitzt einen schwer zu fälschenden Gegenstand, z.b. ein Ausweis und authentisiert sich damit beim Onlinedienst Authentisierung durch persönliches Merkmal (something you are) Der Benutzer authentisiert sich mit sich selber, z.b. mit einem biometrischen Merkmal wie ein Fingerabdruck. Weitere einzigartige körperliche Merkmale wäre das Gesicht, die Stimme, die Iris oder die Retina, die Handfläche bzw. Handlinienstruktur und die DNA. Die Handschrift wäre auch noch eine Möglichkeit, die ein persönliches Merkmal darstellen kann. Eigenschaften dieser Methode wären: Das Merkmal wird immer mitgeführt. Bestimmte Merkmale kann man nicht einfach weitergeben oder kopieren. In manchen Fällen ist eine Lebenderkennung empfehlenswert, da künstliche Fingerabdrücke hergestellt werden können. Merkmalerkennung benötigt spezielle Scanner, Technik oder Software. Merkmalerkennung kann zu Datenschutzproblemen führen, da die erfassten Merkmale verteilt und abgespeichert werden müssen. 19

21 Merkmalerkennung nicht 100%ig möglich, sondern nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit. Es kann zu einer fehlerhaften Erkennung (False Acceptance, die eingelesenen Daten werden fehlerhaft übermittelt) oder fehlerhaften Zurückweisung (False Rejection, die eingelesenen Daten werden fehlerhaft verglichen) führen. Persönliche Merkmale können sich mit der Zeit verändern. Persönliche Merkmale können nicht ersetzt werden. Benutzer, denen das persönliche Merkmal fehlt, können dieses Verfahren nicht benutzen. Abbildung 17: Benutzer besitzt biometrische Daten wie Fingerabdruck, Iris, DNA und authentisiert sich damit beim Onlinedienst. Zu den drei Methoden der Authentisierung ist neuerdings auch eine vierte hinzugekommen: Jemand den man kennt Authentisierung über jemanden, den man kennt (somebody you know) Der vierte Faktor für eine Authentifizierung wäre die Möglichkeit über jemand den man kennt [Brainard, Juels, Rivest, Szydlo, & Yung, 2006]. Durch die Popularität der sozialen Netzwerke ist es auch möglich sich über Bekannten einem Server gegenüber zu identifizieren. Sich über jemanden identifizieren zu lassen ist sehr alt und kann auf jeder Party vorkommen, wenn man einen Freund jemanden vorstellt. Möchte sich ein Benutzer auf einem Server authentisieren (Abbildung 18), dann kann er über einen anderen Kanal (z.b. Telefon) einen Freund kontaktieren (1.) und sich ihm gegenüber identifizieren (2.). Der Bekannte bestätigt seine Identität und fragt beim Server nach einem Passwort an (3.). Der Server bestätigt eine Beziehung zwischen den beiden und so erhält der Bekannte anschließend beispielsweise ein temporäres Passwort (4.), welches er weiterleitet (5.) und mit dem sich der Benutzer dann einloggen kann (6.). Eigenschaften dieser Methode wären: o Ein unabhängiger zweiter Kanal ist notwendig. o Gemeinsames Netzwerk ist notwendig. 20

22 o Der Server muss die Beziehungen unter den Benutzer kennen. Abbildung 18: Authentisierung über das soziale Netzwerk: Jemand bestätigt die Identität vom Besitzer beim Onlinedienst. Die letzte Methode ist aber eher sinnvoll, wenn man einen verlorenen Account zurückerhalten möchte oder wenn ein Verdacht besteht, dass der Account gehackt bzw. kompromittiert wurde. Dies wäre eine Alternative zur Geheimfrage und Antwort, wie man es normalerweise kennt. Für Online Accounts wären nur die ersten zwei klassischen Methoden interessant und Persönliche Merkmale wären als Sicherheitssysteme von Geräten sinnvoll. Weitere Formen der Authentisierung wären: Zwei-Faktor-Authentifizierung: Es werden zwei von den drei unterschiedlichen Methoden zur Authentisierung benötigt. Zwei-Kanal-Kommunikation: Es wird ein zweiter unabhängiger Kanal, wie ein Handy, zur Authentisierung benutzt. Vier-Augen-Prinzip: Es werden zwei unabhängige Personen zur getrennten Authentisierung benutzt. 21

23 Abbildung 19: Methoden der Authentisierung Eine Methode allein ist meistens nicht sicher genug, da sie fast immer eine Schwachstelle besitzen. Die drei verschiedenen Methoden könnten daher miteinander kombiniert werden und damit entsprechend die Sicherheit erhöhen. Durch die Kombinationen der Methoden können aber auch die Kosten 8 erhöht werden. 3 Authentisierungsverfahren In diesem Kapitel werde ich Authentisierungsverfahren vorstellen, die auf Wissen und Besitz beruhen. Dabei stelle ich klassische und auch theoretische Authentisierungsverfahren vor. In späteren Kapiteln werde ich TAN-Verfahren für Online Banking in Authentisierungsverfahren für Online Accounts umwandeln und darlegen, warum TAN-Verfahren auch für Authentisierungen von Accounts anwendbar sind und auch weitere Formen der Authentisierung wie Zwei-Wege-Kommunikation oder Mehrfaktorverfahren vorstellen. 3.1 Wissen Hier werde ich verschiedene Möglichkeiten vorstellen, wie man sich mit Hilfe von Wissen authentisieren kann. Das Wissen, was benötigt wird, ist meistens ein Passwort, Kennwort, Schlüsselwort, Codewort oder Passphrase Passwortverfahren Das Passwortverfahren gehört zu den ältesten Authentisierungsverfahren. Es ist augenscheinlich das einfachste und billigste Verfahren. Man kann damit schnell einen Account erstellen und die Kosten für den Benutzer und Administrator/Support sind auf dem ersten Blick auch gering: Man benötigt nur einen Benutzernamen und einen Passwort. 8 Wie z.b. die Zeit bis man sich eingeloggt hat bzw. Aufwand und Geld, bis man einen Account eingerichtet hat. 22

24 Ablauf: Der normale Ablauf ist im Prinzip auch sehr einfach: Der Benutzer übermittelt dem Onlinedienst seinen Benutzernamen und Passwort. Diese werden vom Onlinedienst mit dem gespeichertem Passwort in der Datenbank verglichen und ist es korrekt, dann darf sich der Benutzer einloggen. Abbildung 20: Klartextpasswortübertragung Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Mit diesem Verfahren ist das Ziel des Angreifers das Passwort. Für den Angreifer ergeben sich dabei verschiedene Angriffsmöglichkeiten, um an das Passwort zu kommen: Abbildung 21: Sicherheitsrisikofaktoren: Passwort, Benutzer, Übertragung, Speicherung 1. Passwörter: Passwörter können ein Sicherheitsrisiko sein, wenn sie zu einfach sind. So können einfach zu merkende Passwörter 9 leicht erraten werden. Angreifer können dabei versuchen zufällige Worte oder Wortfolgen durchzuprobieren. Sind Passwörter aber lang genug und bestehen aus einer großen Menge von zufälligen Zeichenfolgen, so kann es Brute-Force-Angriffe mit Wörterbuch-Angriffe erschweren. Darum sollten Passwörter nicht aus einfachen Zeichen- 9 Wie z.b. Na men oder einfache Wörter. 23

25 oder Ziffernketten (wie z.b. asdf, 1234) bestehen, da diese schnell durchprobiert werden können. Empfehlenswerte Passwörter besitzen mindestens 12 Stellen und bestehen aus möglichst vielen Zeichenarten, d.h. sind alphanumerisch, unterscheiden Groß- und Kleinschreibung und können Sonderzeichen erkennen. Die frühere Empfehlung von achtstelligen Passwörtern wurde durch die verbesserte Technik eingeholt [Information zum Datenschutz, 2011]. Doch solche Maßnahmen schützen nicht vor Brute-Force Angriffe. Sie verzögern nur die Zeit bis man das Passwort herausfindet. Erhöhen kann man zusätzlich die Passwortsicherheit, wenn man die Versuche begrenzt, sich auf ein Account einzuloggen oder regelmäßig das Passwort ändert. Neben dem statischem Passwort, das gleich bleibt, gibt es auch dynamische Passwörter, die sich verändern. Begrenzt man die Anzahl der Versuche um auf einen Account mit einem falschen Passwort einzuloggen auf drei Fehlversuche hintereinander, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass man das Passwort erraten kann: P = + * = Wobei a die Anzahl der Möglichkeiten für ein Passwort ist und der Angreifer die zwei bzw. drei benutzten Passwörter nicht nochmal ausprobiert. Besteht z.b. das Passwort nur aus Ziffern von 0-9 und aus 4 Stellen, so folgt daraus 10 * 10 * 10 * 10 = Kombinationen 10. Die Wahrscheinlichkeit das Passwort mit drei Versuchen zu erraten wäre dann P. Die Wahrscheinlichkeit lässt sich also verringern, wenn man die Möglichkeiten pro Stelle und die Länge des Passwortes erhöht. So wäre die Wahrscheinlichkeit bei einem 6- stelligen alphanummerischem Passwort: P = = Man kann das Risiko der schwachen Passwörter verhindern, indem man schon beim Einrichten des Accounts den Benutzer zwingt ein sicheres Passwort einzugeben. Der Benutzer kann dann bestimmte Wörter nicht benutzen, die man z.b. aus einer Tabelle vergleicht 11. Auch kann man eine Mindestlänge der Zeichenkette auf 12 festlegen. R1 wäre gegeben, wenn alle vorher genannten Bedingungen erfüllt sind: Mindestlänge, zufällige Folge von Symbolen aus einer großen Menge, begrenzte Anzahl von Fehlversuchen und regelmäßiges Wechseln des Passworts. So kann ein Angreifer keinen erfolgreichen Angriff starten, da er zu lange braucht. Aber selbst sichere Passwörter sind nicht sicher, wenn Benutzer selber Ziel von Angriffen sind. 2. Benutzer: Ein weiterer Sicherheitsrisikofaktor ist der Benutzer selbst. Es ist nicht leicht viele und wechselnde Passwörter zu merken, vor allem die keine Bedeutung haben, wie z.b. L&83r%!aD. Besitzt ein Benutzer mehrere Accounts, so kann es schwierig sein, sich alle Passwörter zu merken. Darum können sie aus einfachen Wörtern bestehen, aus dem sozialen Kontext bestehen, sehr kurz sein oder man benutzt für verschiedene Accounts das gleiche Passwort. Der Vorteil ist, der Benutzer kann sie sich dann einfacher merken, der Verlust durch Vergesslichkeit ist damit geringer und man kann auch Zeit sparen, da ein Benutzer entsprechend Zeit braucht, sich mit einem Passwort einzuloggen. Durch Social Engineering kann man den sozialen Kontext herausfinden. Man beobachtet das soziale Umfeld im Internet über soziale Netzwerke oder findet aufgeschriebene Passwörter am Computer. So 10 Also pro Stelle hat man 10 Möglichkeiten 11 Eine Tabelle, die schwache Passwörter beinhaltet, sozusagen ein Wörterbuch. 24

26 können Verwandte leicht an solche Passwörter gelangen. Da Passwörter auch kopiert und weitergegeben werden können, sind sie anfällig für Phishingangriffe. Dabei werden gezielt die Benutzer angegriffen. Einen sicheren Schutz gegen solche Angriffe gibt es nicht, außer den gesunden Menschenverstand und Wachsamkeit. So sollte man niemals Passwörter weitergeben, auch wenn man danach fragen sollte. Mitarbeiter, Administratoren usw. fragen niemals nach solchen Details. URLs von Homepages und Webformulare sollten genau überprüft werden, da die Webseiten auch gefälscht sein könnten. Doch durch die Verlinkungen zu anderen Netzwerken wie das "Like it" Button von Facebook oder die Möglichkeit sich über andere Webseiten darauf einzuloggen, können dadurch leicht Phishingseiten erstellt werden, die die Passwörter abhören. Eine alternative wären Abwandlungen zum klassischen Passwort-Verfahren, wie z.b. das Einmalpasswort-Verfahren, welches später näher erläutert wird. R2 ist nicht gegeben, da Passwörter leicht weitergegeben werden können und Angreifer ein großen Ideenreichtum an den Tag bringen, damit Benutzer ihre Passwörter weitergeben. 3. Übertragung: Eine weitere Angriffsfläche ist die Übertragung des Passworts beginnend mit der Eingabe. Trojaner 12 können die Passwörter während der Eingabe belauschen und weitergeben. Auch unverschlüsselte Übertragungen und Klartextübertragungen des Passwortes können leicht abgehört werden. Verschlüsselte Übertragungen können das Abhören verhindern, aber es wäre immer noch ein Replay Angriff möglich. Dies kann man verhindern, indem man eine Nonce 13 mit überträgt, mit der man erkennen kann, ob man diese Daten schon einmal verschickt hatte bzw. die nur zeitlich begrenzt gültig ist, wie z.b. eine SessionID. Um sicherzugehen, dass Übertragungen nicht manipuliert oder abgefangen werden, wie während eines Man-in-the-Middle Angriffs, können Verfahren wie Challenge-Response Authentisierung oder Zero-Knowledge-Beweise angewendet werden. Dabei werden die Passwörter nicht übertragen. Bei der Challenge-Response Authentisierung kann der Benutzer eine Aufgabe des Servers nur lösen, wenn er das Passwort kennt. Man kann dies mit dem symmetrischen oder asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren realisieren: Beim symmetrischen Verfahren sendet der Onlinedienst eine Zufallszahl w an den Benutzer und wird mit einer Einwegfunktion f und Passwort k verschlüsselt. c = (w) wird an den Onlinedienst zurückgeschickt und entschlüsselt. Kommt dabei w raus, dann wurde der Benutzer vom Onlinedienst authentifiziert. Dabei müssen der Benutzer und der Onlinedienst das Passwort kennen. Der Nachteil ist also, dass beide das Passwort kennen müssen und es auch eine Angriffsfläche für die Differenzielle Kryptoanalyse 14 bieten. Man kann deshalb auch das Verfahren mit der asymmetrischen Verschlüsselung benutzen, in der man anstatt eines Passwortes mit zwei arbeitet, mit dem öffentlichen und privaten Schlüssel des Public-Key Verfahrens. Dabei schickt dann Bob die verschlüsselte Zufallszahl w mit dem öffentlichen Schlüssel an Alice und die entschlüsselte Antwort mit dem geheimen Schlüssel wird zurückgeschickt. Dabei muss Bob nicht unbedingt die verschlüsselte Zahl schicken, sondern nur die Signatur einer Hashfunktion, die von Alice verifiziert wird. Da man aber 12 z.b. Keylogger 13 Nonce (used onle once) können zufällige Zahlen- oder Buchstabenkombinationen sein, die nach einmaliger Verwendung verworfen werden (z.b. eine Zufallszahl). 14 Man versucht über Differenzen von Klartextblöcken und Chiffretextblöcken den geheimen Schlüssel herauszufinden. 25

27 einen öffentlichen Schlüssel benutzt, könnte einem Angreifer dies als Grundlage für Chosen- Plaintext-Attack dienen. Abbildung 22: Challenge-Response Verfahren mit symmetrischer Verschlüsselung Auch der Zero-Knowledge-Beweis braucht keine Übertragung des Passwortes. Das Konzept wurde 1985 von Goldwasser, Micali und Rackoff eingeführt. Dabei ähnelt es dem Challenge- Response Verfahren mit der Public-Key Authentisierung. Der Zero-Knowledge-Beweis ist ein interaktives Beweissystem, bei dem der Benutzer das Geheimnis 15 kennt und der Onlinedienst nicht. Der Benutzer und der Onlinedienst führen ein Protokoll durch, bei dem der Benutzer dem Onlinedienst überzeugen kann, dass er das Geheimnis kennt. Ein Hacker könnte das nicht. Im Grunde geht das über ein Protokoll zwischen den beiden, in der der Onlinedienst an den Benutzer eine Aufgabe schickt, bei der es zwei Lösungen geben kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Benutzer die richtige Antwort schickt, obwohl der Benutzer das Passwort nicht kennt ist. Wiederholt man also n Mal das Protokoll, so ist die Wahrscheinlichkeit Wahrscheinlichkeit von 1- groß. So kann man nach n Aufgabenstellungen mit einer sicher gehen, dass der Benutzer tatsächlich der Benutzer ist. Ein Beispiel wäre das Fiat-Shamir-Verfahren von 1986 [Fiat & Shamir, 2011]. R3 ist hier nicht gegeben, da die Eingabe des Passwortes immer ungeschützt ist und kann durch Keylogger abgehört werden. Durch einen sicheren PC kann man das Risiko verringern, aber nicht einfach ausschließen, da immer neuere Computerviren trotz Sicherheitsmaßnahmen wie Antivirenprogramme auf dem PC gelangen können. R4 kann man hier als gegeben ansehen, da die Übermittlung durch eine sicherere verschlüsselte Verbindung ausreichend Schutz bieten sollte. 4. Speicherort von Passwörtern: Eine weitere Angriffsmöglichkeit für Angreifer sind die gespeicherten Passwörter selbst. Ein Angreifer könnte versuchen auf Rechner einzudringen und diese gespeicherten Passwörter zu klauen. Diese können auf einem Server vom Onlinedienst in einer Datenbank liegen 16 oder 15 z.b. das Passwort 16 Die der Onlinedienst benötigt um feststellen zu können, ob das Passwortabfrage des Benutzers korrekt beantwortet wurde. 26

28 auch auf dem PC von Benutzer, z.b. bei Browsern mit automatischer Passwortspeicherung. Liegen die Daten unverschlüsselt vor, so ist es ein großes Sicherheitsproblem, da ein Angreifer sie stehlen und dann ohne Probleme anwenden kann. Daher sollten Passwortverzeichnisse vor Zugriff geschützt und verschlüsselt sein. Bereits in den Unixsystemen wurden daher die Passwörter verschlüsselt abgespeichert. So wird das Passwort k mit einer Einwegfunktion f in abgespeichert. Während einer Authentifizierung wird das gesendete Passwort erneut verschlüsselt und das Ergebnis verglichen. Versucht ein Hacker ein so verschlüsseltes Passwort herauszufinden, dann benutzt er die gleiche Methode für sein Brute-Force Angriff 17. Man verwendet dafür oft Hash-Verfahren wie MD5 oder SHA-512 um die Passwörter kryptographisch zu sichern. Kryptographisch sichere Hashfunktionen sollten daher stark Kollisionsresistenz 18 sein. Starke Kollisionsresistenz soll dem Geburtstagsparadox und die damit verbundene Geburtstagsattacke 19 verhindern. Da man aber dafür die Existenz von Einwegfunktionen voraussetzt und sowas noch nicht bewiesen wurde, ist es immer noch fraglich, ob die zurzeit benutzten Hash-Verfahren sicher sind. Bisher konnte man aber diese Verfahren noch nicht brechen. Da jedoch die Technik besser geworden ist, sind ältere Hashfunktionen wie MD5, die für schnelle Verarbeitung optimiert wurde, nicht mehr sicher genug. So können achtstellige Passwörter innerhalb von 4 Tagen geknackt werden. Und schwache Passwörter kann man mit Hilfe von Wörterbuchangriffen innerhalb von Stunden ermitteln. Um eine schnelle Entschlüsselung durch einfache Passwörter zu vermeiden, können die Passwörter mit Salt- und Key-Stretching-Verfahren oder deren Kombination verlängert werden. Man könnte die Berechnung eines Passworts von einer Mikrosekunde auf eine Millisekunde verlangsamen, dann würde es dem Benutzer kaum auffallen. Dies dient nur als ein Bremsfaktor und nicht zur Erhöhung der Sicherheit eines Passworts. Aber die Verlangsamung um den Faktor 1000 würde den Hacker die Zeit für die Suche nach dem Passwort stark erhöhen. Würde er z.b. statt 100 Millionen Passwörter pro Sekunde nur Passwörter pro Sekunde durchprobieren können, dann würde der Hacker für das Passwort "P4ssW0r7" 48 Jahre anstatt 18 Tage brauchen. So wird beim Salt-Verfahren einfach zufällige Zeichenfolgen dem Passwort angehängt. Die können auch mit der Hashfunktion verschlüsselt werden und im Klartext mit abgespeichert sein, da der Sinn nur darin besteht, dass der Angreifer ein langes Passwort überprüfen muss. Beim Key-Stretching, welches z.b. AES benutzt um einen 256 Bit Schlüssel zu verlängern, wird das Passwort mehrere Runden durch einen Hash-Algorithmus geschickt. Das Standardverfahren dazu nennt man PBKDF2 20. WPA- PSK Schlüssel bei WLANs verwenden dieses Verfahren [Bachfeld, 2011]. Eine weitere Gefahrenquelle ist zudem die bequeme Speicherung von Passwörtern über dem Browser 21. Personen, die Zugriff auf dem Computer haben 22, können da dann leicht Zugang zu den Accounts erlangen. Der Benutzer sollte sich auch immer ausloggen, da ansonsten die Gefahr besteht, dass man eingeloggt bleibt und man später immer noch Zugriff auf den 17 Der Angreifer verschlüsselt dabei auch seine durchzuprobierenden Passwörter und vergleicht dann die verschlüsselten Daten miteinander, ob sie gleich sind. 18 Kollisionsresistenz bedeutet, dass man nicht mit einem anderen Passwort den gleichen Hash berechnen kann. 19 Man versucht dabei die Kollision (Geburtstagsparadoxon) auszunutzen und den gleichen Hashwert mit zwei unterschiedlichen Dokumenten zu finden. 20 Password-Based-Key Derivation Function 2 21 Wie z.b. der Passwort Manager von Mozilla Firefox. 22 Oft sind es die eigenen Verwandten oder Freunde. 27

29 Account hat 23. Man kann dies Serverseitig begegnen, wenn man Sessionzeiten begrenzt und den Benutzer nach 5 Minuten automatisch ausloggt 24. Probleme kann es aber mit sozialen Netzwerken geben, wenn sie dort auf angezeigte Links gehen und sich dann nicht ausloggen 25. Unbemerkt installierter Schadsoftware können so Informationen ausspähen. R4 sollte wie in den meisten Fällen als vorausgesetzt ansehen. Man sollte den Onlinedienst dementsprechend vertrauen können. Da man aber viele Accounts von verschiedenen Onlinediensten hat, ist hier natürlich auch ein erhöhtes Risiko, dass ein Anbieter die Daten nicht sicher aufbewahrt bzw. weitergibt. Setzt man aber für jeden Dienst ein anderes Passwort ein, dann kann man den Schaden begrenzen, falls ein Dienst kompromittiert werden sollte. Kosten eines Passwortsystems: Wenn man die Kosten eines Authentisierungs-Verfahren anschauen möchte, dann sollte man da den Zeitfaktor, Geldfaktor und die Benutzerfreundlichkeit/Aufwand gegenüber dem Verbraucher und Bereitsteller betrachten. Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Auf den ersten Blick ist das Authentisierungsverfahren mit einem Passwort einfach und unkompliziert. Das gilt für die erstmalige Einrichtung als auch für die tägliche Nutzung aus der Sicht des Anwenders und des Bereitstellers. Doch für die Bequemlichkeit opfert man oft die Sicherheit. Je nach Sicherheitsgrad sind Schulungen und Bewusstseinsbildung für sicheres Verhalten und Passwörter [BSI, 2008] notwendig. So muss man nicht nur Richtlinien und Regeln aufstellen, sondern sie auch überprüfen, ein sicheres Design der Lösung erstellen, Administratoren und Supportkosten beachten usw. Möchte man also das System sicherer machen, dann muss man bei statischen Passwörtern regelmäßig das Passwort ändern. Zusätzlich dürfen die Passworte sich dann nicht ähneln und müssen sicher gelten. Diese sind dann schwer zu merken und der Aufwand wird höher. Nicht nur für den Verbraucher, sondern auch der Bereitsteller muss einen höheren Aufwand betreiben. Sie müssen geschult werden dürfen nicht nur die Standardeinstellungen verwenden, die meistens unsicher sind, sondern zusätzliche Sicherungen wie verschlüsselte Passwortspeicherung, Übertragung, Zertifizierung usw. hinzufügen. Regelmäßige Änderungen von Passwörtern in kurzen Zeitabständen bei mehreren Accounts, die sich nicht gleichen dürfen, können den Benutzer auch Probleme bereiten. Vor allem, wenn die Passwörter durch den Bereitsteller überprüft und unsicher geltende abgelehnt werden. So wird durch die Erhöhung der Accountsicherheit die Benutzerfreundlichkeit stark geschmälert. Der Aufwand für einen sicheren Umgang mit vielen Passwörtern steigt dann exponentiell [Cryptas, 2011]. Zeitfaktor: Neben dem Einloggen auf ein Account kann auch die Wartung entsprechend Zeit kosten. Bei entsprechend vielen Accounts und sicheren Passwörtern kann der Benutzer einige Zeit verwenden sich täglich einzuloggen. Als Vergleich sind Mitarbeiter laut Meta Group Research täglich 16 Minuten lang beschäftigt sich auf verschiedene Systeme einzuloggen (bei durchschnittlich 27 verschiedenen Zugriffsberechtigungen und davon 73 Prozent Passwortgeschützt). Auch Administratoren und 23 Gefährlich kann es vor allem sein, wenn man in einem öffentlichen Internetcafé ist und sich nicht ausloggt oder das Passwort gespeichert wird. 24 Wobei es dann nerven kann, wenn man sich alle 5 Minuten neu einloggen kann. 25 So speichert z.b. Facebook Cookies, die zwei Jahre gültig sind [Schmidt, 2011]. 28

30 Support können viel Zeit verbrauchen um verlorene Passwörter und somit Accounts wiederherzustellen. So sind 45% von Help-Desk Anfragen Passwortzurücksetzungen [Ohlhorst, 2004]. Kostenbereich TCO 26 (Total Cost of Ownership) [Cryptas, 2011]: Kosten für Passwortsysteme können je nach zusätzliche Maßnahmen variieren. Bei den "Standard" - Challenge-Response Einzelsystemen können durch Absicherungsmaßnahmen des Bereitstellers (serverseitig) die Kosten für Administratoren, Support und andere organisationsseitige Maßnahmen steigen. Bei den aufwendigeren passwortbasierenden Single Sign-On (SSO) Lösungen werden hauptsächlich die Anlauf- und Integrationskosten teurer. Für den Benutzer fallen normalerweise keine zusätzlichen Kosten ein. Denkbar wären: Passwortspeicherung, Backup, Recovery, Wartung, Support, Lizenzen Onlinedienst: Authentication-Datenbank, Lizenzen, Wartung, Support, SSL-Zertifikate o Serverhardware: Server, eventuell HSM (Hierachical Storage Management) Systeme Auch können zusätzliche Kosten auf den Dienstanbieter hinzukommen, die aber auch für alle Authentisierungsverfahren gelten können und ich sie daher nur einmal hier kurz aufliste. Einrichtungskosten: o sicherer laufender Betrieb: physischer Schutz, Redundanz, Backup Katastrophenschutz: Disaster Recovery Vorsorge Kernteamkosten: Projektmanager, Securitymanager, Anwendungsarchitekt, Administratoren erweitertes Teamkosten: Netzwerktechniker, Servertechniker, Helpdesk, Schulungsverantwortliche, Anwendungsentwickler, Anwendungsverantwortliche Vorbereitungskosten: Schulung Kernteam, validieren, Passwortpolicy, "Secure Desktop Richtlinie" Planungskosten: Projektpläne, Betrieb- und Supportplan, Pilot- und Einsatzplan, Change- Management Designkosten: Zertifikatsarchitektur, PKI-Server-Architektur (Public Key Infrastruktur), Enrollment, Anwendungsintegration, Support, Evaluierung und Testinfrastruktur Entwicklungskosten: Serverinstallation und -integration, Benutzerbank, Anwendungsentwicklung, Anwendungstest und Installation, Entwicklung von Administrations-, Supportprozessen Einsatz: Endbenutzer-Schulung und Bewusstseinsbildung Account Recovery: Für jedes Authentisierungsverfahren muss es auch eine Absicherung geben, falls man den Zugriff auf den Account verlieren sollte. Dabei muss sich dann der Benutzer anderweitig authentisieren. Neben dem klassischen Kundensupport, den man meistens telefonisch oder per erreichen kann, gibt es noch andere (automatisierte) Möglichkeiten. Dabei können Passwörter im klassischen Sinne nicht verloren gehen, aber man kann sie vergessen. Eine Passwortzurücksetzung wäre eine Möglichkeit. Dabei wird ein neues Passwort automatisch erstellt und dem Benutzer per , Post, SMS oder telefonisch mitgeteilt. Meist muss er sich dann dabei mit einer Antwort auf eine Geheimfrage authentifizieren. Die Geheimfrage 27, eine 28 oder Handynummer muss er bei der Erstellung des 26 Die anfallenden Kosten können aber auch für alle anderen Authentisierungsverfahren gelten. Man sollte das immer im Hinterkopf haben und ich werde sie später daher nicht noch einmal vortragen. 27 Meist bestehen die Fragen aus dem persönlichen Umfeld wir die Lieblingsfarbe oder Mädchenname der Mutter. 29

31 Accounts vorher angegeben haben. Der Vorteil ist, dass man automatisiert und einfach ein neues Passwort erstellen kann. Der Nachteil von Geheimfragen ist aber, dass man auch diese vergessen kann. Vor allem bei einfachen Standardfragen wie die Lieblingsfarbe, die sich mitunter nach ein paar Jahren ändern kann oder man sich einfach nicht mehr an die Antwort erinnert, da man irgendwas angegeben hatte. Auch sind sie nicht sicher gegenüber Phishingversuchen, Brute-Force Angriffen usw. Account Recovery Verfahren könnten deshalb auch Ziele von Hackerangriffen sein. Sollte die Passwortzurücksetzung nicht funktionieren, wenn z.b. auch die Sicherheitsfrage vergessen wurde, die Adresse oder Handynummer nicht mehr aktiv ist, dann wäre die letzte Möglichkeit, wenn der Benutzer sich direkt mit dem Accountsupport in Verbindung setzt. Das kann telefonisch oder per sei. Dabei kann sich der Benutzer mit einer Ausweiskopie identifizieren und das neue Passwort mit einem Brief über den Postweg verschicken. Neben dem klassischen Passwortverfahren gibt es noch verschiedene Varianten, auf die ich nun näher eingehen werde PIN-Verfahren Die Persönliche Identifikationsnummer oder Geheimzahl besteht aus einem Passwort bestehend nur aus Ziffern. Ablauf: Der Ablauf ist entsprechend dem des Passwort-Verfahren. Der Benutzer authentisiert sich aber anstatt eines alphanumerischen Passwortes mit seinem Benutzernamen und seiner PIN. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheitsrisiken R1-R5 entsprechen dem des oben beschriebenen Passwort-Verfahren. Zusätzlich müssen dazu aber auch verschärfte Sicherheitsregeln für R1 gelten, da eine PIN nur aus Ziffern besteht und somit nur zehn Zeichen besitzt. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik empfiehlt dabei eine Mindestlänge von 6 Stellen und eine begrenzte Anzahl von Fehlversuchen, bei der danach der Zugang gesperrt wird [BSI, 2008]. Die Möglichkeiten für die Menge von verschiedenen sicheren PINs verringern sich zudem, wenn man nur zufällige Abfolgen von Zeichen akzeptiert und "0000" oder "1234" usw. vermeidet. Kosten eines PIN-Verfahren: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Die Benutzerfreundlichkeit ist vergleichbar dem eines Passwort-Verfahren. Zeitfaktor: Die zufällig generierte Geheimzahl wird oft mit der Post verschickt. Damit könnte man sichergehen wollen, dass nur der adressierte Empfänger die persönliche Geheimzahl erhält und das sie tatsächlich zufällig ist und kein Geburtstag, Telefonnummer usw. Damit wäre für die Erstellung des Accounts der Zeitfaktor etwas höher, da man einen Tag oder mehr warten muss, bis die PIN ankommt. Aber auch beim Passwort-Verfahren könnte man so die Passwörter zustellen. TCO: Neben dem TCO vom Passwort-Verfahren können zusätzliche Kosten bei der Einrichtung durch das PIN-Verfahren entstehen: 28 Eine zweite alternative adresse. 30

32 Beim Benutzer entstehen normalerweise keine zusätzlichen Kosten, außer er muss für die Papier-, Druck-, Umschlag und Portogebühren aufkommen. Für den Onlinedienst kommen zusätzlich noch Kosten für den Druck und den Versand der PIN Nummern hinzu. Zusätzlich benötigt man Server und Softwarekomponenten für die zufällige PIN Generierung. Account Recovery: Als zusätzliche Möglichkeit zur Accountwiederherstellung bei vergessenem oder blockiertem PIN wäre die PUK (Personal Unblocking Key), eine zweite persönliche Geheimnummer mit der man Zugang erlangen kann. Die müsste man zusammen mit der PIN vom Onlinedienst erhalten haben. Ansonsten könnten auch die sonstigen Accountwiederherstellungsmöglichkeiten des Passwort- Verfahren gelten indizierte PIN-Verfahren (ipin) Eine Variante des PIN-Verfahren, um Keylogger die Arbeit zu erschweren, ist es, beim Einloggen nicht die komplette PIN zu verlangen, sondern nur zufällig bestimmte Stellen des PINs. Die PINs sind also indiziert. Ablauf: Der Ablauf ist ähnlich dem PIN- oder Passwort-Verfahren. Der Benutzer muss dabei beim Onlinedienst seinen Benutzernamen und PIN eingeben. Bei der Abfrage des PINs wird jedoch nicht die vollständige Geheimnummer verlangt. So fragt man z.b. bei einem sechsstelligen PIN nur die 3., 4. und 5. Stelle ab, die man eingeben muss (Abbildung 23). Die Stellen, die man eingeben muss ändert sich dabei ständig beim jedem Einloggen auf dem Account. Abbildung 23: Beispiel eines ipin-verfahrens bei der Bank of Ireland Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheitsrisiken R1, R2, R4 und R5 sind auch hier dem des Passwort-Verfahren ähnlich. Dabei ist die Sicherheit bei R3 im Falle der Eingabe etwas höher. Keylogger hätten nicht die Möglichkeit beim ersten Mal die vollständige PIN zu erfahren. Kosten eines ipin-verfahren: Die Kosten wären ähnlich dem des PIN-Verfahren. Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Der Benutzer die Stellen seiner PIN eingeben, was bei langen PINs das Abzählen der Stellen erschweren kann. Zeitfaktor: Die Einrichtungszeit des Accounts ist vergleichbar mit dem PIN-Verfahren und man müsste mit dem Einloggen des Accounts solange warten, bis der Brief mit der PIN eingetroffen ist. Die Eingabe der indizierten PIN könnte genau solange dauern wie der einer vollständigen PIN, da man zwar weniger 31

33 eingeben, aber die entsprechende PIN abzählen muss, was bei manchen Benutzern es komplizierter erscheinen könnte. TCO: Für den Benutzer sollte sich nichts verändern und vergleichbar mit dem PIN- bzw. Passwort- Verfahren sein. Der Onlinedienst jedoch benötigt wohl eine zusätzliche Funktion, die die zufällige Stelle der PIN abfragt und vergleicht. Account Revovery: Die Methoden zur Wiederherstellung des Accounts bei gesperrtem oder vergessenem PIN sind auch hier mit dem PIN-Verfahren vergleichbar Sicherheitsfrage Eine weitere Möglichkeit einer Authentisierung wäre die Antwort auf eine Frage. Dabei muss der Benutzer üblicherweise auf eine vorher bestimmte Frage aus dem persönlichen Leben die richtige Antwort geben. Ein Grund für persönliche Fragen wie Name der Grundschule, Mädchenname der Mutter usw. ist, dass man damit die Benutzerfreundlichkeit erhöhen möchte. Diese Antworten sind leichter zu merken. Ablauf: Der Login Ablauf ist mit dem des Passwort-Verfahren ähnlich. Man kann dabei aber dynamische Passwörter benutzen. Der Benutzer muss beim Einrichten des Accounts eine schon vordefinierte Frage beantworten. Diese Antwort entspricht dann dem Passworts. So können mehrere Fragen und Antworten eingerichtet werden. Hat er den Account eingerichtet, dann muss er sein Benutzernamen und die Sicherheitsfrage, die auf dem Bildschirm erscheint, eingeben (Abbildung 24). Abbildung 24: Beispiel eines Logins über eine Geheimfrage bei der Bank of Ireland 29 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheitsrisiken R2-R5 ist denen des Passwort-Verfahren vergleichbar. Je nach Frage und Antwort kann man kein sicheres Passwort verwenden. Sie können recht kurz sein und es sind keine zufälligen Abfolgen von Zeichen. So sind sie anfälliger vor Wörterbuchangriffen. Und man kann die Antworten durch Social Engineering erraten oder mit Spear Phishing herausfinden. So ist R1 im Vergleich zum Passwortverfahren unsicherer, da man eine Antwort als Passwort einfacher herausfinden kann. Kosten der Sicherheitsfrage: Die Kosten sind vergleichbar dem eines Passwort-Verfahren. Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Die Einrichtung kann länger dauern, da er mehrere Fragen auswählen kann und die Antworten angeben muss. 29 https://www.365online.com/banking.htm 32

34 Zeitfaktor: Die Zeit um sich einzuloggen sollte mit dem Passwort-Verfahren vergleichbar sein. TCO: Für den Benutzer sollten keine erhöhten Kosten aufkommen. Aber für den Onlinedienst könnten vielleicht ein erhöhter Aufwand für Passwortspeicherung und Verwaltung aufkommen, da er im Vergleich zum Passwort-Verfahren nun mehrere Passwörter speichern und verwalten muss. Account Recovery: Wie beim Passwort-Verfahren lässt sich die Antwort auf die Geheimfrage per /SMS/Post zuschicken. Der Nachteil bei elektronischer Versendung ist, dass diese bei unverschlüsselter Übertragung ausgespäht werden kann. Das Problem ergibt sich, falls die Geheimfrage kompromittiert wurde. Demnach erhöht sich der Arbeitsaufwand von Administratoren, da sie neue Geheimfragen erstellen oder der Benutzer Antworten auf Geheimfragen erfinden müssten. Damit wird der Sinn von persönlichen Fragen in Frage gestellt, da man erfundene Antworten leichter vergessen kann Zwei-Schritte Abfrage durch Kombination mit verschiedenen Passwort-Verfahren Es gibt einige Accounts, die versuchen die Sicherheit durch Kombinationen von verschiedenen Passwortverfahren zu erhöhen. Anstatt also nur nach einem Passwort zu fragen, benötigt man zwei verschiedene, wie z.b. bei der Bank of Ireland oder Jefferson Payroll Ltd. Es ist eine Zwei-Schritte Authentisierung und im Unterschied einer Zwei-Faktor-Authentifizierung werden nicht zwei verschiedene Methoden, wie Wissen und Haben kombiniert. In diesem Fall werden nur verschiedene Arten von Passwörtern benutzt. Ablauf: Eine Möglichkeit wäre, wenn der Benutzer sich zuerst mit seiner Benutzer ID und einem Passwort authentisiert. Danach wird noch zusätzlich eine Geheimfrage verlangt. Dabei wäre das Passwort statisch und die Geheimfrage würde zufällig aus einer Reihe von Geheimfragen ausgewählt. Eine andere Möglichkeit wäre, wenn sich der Benutzer mit einer zufälligen Geheimfrage im ersten Schritt authentisieren und danach dann eine PIN eingeben muss. Es kann sich dabei auch nur um zufällig ausgewählte Stellen einer PIN handeln (Abbildung 25). Abbildung 25: Beispiel einer Zwei-Schritte Authentisierung bei der Bank of Ireland 30 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Man versucht die Sicherheit zu erhöhen und Sicherheitsrisiken zu verkleinern, indem man verschiedene Passwort-Verfahren kombiniert. Dies wird auch in der Kryptologie angewandt, um Sicherheiten zu erhöhen, wie z.b. beim 3DES. Leider erhöht man dabei die Sicherheit nicht in dem 30 https://www.365online.com/banking.htm 33

35 Maße, sodass bekannte Sicherheitslücken geschlossen werden. Sie sind immer noch anfällig auf bekannte Angriffsarten wie Trojaner und Phishing-Angriffen. Es wird nur das Auffinden von Passwörtern erschwert. Man kann aber immer noch die Schwächen des oben beschriebenen Passwort-Verfahren ausnutzen. Allgemein lässt sich die Sicherheit erhöhen, wenn man zusätzlich die Anzahl der Fehlversuche begrenzt. So ist für R2, R4 und R5 die Sicherheit ähnlich hoch wie beim Passwortverfahren. Gegenüber R1 und R3 ist die Sicherheit leicht erhöht, da der Angreifer etwas länger braucht um das Passwort herauszufinden. Es kann aber nicht verhindert werden. Kosten einer Zwei-Schritte Authentisierung: Die Kosten können sich entsprechend den verschiedenen zusätzlichen Passwortverfahren addieren. Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Der Benutzer muss sich verschiedene und mehrere Passwörter für eine einmalige Anmeldung merken und benutzen. Zeitfaktor: Die Anmeldezeit erhöht sich entsprechend, da der Benutzer nun mehrere verschiedene Passwörter eingeben muss. TCO: Die Kosten erhöhen sich gegenüberpasswortverfahren für den Onlinedienst in dem Maße, dass man entsprechend mehrere Passwörter verwalten und abspeichern muss. Je nach Passwort-Verfahren müssen zusätzliche Funktionen eingerichtet und verwaltet werden. Für den Benutzer dürften keine Mehrkosten wie beim PIN-Verfahren zukommen. Account Recovery: Verliert oder vergisst der Benutzer die PIN oder die Geheimantwort, so kann er seinen Account wie bei den oben beschriebenen Verfahren wiederherstellen lassen Einmalpasswörter Die sichersten Passwörter, die man benutzen kann, sind Einmalpasswörter. Beim Einmalpasswort- Verfahren werden die dynamischen Passwörter nach der einmaligen Benutzung ungültig und ausgewechselt. Dies bringt große Sicherheit gegenüber Trojaner und Replay-Angriffen. Sie können die Passwörter abfangen, aber nicht mehr benutzen. Gegen Man-in-the-Middle Angriffen sind Einmalpasswörter aber nicht sicher. Diese könnten vor der Benutzung abgefangen und dann vom Angreifer eingesetzt werden. Da die Passwörter nach einmaligem Gebrauch ungültig sind, benötigt man eine Menge von Passwörtern auf Vorrat. Das geht entweder über eine vorher erstellte Passwortliste (z.b. über einen Pseudozufallsgenerator hergestellte Liste von mehrstelligen PINs) oder einem Passwortgenerator. Da man für Einmalpasswörter etwas besitzen muss, sei es eine Liste oder ein Token, werde ich sie in späteren Kapiteln beim Besitzfaktor vorstellen und hier nicht näher auf sie eingehen Fazit Wissen Die auf Wissen basierenden Authentisierungsverfahren basieren alle auf Passwörter bzw. Codewörter, die nur der Benutzer und der Onlinedienst kennen sollten. Sie unterscheiden sich im Prinzip nur voneinander, wie ein Passwort zusammengesetzt ist.: Es kann aus einem Wort, Satz, Alphanumerisch, nur aus Zahlen, unterschiedliche Längen usw. bestehen. 34

36 Abbildung 26: Beziehungen zwischen Authentisierungsverfahren basierend auf Wissen Neben den unterschiedlichen Arten des Passwortes unterscheiden sich die Verfahren durch die Abfrage. So sollen die unterschiedlichen Abfragemethoden bestimmte Angriffe, z.b. durch Trojaner, erschweren. Dabei kann man also entweder mehrere Passwörter zufällig abfragen oder nur bestimmten Stellen eines Passwortes. Auch eine zweistufige Abfrage, in der man verschiedene Verfahren hintereinander anwendet, sollen Angriffe erschweren. Aber jedes noch so modifiziertes Verfahren kann die Angriffe nicht verhindern. Neben Trojaner, die immer noch Passwörter belauschen können, auch wenn es vielleicht etwas länger dauern kann, bis man das Passwort hat, können mit Phishingmethoden Passwörter geklaut werden. Dabei kann das Passwort auch noch so sicher wie möglich sein, gegen solche Angriffe sind sie wehrlos. Der große Vorteil ist jedoch, dass man keine technischen Hilfsmittel braucht. Man merkt sich einfach das Wissen und schon kann man sich authentisieren. Gemeinsamkeiten: Basieren auf Passwörter Unterschiede: Abfragemethode Bestandteil eines Passworts: o Zahlen o Alphanumerisch o Wörter o Sätze Nur auf Wissen basierende Verfahren schützen nicht gegen weit verbreitete Angriffsmethoden: Phishing Trojaner 35

37 3.2 Besitz Im Folgenden werde ich verschiedene Verfahren vorstellen, die auf Besitz basieren. Der Benutzer kann sich also nur auf ein Account erfolgreich einloggen, wenn er erfolgreich nachweisen kann, dass er etwas besitzt, was nur er haben kann. Die ältesten Verfahren basieren auf dynamische Passwörter. Dabei ist das Passwort nur einmal gültig und erhöht somit die Sicherheit. Da man aber für mehrmaliges Einloggen eine Menge Passwörter braucht 31, muss man daher eine Liste oder einen Passwortgenerator besitzen, die nur für einen Besitzer gültig ist. Beispiele dafür werde ich später auch bei Onlinebankingverfahren vorstellen. Aber mit fortgeschrittener Technik könnten auch neue Möglichkeiten der Online Authentisierung gefunden werden, die ich auch noch vorstellen werde RSA SecurID Token 32 RSA SecurID Token stammen von RSA Security und sind als Schlüsselanhänger erhältlich, die alle 60 Sekunden eine wechselnde sechs- bis achtstellige Zahl anzeigt (sogenannte OTP - One-Time- Password). Das RSA SecurID Token ist zeitgesteuert und das OTP berechnet sich aus einem Zeitindex und einem geheimen Schlüssel der Länge 128 Bit aus dem jeweiligen Token. Der Schlüssel für jeden einzelnen Token wird durch einen Zufallszahlgenerator erstellt und ist nur dem Authentication Manager bekannt. Ein Token hat eine begrenzte Lebensdauer und schaltet sich zwischen einem und fünf Jahre ab. Das Ablaufdatum befindet sich auf der Rückseite des Tokens. Als Beispiel für Anmeldungen auf Webseiten oder Onlinespiele könnte man Blizzard Entertainment erwähnen. RSA SecurID Tokens sind zeitbasiert und sie haben eine Uhr, die synchron mit dem vom Authentifizierungsserver läuft. Damit Abweichungen abgefangen werden, sind meist der vorherige und der nächste Code eine Zeitlang noch gültig. Die Lebensdauer ist zwischen ein und fünf Jahren begrenzt und abhängig von der Batterielebensdauer. Ein Verfallsdatum ist auf der rückwertigen Seite eingeprägt [SecurID, 2011]. Es stehen auch Apps für Smartphones wie IPhone und Android Handys zur Verfügung, so dass es nicht nötig ist einen Token zu besorgen. Abbildung 27: RSA SecurID 700 Token und Battle.Net Authenticator von Blizzard 31 Die ein normaler Mensch normalerweisen nicht alle merken kann

38 Ablauf: Abbildung 28: Möglicher Authentisierungsablauf mit RSA Token Als Voraussetzung besitzt der Benutzer bereits den RSA SecurID Token und hat ihn über seine Accountverwaltung registriert. 1. Der Benutzer meldet sich mit einem Benutzernamen und einem Passwort auf dem Onlinedienst an. 2. Danach wird er nach aufgefordert den Einmalpasswort des RSA SecurID Tokens einzugeben. Der Benutzer aktiviert den RSA SecurID Token und tippt den dort erscheinenden Code in das Eingabefenster auf der Webseite ein. 3. Dafür hat er 30 Sekunden bis eine Minute Zeit, dann wechselt der Code und der alte ist ungültig. Die Uhr des Tokens läuft dabei synchron mit der Uhr des Onlinedienstes. 4. Der Onlinedienst überprüft den Code und ist er korrekt, dann lässt der Dienst den Benutze r auf sein Account zugreifen. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 29: Mögliche Angriffsziele während einer Anmeldung mit einem RSA Token 1. R1 kann als gegeben angesehen werden, da die generierten Einmalpasswörter schon sicher genug generiert werden (z.b. bezüglich Länge und Ziffernfolge). 37

39 2. Phishingversuche gegenüber dem Benutzer sind kaum möglich, da die generierten Codes nur maximal eine Minute lang gültig sind. Der Angreifer müsste da schon versuchen den RSA SecurID Token in den Besitz zu gelangen. R2 gilt. 3. Auch Trojaner haben können kaum was mit abgehörten Codes anfangen, da sie nach einer Minute abgelaufen sind. So sind Keylogger hier praktisch nutzlos. R3 gilt. 4. Man-in-the-Middle/XSS Angriffe wären möglich, wo man den Benutzer auf eine falsche Webseite führt um den Code abzufangen. Diese müsste aber dann zeitnah eingesetzt werden und dem Benutzer kann man versuchen mit einer falschen Fehlermeldung, dass z.b. die Webseite gerade Offline für Wartungsarbeiten ist und er sie in 30 Minuten später einfach nochmal versuchen soll. R4 kann als ausreichend gesichert gelten, da man einen hohen Aufwand benötigt. 5. Benutzt man keinen autarken Token, sondern ein Smartphone über das ein App läuft, der den Code ermittelt, dann könnten Viren für Smartphone Handys diese abfangen und dem Angre ifer übermitteln. R5 gilt, da solche Angriffe noch zu teuer (Kosten/Nutzen Verhältnis) für einen Angreifer sind. Kosten des RSA SercurID Token: Benutzerfreundlichkeit: Der Aufwand für den Benutzer den Account einzurichten oder sich darauf einzuloggen erhöht sich insofern, dass er seinen Benutzernamen und Code nicht sofort eingeben kann, sondern vorher den Token herausholen und dann den Code generieren muss. Auch kann er sich nicht einloggen, falls er seinen Token vergessen sollte. Er kann sich aber mit dem Token überall einloggen und ist nicht auf bestimmte Rechner eingeschränkt. Dafür muss er den Token immer bei sich haben. Mit der Einführung von Smartphones und den sogenannten Apps, sind nun auch Tokens in Softwareform verfügbar, die auf Handys laufen können. Benutzt man einen App für ein Handy, dann ist es einfacher und unauffälliger, da man ein Handy normalerweise immer mit sich führt. Für Handybesitzer gilt jedoch, dass man die Uhrzeit entsprechend der Winter- und Sommerzeit aktualisiert, da ansonsten die Synchronisation mit dem Server nicht mehr stimmt. Zeitfaktor: Im Vergleich zum Passwortverfahren verlängert sich normalerweise die Loginphase, da er erst den Token bereitstellen und dann einen längeren unbekannten Code eingeben muss. TCO: Der Benutzer muss sich einen Token kaufen oder ein Smartphone besitzen, der die Apps unterstützt. Falls der Benutzer einen Token kaufen sollte, dann muss er den Token zwischen einem und fünf Jahren auswechseln, wenn die Batterie leer ist. Der Onlinedienst muss entsprechend die Tokens oder die Apps bereitstellen und eine OTP- Infrastruktur (z.b. passende Serverkomponente) besitzen. Account Recovery: Sollte der Benutzer seinen Token verloren haben, dann muss er diesen sperren bzw. von seinem Account entfernen lassen. Das geht entweder, wenn er sich mit einer z.b. elektronisch mit einer Sicherheitsfrage authentisiert oder telefonisch bzw. direkt Kontakt aufnimmt. Er muss sich dann einen neuen Token kaufen oder falls er sein Smartphone verloren hat, den App auf sein neues Smartphone erneut installieren und registrieren. 38

40 3.2.2 USB-Device USB-Sticks können auch zur Authentisierung benutzt werden, die in zwei unterschiedlichen Arten eingesetzt werden können: 1. USB-Stick mit gehärtetem Browser und Zertifikat: Der USB-Stick ist schreibgeschützt und es befindet sich ein Browser darauf, den man starten kann und der sich direkt mit dem Onlinedienst verbindet. Zusätzlich erhält der USB-Stick ein persönliches Zertifikat, das vom Onlinedienst oder einer Zertifizierungsstelle ausgestellt wurde. Der USB-Stick soll gegen Malware (Manipulationen) schützen und dient als 2. Faktor in Verbindung mit einem Passwort oder PIN. 2. USB-Token: Ein USB-Token wird hier als passives Medium eingesetzt, der die Chipkarte und das Lesegerät vereint und somit wie HBCI-1 Verfahren arbeiten soll. So wird der USB-Token für die TAN Erstellung benutzt, wie ich sie später beim HBCI Verfahren weiter erläutere. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheit ist vergleichbar mit denen von HBCI-1 oder etan-plus Verfahren ( R1-R5 gilt), die ich später noch näher vorstellen werde. Falsche Zertifikate könnten dabei Ansätze für Man-in-the- Middle Angriffe sein. Bei Diebstahl des USB Sticks hätte der Angreifer möglicherweise den kompletten Zugriff, sollte der nicht mit einem Passwort oder PIN geschützt sein. Kosten des USB-Stick: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Man kann den USB-Stick überall mitnehmen und benötigt nur einen Rechner mit USB Zugang. Es könnte aber je nach Betriebssystem Probleme mit der Erkennung des USB-Sticks geben. Ansonsten wäre der Vorgang mit dem USB Stick nicht länger als mit dem HBCI Verfahren. TCO: Der Benutzer müsste sich zusätzlich ein USB Stick anschaffen und bezahlen, falls der Onlineprovider die Kosten nicht übernehmen sollte. Der Onlineprovider müsste die USB-Sticks bereitstellen und die dafür nötige Infrastruktur (Serverkomponenten, eventuell Zertifikate usw.). Account Recovery: Falls der USB Stick verloren gehen sollte, dann müsste der Benutzer den Verlust melden, damit der Stick gesperrt wird. Dies könnte telefonisch geschehen und er müsste dann einen neuen Stick bestellen und könnte sich solange nicht auf ein Account einloggen. Die Accountwiederherstellung könnte so ähnlich sein wie bei den RSA SecurID Tokens IBM Zone Trusted Information Channel (ZTIC) Beim ZTIC-Verfahren kommt ein USB Gerät (das sog. ZTIC Device) zum Einsatz, der die Authentisierung vornimmt und sich direkt mit dem Onlinedienst verbindet. Das USB Gerät ist mit einem Display ausgestattet und zwei Tasten zum Bestätigen und zum Abbrechen. Das USB-Gerät vereint hier auch die Chipkarte und das Lesegerät ohne Tastatur aber mit Bildschirm von den HBCI-3 Verfahren. Entwickelt wurde das Verfahren vom IBM Zurich Research Laboratory [Weigold, Kramp, Hermann, Höring, Buhler, & Baentsch, 2008]. Ursprünglich wurde es für Onlinebanking zur 39

41 Verhinderung von Man-in-the-Middle Angriffen entwickelt, aber es wäre damit auch eine Authentisierung für Online Accounts denkbar. Abbildung : ZTIC USB Device Ablauf: Abbildung 31: ZTIC Benutzer Ablauf Meldet sich der Benutzer bei einem Onlinedienst an (1), so verbindet sich der Onlinedienst mit dem angeschlossenen USB Stick (2). Der Benutzer meldet sich dann z.b. mit seinem Loginnamen und Passwort an. Danach erscheint ein mit dem Onlinedienst vorher abgesprochenen Begrüßungstext, Bild, aktuelle Zeit, Einmalpasswort o.ä. auf dem USB Stick (3). Sind die Daten korrekt, dann kann man am ZTIC Device das Einloggen bestätigen und hat dann Zugriff auf die Daten. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 32: Technischer Ablauf mit ZTIC Device

42 Der ZTIC Device soll gegen Malware und Man-in-the-Middle Angriffen schützen. Dabei wird der ZTIC Device an den PC über den USB angeschlossen und vom ZTIC Device wird ein ZTIC Proxy auf den PC geladen (1). Dieser Proxy verbindet sich direkt mit einem vorkonfigurierter Webseite vom Onlinedienst (2). Möchte sich der Benutzer mit dem Onlinedienst über seinen Webbrowser verbinden, dann wird er durch den ZTIC Proxy direkt mit dem Onlinedienst verbunden (3). Der Onlinedienst ist direkt mit dem ZTIC Device verbunden (4) und identifiziert den Benutzer durch gespeicherte Daten auf dem ZTIC Device (z.b. mit PKI, SSL, Zertifikate...). So würden R1-R5 gelten. Die Gefahr, dass ein Virus Probleme machen könnte gibt es beim ZTIC Device zwar nicht, aber es sollte sichergestellt sein, dass der ZTIC Proxy, der auf dem Rechner gespeichert ist, nicht manipuliert werden kann. Kosten des ZTIC: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Der Aufwand der Erstellung und Benutzung des Accounts könnte die gleiche sein wie mit einem USB Stick. Auch hier müssten Probleme vorgebeugt werden, dass vielleicht nicht alle Betriebssysteme mit dem ZTIC Device kompatibel sind und vielleicht den ZTIC Proxy nicht installieren lässt. TCO: Die Kosten könnten so hoch wie die wie im vorherigen Verfahren beschriebenen USB Sticks sein. Auch hier muss der Benutzer sich den USB Device anschaffen und der Onlinedienst entsprechende Infrastruktur bereitstellen. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung könnte analog wie beim vorherigen Verfahren mit dem USB Stick verlaufen Fazit Besitz Die vorgestellten Authentisierungsverfahren benötigen alle technisch weiterentwickelte Geräte. Generell sollen durch auf Besitz basierende Authentisierungsverfahren dynamische Passwörter, d.h. Einmalpasswörter, benutzt werden. Die Einmalpasswörter sollen die größte Schwachstelle des Passwortverfahren kompensieren, die Weitergabe über Trojaner oder Phishing. Einer der ersten, technisch fortgeschrittene Lösung, war das Token. Es generiert Einmalpasswörter, die für eine bestimmte Zeit gültig sind. Es hat jedoch nicht das Passwortverfahren ablösen können. Tokens werden aber von verschiedenen Diensten als zusätzliche Option eingesetzt, wie z.b. Google oder Blizzard Entertainments Battle.net. Durch die große Verbreitung von IPhones und Android Smartphones könnte der Einsatz von Authenticator Tokens jedoch zunehmen. So gibt es durch den technischen Fortschritt mit dem Besitzfaktor viele weitere Möglichkeiten einer sicheren Authentisierung, wie z.b. durch Zwei-Wege-Kommunikation oder auch die Zwei-Faktor Authentifizierung. Sie basieren zwar auf dem Besitzfaktor, können aber aufgrund von besonderen Merkmalen separat betrachtet werden, auf die ich später näher eingehen werde. Die ersten sicheren Authentisierungsmethoden wurden für das Onlinebanking eingesetzt. Dabei setzte man zuerst auf Hilfsmittel, die keine elektronischen Geräte benötigten: Papier. Daher ist es logisch sie einmal näher anzuschauen und zu überprüfen, ob sie auch für Online Accounts geeignet sind. 41

43 4 Onlinebankingverfahren als Authentisierungsverfahren für Online Accounts Transaktionsnummern oder Transaktion Authentisierungsnummern (TANs) sind normalerweise Einmalpasswörter und werden für Onlinebanking eingesetzt. Banken wollen den Kunden eine hohe Sicherheit geben. Da aber eine Authentisierung mit Benutzername und PIN für eine Bank nicht sicher genug ist, setzen sie auf eine Zwei-Faktor-Authentifizierung, indem man neben dem Benutzernamen/PIN auch eine TAN braucht. Dabei stellt sich die Frage, ob man solche Verfahren nicht auch auf Authentisierungsverfahren für Online Accounts anwenden könnte. Bei einer TAN wird ein Auftrag, d.h. eine Transaktion in Form einer Überweisung vom Kontoinhaber authentisiert. Um diese durchzuführen, muss er schon auf dem Account eingeloggt sein. Doch um sicherzugehen, dass der eingeloggte Benutzer auch der ist, für den er sich ausgibt, soll es mit der zusätzlichen TAN sichergestellt sein, dass kein Unbefugter die Überweisung tätigt. Aber im Grunde sollte das auch beim Einloggen des Accounts schon gelten. Dann wäre eine TAN eigentlich überflüssig. Neuere TAN-Verfahren binden Buchungsdaten bei der Berechnung mit ein oder werden nochmals zur Bestätigung angezeigt um Man-in-the-Middle Angriffe vorzubeugen. Diese TAN-Verfahren sind meist technisch weiterentwickelte Verfahren und sollen Manipulationen von Transaktionen verhindern. Doch es gibt auch Ideen für Papier-Verfahren, die versuchen, mit Einbeziehung der Transaktionsdaten, diese zu schützen. Da es bei einer Anmeldung auf ein Account keine Transaktionsdaten gibt, die man vor Manipulationen schützen muss, kann man trivialerweise diese Option für Authentisierungen von Online Accounts weglassen oder anstatt den Transaktionsdaten eine zu übertragende PIN absichern, bzw. diese mit Challenge-Response ersetzen. So kann man jedes TAN-Verfahren auch für Absicherungen für Online Accounts benutzen, wobei die Sicherheit höchstens so hoch sein kann wie das davon abstammende TAN-Verfahren, aber mindestens so hoch ist wie das klassische TAN-Verfahren bestehend aus Einmalpasswörtern. 4.1 Papier TAN-Verfahren für Online Account Authentisierung Ich werde nun einige TAN-Verfahren in veränderter Form für Authentisierungen von Online Accounts vorstellen. Dabei werde ich mit sogenannte Papier-TAN Verfahren beginnen Einmal-PIN Liste 34 Die Einmal-PIN Liste basiert auf die TAN-Liste für Online Accounts. Die Authentisierung für ein Online Account basiert dabei auf eine Liste von Einmalpasswörtern. Der Benutzer muss im Besitz der Liste sein, damit er sich auf ein Online Account einloggen kann. Das Einmalpasswort besteht aus eine zufällig generierte sechsstellige Nummer, einer PIN. Um sich also einzuloggen, muss der Benutzer beispielsweise seinen Benutzernamen, seine Account PIN und die einmalige PIN eingeben. 34 Basiert auf klassisches TAN-Verfahren. 42

44 Ablauf: Abbildung 33: Beispiel einer Einmal-PIN-Liste Der Benutzer hat vom Onlinedienst eine Liste mit PINs (Abbildung 33) erhalten und befindet sich in seinem Besitz. Abbildung 34: Möglicher Ablauf eines Einmal-PIN Liste Verfahrens 1. Der Benutzer loggt sich nun in sein Account ein, indem er neben seinen Benutzernamen und seine normale Account PIN eingibt. 2. Er wird dann vom Onlinedienst aufgefordert seine einmalige PIN einzugeben. So wählt er eine PIN aus seiner Liste aus und gibt sie ein. 3. Der Onlinedienst überprüft die einmalige PIN und ist sie korrekt, dann öffnet der Onlinedienst den Account für den Benutzer. Danach ist die PIN nicht mehr gültig und der Benutzer muss beim nächsten Mal eine andere PIN aus der Liste nehmen, bis alle aufgebraucht sind. Danach muss eine neue Liste mit PINs erstellt und zugeschickt werden. Man könnte theoretisch auch den Account PIN weglassen und sich nur mit dem Benutzernamen und einem Einmalpasswort authentisieren. Die zusätzliche Eingabe einer Account PIN dient normalerweise nur dazu, damit man ältere Accounts mit einem zweiten Faktor nachträglich absichern kann. 43

45 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Einmal-PIN Liste ist genauso sicher wie das TAN-Verfahren und hat die gleichen Sicherheitsrisiken. So kann man R1 und R5 als vorausgesetzt gelten, da die zufällige generierte einmalige PIN lang genug ist und die Liste sicher aufbewahrt sein sollte. Abbildung 35: Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren 1. Der Benutzer kann Ziel des Angriffs werden: Bei Phishingversuchen erhält der Benutzer eine oder durch XSS wird er auf eine Webseite des Angreifers umgeleitet, in der er aufgefordert wird, seine PINs einzugeben. Als ein Grund kann angegeben sein, dass die Liste abläuft und man eine neue Liste erhält, sobald man sich mit der alten Liste verifiziert hat. R2 gilt hier nur noch eingeschränkt, da die Weitergabe der PINs nicht mehr so einfach ist, aber auch nicht unmöglich. Noch wäre wohl der Aufwand für einen Angreifer für einfache Accounts zu hoch. Sie ist aber für Banken nicht mehr sicher genug und darum wenden sich immer mehr vom TAN- bzw. itan-verfahren ab. 2. Die PIN kann mit einem Trojaner abgehört werden. Aber diese Information sollte da schon nutzlos sein, da sie dann ungültig ist. R3 gilt. 3. Auch Replay-Angriffe sind möglich. Aber die abgefangenen PINs sind nutzlos, da sie nach dem einmaligen Gebrauch während der Übertragung ungültig sind. Größte Gefahr geht von Man-in-the-Middle Angriffen und Phishingversuchen über XSS aus (Abbildung 36). Bei Manin-the-Middle Angriffen kann ein Angreifer die TAN abfangen und sich damit einloggen. Dem Benutzer gegenüber kann er mit einer Fehlermeldung vorgaukeln, dass die eingegebene PIN ungültig sei. Bei Onlinebanking können damit Überweisungen manipuliert werden, indem sie dem Benutzer seine normale Überweisung anzeigen, aber der Bank eine andere Überweisung übertragen und sie mit der abgefangenen PIN bestätigen. Darum setzen Banken immer mehr auf andere Verfahren, die solche Angriffe verhindern sollen. Auch könnte man bei Man-in-the-Middle Angriffen mehrere PINs abfangen und sie später für Authentisierungen benutzen. R4 kann hier nur noch eingeschränkt gelten, da bisher der Aufwand und der Nutzen zu groß ist für normale Online Accounts. Sie ist aber für Angreifer machbar und wurde schon bei Onlinebanking angewandt. 44

46 Abbildung 36: Beispiel eines Phishingversuchs für Onlinebanking über eine gefälschte Webseite Kosten einer Einmal-PIN Liste: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Die Einmal-PIN-Liste muss bei der Accounterstellung über einen sicheren Weg zugeschickt werden. Normalerweise geschieht dies über den Postweg. Sollte die Liste vollständig benutzt sein, dann muss man eine neue Liste erstellen. Die Einmal-PIN-Liste sollte immer sicher aufbewahrt sein und erschwert damit die Mobilität. Um sich von überall einloggen zu können, muss man die Einmal-PIN- Liste immer mit sich führen. Zeitfaktor: Die Anmeldezeit kann sich erhöhen gegenüber dem Passwort-Verfahren, weil der Benutzer jedes Mal die Liste hervorholt und eine PIN raussuchen und streichen muss. Auch die Einrichtung eines Accounts erhöht sich (je nach Methode kann sie sich um Minuten oder Tage verlängern, weil die Liste per Post oder zugeschickt wird). TCO: Für den Benutzer sollten keine höheren Kosten wie beim PIN-Verfahren zukommen, außer der Dienstanbieter wälzt eventuelle Versandkosten auf den Benutzer ab. Für Login-Verfahren mit Einmal-PIN Listen kann es für den Onlinedienst teuer werden, da der Dienstanbieter entweder eine sehr große Liste zuschicken müsste oder oft, weil nach jedem Login eine PIN ungültig ist und die Liste schnell aufgebraucht werden kann, sollte der Benutzer sich täglich einloggen. Er bräuchte zusätzliche Softwarekomponenten, die eine Generierung und Verwaltung der Einmalpasswortlisten ermöglicht. Account Recovery: Sollte man für ein Authentisierungsverfahren bei einem Online Account die Einmalpasswortliste verloren haben, dann muss man sich eine neue Liste zuschicken und die alte Liste sperren lassen. Das könnte mit der Post ein bis zwei Tage dauern. Die Sperrung und der Antrag auf eine neue Liste müssten wohl telefonisch geschehen, da man Online sich ohne die Liste nicht authentifizieren kann. 45

47 4.1.2 indizierte Einmal-PIN Liste 35 Das Verfahren mit einer indizierten PIN-Liste ist dem Einmal-PIN-Liste-Verfahren sehr ähnlich. Der einzige Unterschied dabei ist, dass die Einmalpasswortliste nummeriert ist. Es soll Phishingversuche und auch Man-in-the-Middle Angriffe erschweren. Ablauf: Der Unterschied zwischen dem Einmal-PIN-Liste und dem indizierte Einmal-PIN-Liste besteht darin, dass man keine beliebige PIN eingeben kann, sondern der Onlinedienst eine bestimmte nummerierte PIN verlangt, die man anhand einer Indexnummer identifizieren kann. Nur diese PIN ist bei der Anmeldung gültig und wird danach ungültig. Beim späteren Anmelden ist dieselbe PIN, bzw. indizierte PIN ungültig. Abbildung 37: indizierte Einmal-PIN-Liste Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: indizierte Einmal-PIN-Liste soll die Sicherheit gegenüber dem herkömmlichen Einmal-PIN-Liste- Verfahren erhöhen, da der Onlinedienst nur eine bestimmte PIN anfordert und akzeptiert. So weiß der Benutzer zum einen, dass er mit dem Onlinedienst in Verbindung steht und zum anderen genügt dem Angreifer nicht nur eine abgefangene PIN, sondern muss ungleich viel mehr PINs abfangen, damit er mit einer größeren Wahrscheinlichkeit einloggen kann. Aber im Grunde ist das indiziert Einmal-PIN-Liste-Verfahren genauso anfällig auf die Angriffe wie beim Einmal-PIN-Liste-Verfahren. Mit kombinierten Phishing und Man-in-the-Middle Angriffen kann man immer noch eine vollständige Einmal-PIN-Liste vom Benutzer abfangen. R1, R3 und R5 sollten daher mit der Einmal-PIN-Liste- Verfahren vergleichbar sein und es erhöht sich nur sehr leicht die Sicherheit für R2 und R4, kann aber schon fast vernachlässigt werden, da der Aufwand für einen erfolgreichen Angriff nicht viel höher ist. Kosten einer indizierten Einmalpasswortliste: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: indizierte Einmalpasswortliste-Verfahren haben einen ähnlichen Aufwand wie die Einmalpasswortliste. Das Verfahren ist ein wenig aufwendiger, da man keine beliebige PIN eingeben kann, sondern nach einem bestimmten Index suchen und dann diesen bestimmten PIN eingeben muss. Der Zeit und Kostenfaktor (TCO) ist im Prinzip die gleiche wie beim Einmalpasswortliste-Verfahren. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung bei einer verlorenen indizierten Einmalpasswortliste ist die gleiche wie beim Einmalpasswortliste-Verfahren. 35 Basiert auf itan. 46

48 4.1.3 Indizierte Einmalpasswortliste mit Schutz vor Man-in-the-Middle Angriffe 36 Das itan mit CAPTCHA Verfahren ist das normale indizierte TAN-Liste -Verfahren erweitert mit CAPTCHA. Dies soll Man-in-the-Middle Angriffe erschweren, da ein Kontrollbild mit den Überweisungsdaten vor der Eingabe der TAN eingeblendet wird (Abbildung 38). Abbildung 38: itan mit CAPTCHA Beispiel CAPTCHA steht für Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart. CAPTCHA versucht überwiegend mit Challenge-Response-Tests Entscheidungen zu treffen, ob der Gegenüber ein Computer oder Mensch ist. Dabei wird meistens ein Text mit einem Bild im Hintergrund erschwert kenntlich gemacht. Den Text sollte man dann lesen und eingeben oder eine Aufgabe lösen können (Abbildung 39). Abbildung 39: CAPTCHA Beispiele Das Ziel mit einem CAPTCHA Bild ist es sicherzustellen, die Überweisungsdaten im Hintergrund darzustellen, so dass der Benutzer überprüfen kann, ob die übertragenen Überweisungsdaten nicht manipuliert wurden. Dies ist bei einer Anmeldung jedoch nicht nötig und man könnte diesen Schritt einfach weglassen. Dann wäre man wieder bei der vorher vorgestellten indizierten Einmal-PIN-Liste. Aber man kann mit der Methode Man-in-the-Middle Angriffe insofern entgegenwirken, wenn man eine Variante anwendet, wie sie bei Yahoo! sign-in-seal verwendet wird. Damit sollen XSS Angriffe entgegengewirkt und sichergestellt werden, dass man mit dem Onlineprovider verbunden ist. Mit Yahoo! sign-in-seal muss der Benutzer bei der Accounterstellung einen bestimmten Text oder Bild hochladen und die wird dann beim Einloggen immer angezeigt (Abbildung 40). Wird Yahoo! signin-seal benutzt, so erkennt der Onlinedienst mit welchem Computer er verbunden ist und auf dem Loginbildschirm erscheint dann entweder ein Text oder ein Bild, das man vorher vereinbart hatte. Dabei werden die benötigten Informationen in Cookies abgespeichert. Abbildung 40: Yahoo! sign-in-seal Basiert auf itanplus bzw. itan mit CAPTCHA. 47

49 Ablauf: Der Ablauf ähnelt dem indizierten Einmal-PIN-Liste -Verfahren. Der Benutzer muss sich beim Einloggen also mit seinem Benutzernamen und einem Account PIN authentifizieren. Danach muss er die Eingabe zusätzlich mit einer PIN aus der indizierten Passwortliste bestätigen. Mit der Anzeige des Index der PIN, die man eingeben muss, erscheint im Hintergrund als Bild (z.b. als Wasserzeichen) die eingegebene vorherige PIN mit zusätzlichen Informationen, die nur der Onlinedienst kennen sollte. Der Benutzer muss also vor der Eingabe der zweiten PIN überprüfen, ob die Daten im Hintergrund korrekt sind. Es können aber auch andere Informationen angezeigt werden, die der Benutzer vorher mit dem Onlinedienst vereinbart hat. So kann es der Geburtstag, ein Bild oder ein bestimmter Begrüßungstext sein, wie es bei Yahoo! sign-in-seal der Fall ist. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Prinzipiell sind Angriffe wie beim Einmal-PIN-Liste -Verfahren immer noch möglich. Aber mit dieser Methode möchte man sicher gehen, dass der Benutzer erkennt, wenn er mit dem Onlinedienst in Verbindung steht oder nicht. Es soll Man-in-the-Middle Angriffe verhindern, da man damit erkennen kann, ob man direkt mit dem Onlinedienst in Verbindung steht. Sind aber einfache Merkmale wie Geburtstag oder Begrüßungstext vereinbart worden, dann kann es der Angreifer durch Phishingversuche trotzdem noch herausfinden. Bei Bildern, die man hochladen muss, können Phishingversuche erschwert werden, aber diese könnte man notfalls mit Trojaner, die Screenshots machen, herausfinden und später für XSS Phishingversuche eingesetzt werden. Außerdem kann die Einmal-PIN-Liste immer noch gestohlen werden indem man unaufmerksame Benutzer zur Herausgabe der Liste durch falsche s usw. bringt. R4 sollte gelten, da der Aufwand hier für einen Angreifer höher ist als bei den vorherigen Verfahren. Für R1, R2, R3 und R5 ändert sich dagegen wenig. Kosten einer indizierten Einmal-PIN-Liste mit CAPTCHA: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: CAPTCHA Kontrollbilder können schwer zu erkennen sein. Sie sind nicht Barrierefrei und Sehbehinderte (z.b. rot-grün Blinde) können die verschwommenen Texte schwer erkennen. Im Falle von Yahoo! sign-in seal ist man zudem nicht so flexibel, da man sich damit nur auf dem Rechner einloggen kann, wo der Benutzer den Account erstellt hat. Sollte er auch auf dem Rechner alle Cookies löschen bzw. den Browser, dann muss er sich erneut registrieren, da der Onlinedienst den Benutzer nicht mehr erkennt und somit den Text oder Bild nicht anzeigt. Ansonsten ist der Aufwand ähnlich dem Einmal-PIN-Liste -Verfahren und der Benutzer muss die Liste mitführen, wenn er sich woanders einloggen möchte. Zeitfaktor: Der Benutzer sollte ähnlich lange brauchen um sich auf ein Account einzuloggen wie beim indizierten Einmal-PIN-Liste -Verfahren. Eine unwesentliche Verzögerung könnte durch die vorherige Kontrolle der Kontrollbilder entstehen. TCO: Für den Benutzer sollten nicht höhere Kosten wie beim Einmal-PIN-Liste -Verfahren entstehen. 37 https://protect.login.yahoo.com/ 48

50 Der Onlinedienst muss zusätzliche Softwarekomponenten besitzen, die die Kontrollbilder erstellt bzw. verwaltet. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung sollte dem des Einmal-PIN-Liste -Verfahren gleichen indirekt indizierte Einmal-PIN Liste 38 Die indirekt indizierte Einmalpasswortliste 39 ist eine weitere Erweiterung des Einmal-PIN-Liste - Verfahrens. Man erhält eine indirekte indizierte Einmal-PIN-Liste, die aus indizierte PINs und Buchstaben besteht. Die Eingabe der Einmal-PIN soll abhängig der PIN des Benutzers sein. Dabei kann man das Verfahren anwenden um die PIN nicht direkt einzugeben, sondern indirekt über die indirekt indizierte Einmal-PIN-Liste. Das darauf basierende iitan Verfahren bindet während der indirekten Eingabe der TAN die Kontonummer einer Überweisung mit ein, um Man-in-the-Middle Angriffe vorzubeugen. Da dies für Anmeldungen nicht nötig ist, kann dieser Schritt wegfallen. Aber man kann immer noch indirekt die PIN eingeben und somit Trojaner wirkungslos zu machen. Ablauf: Abbildung 41: iitan Liste 40 Abbildung 42: Beispiel einer Anmeldeseite Die indirekte indizierte Einmal-PIN-Liste besteht aus einer indizierten Einmal-PIN-Liste und eine Leiste mit zufälliger Buchstabenfolge, die 10 Stellen hat (Abbildung 41). Mit dem Beispiel in der Abbildung 42 läuft die Eingabe folgendermaßen ab: Der Benutzer gibt seinen Benutzernamen ein. Hat er dies getan, dann wird er aufgefordert die PIN Nr. 31 einzugeben (Abbildung 43). Dabei erscheint auf der Seite eine Leiste auf der alle zehn Ziffern einmal vorkommen (0-1). Diese kann auch in einer zufälligen Reihenfolge erstellt werden. 38 Basiert auf iitan [Borchert, Fälschungssichere Online Transaktionen, 2009]. 39 Abgekürzt nenne ich sie hier iipin

51 Abbildung 43: Eingabe-Beispiel einer indirekten indizierten Einmalpasswortliste Der Benutzer kann seine Liste bis zur gewünschten PIN Nr. abknicken und sie am Monitor halten. Seine PIN Nr. 31 lautet in unserem Beispiel "897415". Der Benutzer schaut nach, welcher Buchstabe auf seiner PIN-Liste die "8" auf der Anmeldeseite abbildet. Dies wäre "c". Dann geht er weiter und schaut nach, welcher Buchstabe die "9" abbildet usw. Es ergibt die Buchstabenfolge "cpswvj". Dies wäre eine Ein-Faktor-Authentifizierung, da man dafür nur die Liste braucht. Auf die Zwei-Faktor Variante werde ich später näher eingehen. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Mindestens so sicher wie die indizierte Einmal-PIN-Liste. R1 und R4 bleiben gleich. Zusätzliche Sicherheit gegenüber Trojaner, da die Einmal-PIN nicht direkt eingegeben wird. R3 gilt. Gegen Phishing nur bedingt sicher, da man die Liste weitergeben könnte. R2 mindestens so sicher wie bei den vorherigen Listen-Verfahren und könnte etwas komplizierter sein. da die Liste komplexer ist. Bei Verlust oder Diebstahl der indirekt indizierten Einmal-PIN-Liste hätte der Angreifer vollen Zugriff auf den Account. R5 ist dennoch gegeben, da der Aufwand hoch ist, damit ein Angreifer die Liste stehlen kann. So müsste er z.b. in das Haus des Benutzers einbrechen. Kosten einer indirekte indizierte Einmal-PIN-Liste: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Die Eingabe der PIN wird komplizierter. Es kann Kunden am Anfang überfordern. Zeitfaktor: Da die Eingabe komplizierter ist wie mit der normalen Einmal-PIN-Liste, wo man die PIN einfach aus der Liste abliest, kann es länger dauern, bis der Benutzer sich eingeloggt hat. TCO: Für den Benutzer dürften die Kosten dem des Einmal-PIN-Liste-Verfahren ähneln und nur der Onlinedienst braucht die spezielle Serverkomponenten für die Erstellung und Verwaltung des indirekten indizierten Einmal-PIN-Liste in seinem System. Auf dem Onlinedienst kommen zusätzlich noch die Portokosten hinzu. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung sollte dem des Einmal-PIN-Liste-Verfahren gleichen. Die indirekt indizierte Einmal-PIN-Liste muss bei Verlust gesperrt und eine neue zugeschickt werden. 50

52 4.1.5 indirekt indiziertes Bild-Einmal-PIN-Liste 41 Das indirekt indizierte Bild-Einmal-PIN-Liste-Verfahren 42 ist eine Variante vom indirekt indizierten Einmal-PIN-Liste-Verfahren. Anstelle von Buchstaben muss man Bilder eingeben, was Phishingversuche erschwert. Die iibild-pin Liste besteht aus zwei Bilderreihen und die indizierte PIN-Liste, wie sie in Abbildung 44 aussehen könnte. Bei der Onlinebanking Variante wird dabei die Kontonummer der Überweisung mit der TAN eingebunden um Man-in-the- Middle Angriffen entgegenzuwirken. Abbildung 44: BildTAN Karte 43 Die erste Bilderreihe ähnelt der Buchstabenliste von der indirekt indizierten Einmal-PIN-Liste (1). Sie besteht hier aber aus Bildern, deren Anzahl und Anordnung den Ziffern auf der Anmeldeseite angepasst sind (Abbildung 46). So kann die Eingabemaske entsprechend angeordnet sein, dass man die Bilderliste direkt unter den Ziffern anlegen kann und somit die PIN und dazugehörigen Bilder leichter ablesen lässt (Abbildung 47). In unserem Beispiel aus Abbildung 44 besteht die Einmal-PIN aus sechs Ziffern (3) und sechs unterschiedliche Bilder 44 (2). Ablauf: Als erstes möchte ich eine Ein-Faktor-Authentifizierung vorstellen. Später werde ich eine weitere Variante vorstellen. Der Benutzer hat vom Onlinedienst die iibild-pin Karte erhalten und besitzt einen Benutzernamen. Mit der iibild-pin Karte kann er sich authentisieren. Abbildung 45: Beispiel eines Loginbildschirms 41 Basiert auf Bild-TAN [Borchert, Bild-TAN Verfahren]. 42 Ich kürze es hier mit iibild-pin ab Die Anzahl der Bilder lassen sich variieren und können auch neun sein. 51

53 Der Benutzer loggt sich zuerst ganz normal mit seinem Benutzernamen auf seinen Onlinedienst ein (Abbildung 45). Danach muss er einen Bestätigungscode eingeben, d.h. er muss mit der iibild-pin Liste beweisen, dass die Einmal-PIN ihm gehört. Es erscheint auf dem Bildschirm die Aufforderung aus der iibild-pin Liste mit der PIN Nr. 7 einen Bestätigungscode einzugeben (Abbildung 46). Dabei wird auf der Anmeldeseite die Nummer der PIN, die blauen Tastenfelder zur Eingabe der PIN und eine Leiste mit den Ziffern 0-9 in zufälliger Reihenfolge angezeigt. Abbildung 46: Beispiel eines Loginbildschirms für Bestätigungsschritt Man hält die iibild-pin Liste unter der Eingabemaske und kann die Bilder der ersten Reihe entsprechend mit den Ziffernfeldern vergleichen (Abbildung 47). Abbildung 47: Anmeldebildschirm mit angelegter Bild-PIN Liste Die PIN Nr. 7 lautet in unserem Beispiel " " (1) und man schaut nach, wo die Zahl in der Ziffernleiste auftaucht. Die "3" befindet sich über das Bild mit dem Apfel (2). Der Benutzer schaut 52

54 dann, wo der Apfel in der zweiten Bilderreihe auftaucht. Der befindet sich an erster Stelle der zweiten dreier Gruppe. So kann der Benutzer den entsprechenden blauen Button (erste Stelle der zweiten dreier Gruppe) drücken (3). Der Benutzer fährt genauso mit der "1" fort, die über dem blauen Haus steht. Das blaue Haus ist die dritte Stelle der zweiten dreier Gruppe und man drückt den entsprechenden Button. Hat der Benutzer die PIN komplett eingegeben und ist alles korrekt, dann hat sich der Benutzer in sein Account eingeloggt. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1 wäre gegeben, da man nur einmalige und zufällige PINs benutzt mit einer genügenden Länge. Phishing Angriffe kann es nicht verhindern, aber mit den Bildern erschweren, vor allem, wenn man die Anzahl verschiedener Bilder auf zehn erhöht und jeder Benutzer andere Bilder besitzt. Sie könnten personalisiert werden und der Onlineprovider könnte aus einer großen Sammlung von Bildern verschiedene iibild-pin Karten erstellen. Eine einfache Weitergabe der Bilder über den Benutzer wird dadurch verhindert. R2 gilt. Die Eingabe der Einmal-PIN wäre abhörsicher, da Trojaner nicht erkennen können, welche Ziffern eingegeben werden. R3 gilt. Man-in-the-Middle Angriffe könnten weiterhin wie beim indirekt indizierten Einmal-PIN- Liste-Verfahren durchgeführt werden. R4 kann eingeschränkt als sicher gelten. Bei Verlust oder Diebstahl der iibild-pin Karte könnten Angreifer sich jederzeit auf den Account einloggen. R5 kann noch gelten, da der Aufwand zu groß ist. Kosten eines indirekten indizierten Bild-Einmal-PIN Verfahrens: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Die Eingabe der PIN wird komplizierter und dauert länger. Es kann manche Kunden am Anfang überfordern und daher abschrecken. TCO: Die Kosten sollten für den Benutzer und Onlinedienst mit dem des indirekt indizierten Einmal-PIN- Liste-Verfahren vergleichbar sein. Nur die Softwarekomponenten ändern sich, da man Bilder nun für die Authentisierung benutzt und diese speichern und verwalten muss. Der Onlinedienst muss die Karten auch drucken und verschicken lassen. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung sollte dem des Einmal-PIN-Liste-Verfahren gleichen. 53

55 4.1.6 Linien-PIN 45 Das Linien-PIN Verfahren ist eine weitere Abwandlung des vorherigen indirekt indiziertem Bild Einmal-PIN Verfahrens. Anstatt der indirekten Eingabe der PIN über Buchstaben oder Bilder werden hier Linien benutzt. Abbildung 48: Linien-PIN Liste 46 Wie in Abbildung 48 zu erkennen ist, gehört zu jeder indizierten PIN Linien mit Pfeilen, die von jeder Stelle, wo sich eine PIN befinden kann weg geht und zu einer Position führt wo in der Eingabemaske graue Tastenfelder befinden, wie in Abbildung 49. Man kann also die Liste abknicken und sie direkt unter dem Eingabefeld legen und damit dann vergleichen. Abbildung 49: Eingabemaske für Linien-PIN Verfahren Ablauf: Der Benutzer loggt sich normal mit seinem Benutzernamen auf dem Onlinedienst an. Danach wird er aufgefordert, seine Einmal-PIN indirekt einzugeben (Abbildung 49). In unserem Beispiel wird die Einmal-PIN Nr. 4 verlangt. Man legt die PIN-Linie so an, dass sie direkt unter der in zufälliger Reihenfolge angezeigten Ziffern liegt (Abbildung 50). Die PIN lautet "630751" (1). Man nimmt die "6" und schaut in der Ziffernleiste nach der "6". 45 Basiert auf Linien-TAN [Rohrer, 2009]

56 Abbildung 50: Beispiel von Linien-PIN mit angelegter Liste Die "6" findet sich an dritter Stelle (2) und eine Linie zeigt mit dem Pfeil auf eine der 5 grauen Kästchen, die sich auf der linken und rechten Seite befinden (3). Auf die Schaltfläche, die die "6" führt, wird dann als erste gedrückt (4). Dann geht verfolgt man die nächste Zahl in der PIN. Der Benutzer drückt als nächstes auf die entsprechende Stelle auf der die "3" zeigt. Der Benutzer führt die Prozedur solange fort, bis die PIN abgearbeitet ist. Der Benutzer muss sich in unserem Beispiel mit der Linien-PIN Liste authentifizieren. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheitsrisiken sind die mit dem indirekt indizierten Bild-PIN Verfahren vergleichbar, wobei R2 noch etwas höher ist, da die Weitergabe von Linien noch schwerer ist als von Bildern. Kosten des Linien-PIN-Verfahrens: Benutzerfreundlichkeit/Zeit/TCO: Die Eingabe der PIN ist komplizierter und dauert länger. Es kann manche Kunden am Anfang überfordern. Ansonsten sollten die Kosten dem den vorherigen Verfahren ähneln. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung sollte wie beim Einmal-PIN-Verfahren ablaufen Cardano-PIN 47 Mit einer Cardano-PIN möchte man Trojaner oder Keylogger die Arbeit erschweren, indem man mit Lochkarten und wechselnden Eingabefelder für die PIN arbeitet Abbildung 51: Beispiel einer Cardano Lochkarte Basiert auf Cardano-TAN [Beschke, 2009]

57 Der Onlinedienst verschickt nummerierte Lochkarten (Abbildung 51) und für die Eingabe der PIN verwendet man das Eingabefeld und das Ziffernfeld in seiner Eingabemaske zum Einloggen (Abbildung 52) Die linke Lochkarte aus Abbildung 51 zeigt blaue und rote Kreise. Die blauen Kreise sind mit einem Pfeil verbunden. Dadurch lässt sich eine Ziffernfolge ablesen, wie z.b. eine Kontonummer oder mit dem Onlinedienst vereinbarter Geheimabfrage wie Geburtstag, Telefonnummer usw. Ablauf: Der Benutzer hat vom Onlinedienst einen Stapel mit Lochkarten erhalten. Für unser Ablaufbeispiel werde ich die rechte Lochkarte aus Abbildung 51 für eine Zwei-Faktor-Authentifizierung verwenden. Der Benutzer wird dabei einen wiederverwendbaren Account PIN benutzen. Es wäre auch eine Ein- Faktor Authentisierung denkbar, in der der Benutzer sich nur mit der linken Lochkarte aus Abbildung 51 einloggt, indem er die Tasten hintereinander anklickt, auf der die Pfeile mit dem blauen Kreis anzeigen. Abbildung 52: Beispiel einer Anmeldeseite mit Cardano PIN Der Benutzer gibt seinen Benutzernamen auf der Anmeldeseite ein. Danach wird er nun aufgefordert eine bestimmte Karte über das Ziffernfeld zu legen. In Abbildung 52 ist ein Beispiel einer Eingabemaske aufgezeigt, wo man das Eingabefeld für die PIN und das Ziffernfeld für die Lochkarte sieht. Abbildung 53: Lochkarte wurde über das Ziffernfeld gelegt und man sieht nun die Felder für die PIN Um nun die PIN eingeben zu können, muss der Benutzer eine indizierte Lochkarte über das Ziffernfeld legen. Die Karten sind nummeriert und nur die richtige Lochkarte stellt die Zahlen korrekt dar. Hat der Benutzer die Karte über das Ziffernfeld gelegt (Abbildung 53), dann kann er die Felder in den roten Kreisen sehen, wo die Ziffern für die PIN stehen und diese dann im Eingabefeld eingeben (Abbildung 54). 56

58 Abbildung 54: Die Ziffern und die PIN die hinter dem Eingabefeld stehen, wie es die Cardano Lochkarte anzeigt Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1 würde gelten, da der Angreifer nicht herausfinden kann, welche PIN er eingibt und wüsste er das Passwort, könnte er sie ohne die Lochkarte nicht eingeben. R2 könnte eingeschränkt gelten. So wären Phishing Angriffe erschwert, da man die Lochkarten nicht so einfach weitergeben kann. R3 würde gelten, da auch Trojaner und Keylogger wirkungslos sind. Man kann das Eingabefeld nicht einsehen und die PIN somit nicht abfangen. Man-in-the-Middle Angriffe wären komplizierter, aber weiterhin möglich. Damit der Hacker Zugang zum Account erlangen kann, bräuchte er bei der Zwei-Faktor Variante neben dem PIN auch noch die Lochkarten. R4 gilt. R5 sollte auch gelten, da der Aufwand sehr hoch sein sollte um in den Besitz der Lochkarten zu gelangen. Kosten der Cardano-PIN: Benutzerfreundlichkeit/Zeit/TCO: Die Eingabe der PIN wird komplizierter und dauert länger. Es kann manche Kunden am Anfang überfordern. Ungenauigkeiten können zu falscher Eingabe führen. Die Kosten dürften beim Benutzer ähnlich dem der vorherigen Methoden wie Linien-PIN sein, nur der Onlinedienst müsste Softwarekomponenten zur Erstellung der Lochkarten und der Verwaltung und Darstellung der Eingabefelder anschaffen. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung müsste so ablaufen wie beim Einmal-PIN-Liste-Verfahren Visuelle-PIN 49 Das Verfahren basiert auf Visueller Kryptographie von Moni Naor und Adi Shamir [Naor & Shamir, 1994]. Man hat dabei zwei Bilder, die jeweils ein Teilgeheimnis erhalten und alleine nur Rauschen darstellen und man nichts erkennen kann. Sobald man aber die beiden Bilder übereinanderlegt, erhält man mit den beiden Teilgeheimnissen ein vollständiges Bild und man kann dann darauf Abbildungen erkennen. 49 Basiert auf vtan [Borchert & Reinhardt, Abhoer- und manipulationssichere Verschluesselung fuer Online Accounts, 2008]. 57

59 Ablauf: Der Benutzer erhält vom Onlinedienst nummerierte Folien. Hat sich der Benutzer mit einem Benutzernamen und Passwort eingeloggt, dann wird er aufgefordert eine bestimmte Folie über den Bildschirm zu legen (A aus Abbildung 55). Das Bild auf dem Bildschirm und auf der Folie haben jeder für sich nur Rauschen und keine Informationen, um daraus ein Gesamtbild erstellen zu können. Liegt aber die bedruckte Folie über das Bild auf dem Bildschirm, lässt sich daraus Bilder oder Texte erkennen, wie z.b. Punkte, die man dann drücken kann um sich zu authentisieren (B aus Abbildung 55). Abbildung 55: A zeigt das Bildschirm ohne die drübergelegte Folie und B zeigt das Geheimnis, indem man die Folie über das Bildschirm legt 50 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 56: Mögliche Angriffsziele 1. Phishingversuche beim Benutzer ist nicht möglich, da man die Folien und das darauf befindliche Bild zu fein sind um sie irgendwie kopieren zu können. So lässt sie sich bei der Low-Tech Variante im Gegensatz zu einer TAN-Liste nicht weitergeben, wenn der Angreifer die Folie nicht physisch in die Hände bekommt. R1, R2 und R5 gilt. 2. Malware wie Trojaner oder Keylogger könnten mit der Low-Tech Variante keine Passwörter oder das korrekte Bild angezeigt bekommen. Das verhindert die Tatsache, dass der passende Schlüssel zum entschlüsseln nicht elektronisch erfasst werden kann. Der Angreifer könnte aber versuchen einen Ciphertext-only Angriff zu starten, indem er versucht mit einer Anzahl

60 von abgefangenen verschlüsselten Bildern vom Onlinedienst Überschneidungen zu finden. Die Bildauflösung müsste sehr hoch sein bzw. die dargestellten Bilder sehr klein, damit man solche Angriffe erschwert. Es wäre auch möglich damit wechselnde Zifferntasten erscheinen zu lassen, in der man dann über einen Mausklick die PIN eingeben kann. R3 gilt, da ein hoher Aufwand betrieben werden muss und die Folien entsprechend angepasst sind, dass keine Überschneidungen auftreten bzw. nur einmal benutzt werden. 3. Beim Onlinebanking werden Man-in-the-Middle Angriffe erschwert, da man im verschlüsselten Teil die Überweisungsdaten darstellt. Bei einer Authentisierung auf ein Online Account gibt der Benutzer normalerweise keine Daten an den Onlinedienst weiter, da müsste man für eine Nonce sorgen, die der Benutzer erfolgreich bestätigen kann. Der Onlinedienst könnte ansonsten aber auch vorher abgesprochene Daten darstellen, wie z.b. hochgeladene Bilder, Texte, Informationen wie Geburtstag usw. Ein Risiko für Man-in-the- Middle Angriffe würde aber weiterhin bestehen, da der Angreifer beim Login keine Daten verändern braucht, wie es beim Onlinebanking der Fall sein kann. R4 würde gelten, da ein hoher Aufwand betrieben werden müsste. Kosten des visuellen-pin: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Die Eingabe der PIN wird komplizierter und dauert länger. Der Benutzer muss die passende Folie finden und sie über dem Bildschirm halten. Das könnte eine gleichzeitige Benutzung der Tastatur behindern. TCO: Benutzer: Für die Low-Tech Variante würden die Kosten wohl in etwa dem einen normalen Papier PIN Verfahrens gleichen. Der Onlinedienst müsste entweder Softwarekomponenten für die Erstellung und Verwaltung der Bilder sowie deren Darstellung besorgen und die Folien mit der Post verschicken. Account Recovery: Wie beim Papier PIN Verfahren müsste man beim Verlust der Folien diese Sperren lassen und neue zuschicken Permutations-PIN 51 Beim ppin -Verfahren gibt man die PIN nicht über die Tastatur ein, sondern man muss auf Schaltflächen am Bildschirm mit der Maus klicken. Diese sind nicht beschriftet und die Zahlen, die hinter den Schaltflächen stehen, verändern sich je nach der Reihenfolge auf der Liste, die zusätzlich indiziert ist. 51 Basiert auf ppin [Borchert, Knick- und-klick PIN]. 59

61 Abbildung 57: Beispiel einer indizierten Permutationsliste 52 Ablauf: Abbildung 58: Loginbeispiel für ppin Der Benutzer erhält vom Onlinedienst eine Liste mit nummerierten Permutationsliste (Abbildung 57). Darauf sind die 10 Ziffern in vertauschter Reihenfolge aufgelistet. Ist der Benutzer nun am Loginbildschirm (Abbildung 58), so wird er aufgefordert die PIN nach der bestimmten aufgelisteten Ziffernreihenfolge aus der Liste einzugeben. Dabei kann er die Liste entsprechend knicken, dass er die passende Permutation direkt unterhalb des Eingabefeldes mit den weißen Feldern für die 10 Ziffern auf dem Bildschirm halten kann. Muss der Benutzer nun seine PIN eingeben, so kann er von der Liste ablesen, wo die Ziffern seiner PIN auf den weißen Feldern steht und sie dann mit der Maus anklicken (Abbildung 59). Abbildung 59: Anwendungsbeispiel mit ppin

62 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 60: Angriffsmöglichkeiten 1. Wie beim klassischen TAN-Verfahren ist auch ppin anfällig für Phishingangriffe. Damit der Angreifer sich erfolgreich aber Einloggen kann, braucht er die PIN und auch die ppin-liste. R1 und R2 gelten eingeschränkt, da die PIN ohne die Liste nutzlos ist. Es erschwert ein wenig die Arbeit, da man beides braucht. 2. Malware wie Trojaner/Keylogger haben Probleme die PIN auszuspähen, da bei der Eingabe die Tastatur nicht benutzt, sondern auf dem Bildschirm geklickt wird. Screenshots sind da auch nicht möglich, da die Felder leer sind. Somit können die Trojaner bei der Eingabe der PIN diese nicht belauschen. R3 gilt. 3. Der Angreifer könnte die Daten zwischen dem Benutzer und dem Onlinedienst mit einem klassischen Man-in-the-Middle Angriff 53 abfangen und manipulieren, so dass der Angreifer am Ende Zugriff auf den Account hat. R4 gilt noch eingeschränkt, da der Aufwand höher ist als Phishingangriffe oder Trojaner einzusetzen. Für R5 gilt das gleiche wie bei den restlichen Papierlisten-Verfahren. Kosten des ppin: Benutzerfreundlichkeit/Zeit/Kosten: Die Eingabe der PIN wird komplizierter und dauert länger. Sie könnte mit dem iipin-verfahren vergleichbar sein. Auch die Kosten wären ähnlich dem klassischen TAN-Verfahren. Account Recovery: Auch hier wäre die Accountwiederherstellung mit dem TAN-Verfahren vergleichbar. 53 Der Angreifer gibt sich dem Onlinedienst als Benutzer aus und dem Benutzer gegenüber als dem Onlinedienst. 61

63 Bildpasswort-PIN 54 Das Bildpasswort-PIN Verfahren ist eine Variante des indirekt indizierten Bild-PIN und des ppin- Verfahrens. Man verwendet da eine PIN bzw. Passwort das aus Bildern besteht. Abbildung 61: Bildpasswort-PIN-Liste 55 Abbildung 62: Bildpasswort Der Benutzer erhält eine vom Onlinedienst eine nummerierte Bildpasswort-PIN-Liste (Abbildung 61), die aus zehn unterschiedlichen vertauschten Bilder- und Zifferliste von 0-9 besteht. Er erhält zusätzlich ein Passwort, das aus einer bestimmten Reihenfolge von unterschiedlichen Bildern besteht, die auch in der Bildpasswort-PIN-Liste auftauchen (Abbildung 62). 54 Basiert auf Bildpasswort-TAN [Borchert, Bildpasswort-TAN Verfahren, 2009]

64 Ablauf: In unserem Beispiel hat der Benutzer sich mit seinem Benutzernamen eingeloggt. Im zweiten Schritt wird er aufgefordert sein Bildpasswort-PIN einzugeben (Abbildung 63). Abbildung 63: Beispiel eines Überweisungsformulars In Abbildung 68 soll er die Bild-PIN Nr. 9 eingeben. Diese PIN legt er am Bildschirm unterhalb der Ziffernleiste von der Anmeldeseite, so dass die Bilder direkt unter der PIN und die Ziffernblöcke unterhalb der klickbaren Kästchen liegen (Abbildung 64). Der Benutzer überprüft nun sein Bildpasswort und schaut nach, unter welchen Ziffern sie stehen. So steht der Baum an erster Stelle des zweiten 5er Blocks aus der Bilderliste. Darüber befindet sich die Ziffer 5 und die befindet sich an letzter Stelle des 5er Blocks der Ziffer-Liste. Abbildung 64: Eingabebeispiel So klickt der Benutzer dann auf das Kästchen, das direkt über der 5 aus der Ziffer-Liste befindet. Er fährt dann mit dem Bildpasswort fort und sucht nach dem Bären, dem nächsten Bild seines Bildpasswortes. Der befindet sich direkt unter einer 6. Er klickt dann entsprechend auf das Kästchen über der 6 von der Ziffer-Liste. Er fährt damit fort, bis er sein Bildpasswort abgearbeitet hat. Ist er damit fertig, dann kann er mit "Ok" sich dann in sein Account einloggen. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R2 ist vergleichbar mit Bild-PIN/Linien-PIN, da Bilder nicht so einfach weiterzugeben sind, wenn sie in nicht elektronischer Form wie Scans vorliegen. R1 und R5 ist vergleichbar mit Bild-PIN/Linien-PIN und gegenüber Trojanern (R3) wie beim ppin. Auch hier müsste der Angreifer Liste besitzen und das Bildpasswort kennen. 63

65 Für R4 gilt das gleiche wie beim ppin-verfahren: Es ist anfällig gegenüber Man-in-the-Middle Angriffen. Es ist aber aufwendiger als Trojaner und Phishingmails zu verbreiten. Kosten des Bildpasswort-PIN: Die Benutzerfreundlichkeit, Zeitfaktor und TCO könnten mit den anderen Papier-TAN-Verfahren oder wie mit Bild-PIN, ppin, usw. vergleichbar sein. Account Recovery: Auch hier muss man die alte Bildpasswortliste sperren und eine neue zuschicken, sollte man sie verloren haben. 4.2 TAN-Generatoren für Online Account Authentisierung Neben einer TAN-Liste und dem Verschicken von TANs kann man auch ein Gerät besitzen, welches TANs elektronisch erstellt. Verschiedene Kreditinstitute benutzen meist ähnliche oder gleiche Systeme, die unterschiedlich bezeichnet werden. Was sie gemeinsam haben ist, dass man die EC- Karte des Kreditinstituts für die Generatoren braucht. Ich werde hier ein paar TAN-Generatoren vorstellen, die beim Onlinebanking benutzt werden und Beispiele geben, wie man sie auch für Authentisierungen von Online Accounts benutzen kann. TAN-Generatoren sind Kennwortgeneratoren, dabei ist jedes generierte Kennwort einmalig. Sie können Zeitgesteuert, Ereignisgesteuert oder Challenge-Response-gesteuert sein. Moderne Onlinebankingverfahren versuchen Man-in-the-Middle Angriffe entgegenzuwirken, indem sie Kontodaten bei der Generierung mit einbinden. Bei Authentisierungen für Online Accounts gibt es aber keine Transaktion, die man vor Manipulationen schützen muss. Für einen Hacker wäre es uninteressant übertragene Passwörter zu manipulieren. Darum wäre es möglich bei Authentisierungen von Online Accounts diesen Zwischenschritt einfach wegzulassen. Als Alternative wäre es auch möglich, wenn man anstatt der Kontodaten eine zufällig erstellte Nonce vom Onlinedienst benutzt. Damit könnte man Replay- Angriffe entgegenwirken etan / Token etan Generatoren sind einfache Tokens, die durch eine Zufallszahl eine TAN erzeugen. Sie unterscheiden sich im Prinzip vom Ablauf und Sicherheit nicht von den herkömmlichen Tokens wie RSA SecurID. Da sie analog zum RSA SecurID sind, gehe ich hier nicht mehr näher darauf ein. Sie funktionieren genauso für Onlinebanking. Abbildung 65: Bankey: Token von der Volkswagenbank 64

66 Bankey Token wird von der Volkswagenbank benutzt, aber die Gefahr für Man-in-the-Middle Angriffen für diese Art von Tokens ist für die meisten Banken zu groß, daher wurden verfeinerte Verfahren erstellt. BW-Bank benutzt TAN-Generatoren der 3. Generation, die ich u.a. im Folgenden näher beschreiben werde etan-plus / BW-Bank TAN-Generator Die neue Generation von TAN-Generatoren beziehen bei der Berechnung der TAN die Informationen vom Empfängerkonto mit ein, damit man Man-in-the-Middle Angriffen verhindert. So können Angreifer die Kontodaten nicht manipulieren. Die BW-Bank und auch die Volkswagen Bank benutzen deshalb neuere Tokens, die mit Zifferntasten versehen sind, um damit aktuelle Überweisungsdaten eingeben zu können. Ablauf bei einer Überweisung: Der Benutzer muss vor vorher den etan-plus (in Abbildung 66 Bankey genannt) vom Onlinedienst erhalten und für seinen Account registriert haben. Da jeder Generator einen eigenen Seed besitzt, mit der man die TAN berechnet, muss der Onlinedienst diesen auch kennen, welche über meist über die Seriennummer geschieht, die man registriert hat. Auch hat der Generator eine Uhr, die synchron mit dem Server des Onlinedienstes zur Berechnung der TAN laufen muss. Abbildung : Beispiel von Bankey Möchte man nun eine Überweisung tätigen (Abbildung 66), so tippt man über die Zifferntastatur des Generators die Kontonummer des Empfängers mit ein (bzw. die letzten sechs Ziffern, sogenannter Kontrollcode). Diese werden mit der Erstellung der TAN einbezogen, sodass diese TAN nur für die Transaktion auf diesen Konto gültig ist. Da die TAN auch zufällig und einmalig erstellt wird, kann man sie nicht später für Überweisungen auf dasselbe Konto benutzen, sondern muss wieder eine neue erstellen. Bei der BW Bank TAN-Generator der dritten Generation wird für die Berechnung über eine Formel, die einen geheimen Schlüssel verwendet auch folgende Informationen verwendet: Seriennummer des TAN-Generators (benutzerspezifische Information), aktuelle Uhrzeit (zeitbasierende Daten), 10-stellige Empfänger-Kontonummer (Transaktionsdaten). Für allgemeine Login-Verfahren sind Transaktionsdaten nicht möglich, aber man könnte abgewandelte Challenge

67 Response Methoden verwenden, indem man z.b. Zufallszahlen, die vom Onlinedienst zugeschickt werden, eingegeben werden muss. Als Authentisierung für Online Accounts: Man könnte das Verfahren auch für eine Zwei-Faktor-Authentifizierung übernehmen, indem man eine PIN (als Startcode) und einen etan-plus Gerät als Einmalpasswortgenerator benutzt. Möchte sich der Benutzer also mit einem etan-plus einloggen, dann könnte er als Startcode eine PIN eingeben. Die daraus erstellte EinmalPIN wird dann an den Onlinedienst übermittelt. Eine weitere Möglichkeit wäre hier, für den einzugebenden Kontrollcode vom Onlinedienst eine zufällige einmalige Nonce (z.b. die SessionID) zu erhalten und diese in das etan-plus Gerät einzugeben und damit die einmal gültige PIN zu erstellen. Dies wäre dann eine Challenge-Response Möglichkeit. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren für Authentisierung: Eine mit dem etan-plus Gerät erstellte EinmalPIN wäre nutzlos, da sie nur für eine bestimmte Zeit gültig ist. So wären Phishingversuche nutzlos und den Account PIN (der Startcode) zu kennen wäre auch für den Angreifer nutzlos, da er nicht den Generator hat. R1 und R2 gilt. Malware wie Trojaner haben Probleme mit dem Abhören von der EinmalPIN, da sie nur einmalig gültig ist. Da der Startcode im Gerät selbst eingegeben wird, kann auch ein Trojaner das nicht abhören. R3 gilt. Da bei Authentifizierungen keine Datenmanipulationen zu erwarten sind, könnten nach wie vor Man-in-the-Middle Angriffe darauf abzielen, gefälschte Loginseiten zu erstellen um an die einmal gültige PIN zu gelangen. Dieser Angriff müsste aber live und somit zeitnah geschehen. R4 gilt, da der Aufwand sehr hoch ist. Durch Verlust wie Diebstahl des etan-plus Generators hätte der Angreifer Zugang zum Account, wenn er zusätzlich die PIN kennt. R5 gilt, da der Aufwand sehr hoch ist. Kosten des etan-plus: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Die Einrichtung des Accounts kann länger dauern, da man den Token normalerweise erst besorgen muss. Entweder erhält man ihn direkt beim Onlinedienst (z.b. bei der Bank) oder er wird mit der Post verschickt. Mit dem etan-plus kann man von jedem PC aus benutzt werden, doch muss man ihn bei sich tragen. Da es ein Display und eine Zifferntastenfeld hat, ist nicht so klein wie herkömmliche Token ohne Zifferntastenfeld, doch sie sollten noch in der Tasche passen. Die Zeit bis man eine Transaktion durchgeführt hat könnte etwas länger dauern und komplizierter sein wie mit der klassischen TAN-Liste, da man noch den Kontrollcode eingeben muss bevor man die TAN erhält. Doch der Benutzer könnte sich daran schnell gewöhnen und entsprechend routiniert eine Transaktion zügig durchführen. TCO: Der Benutzer muss sich den etan-plus Token kaufen und darauf achten, dass die Batterie innerhalb von 5 Jahren ausgehen kann und sich darum in regelmäßigen Abständen einen neuen Token kaufen muss. Sonst dürften keine zusätzlichen Kosten anfallen. 66

68 Der Onlineprovider muss die Tokens herstellen lassen und eine passende Softwarekomponente besitzen, damit er die TANs in Abhängigkeit von den registrierten Tokens berechnen und vergleichen kann. Account Recovery: Sollte der etan-plus Token verloren gehen, dann hat der Benutzer keine Möglichkeit mehr sich einzuloggen. Der Token sollte dann gesperrt werden und er muss ein neues Token bestellen. Dies kann telefonisch oder durch direkten Kontakt, wie z.b. der Gang zur Bank, geschehen Mit dem Verfahren wird zum Faktor Besitz (den TAN Generator) einen weiteren Faktor Besitz hinzugefügt: Die EC-Karte des Kunden. Damit der Token eine TAN generieren kann, muss man die EC-Karte des Kunden in den Token einführen. Dann kann man mit einem Knopfdruck eine TAN anzeigen lassen. Es gibt auch die Möglichkeit mehrere TANs generieren zu lassen, z.b. fünf gleichzeitig. Abbildung : Generator in der die Karte oben eingefügt wird. Ablauf bei einer Überweisung: Bevor der Benutzer eine Transaktion betätigen kann, muss er den Token und auch eine Chipkarte vom Onlinedienst besitzen. Im Falle einer Überweisung gibt der Benutzer die Überweisungsdaten in das Formular auf der Webseite ein und schiebt dann die Chipkarte in den Token. Auf Knopfdruck berechnet der Generator im Token in Abhängigkeit der eingeführten Chipkarte eine TAN, die der Benutzer dann zur Bestätigung der Überweisung eingibt. Als Authentisierung für Online Accounts: Im Grunde könnte es wie beim RSA SecurID Token in Verbindung mit einem wiederverwendbaren Passwort eingesetzt werden: Der Benutzer gibt seinen Benutzernamen und Passwort ein und wird danach aufgefordert ein Einmalpasswort einzugeben. Der Benutzer erzeugt mit dem Token und der Chipkarte einen Einmalpasswort und gibt sie dann ein. Als Alternative kann er nur den Generator zur Authentisierung benutzen: Der Benutzer gibt seinen Benutzernamen ein. Danach wird er aufgefordert den Einmalpasswort einzugeben. Der Benutzer legt die Chipkarte in das Token ein und erzeugt damit das Einmalpasswort. Dies gibt er dann auf die Webseite ein. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Mit diesem Verfahren erstellt der Benutzer eine einmalige PIN, die er vorher nicht kennt. Daher sind Brute-Force Angriffe wirkungslos. R1 gilt. Der Benutzer könnte über Phishing Angriffe ausgetrickst werden, gültige TANs weiterzugeben. R2 gilt nicht, da sie einfach generiert und weitergegeben werden können

69 Trojaner könnten mit den eingegeben TANs während der Loginphase bzw. bei der Überweisung nichts mehr anfangen, da sie nach einmaliger Verwendung nicht mehr gültig sind. R3 gilt. Es wären Man-in-the-Middle, da man TANs auf Vorrat generieren kann. Die erstellten Einmalpasswörter haben also keine begrenzte Gültigkeitsdauer. R4 gilt eingeschränkt, da keine aufwendigen Man-in-the-Middle Angriffe notwendig sind. Der Token ist in diesem Fall nicht wichtig und der Angreifer kann sich einfach eines vom Onlinedienst besorgen. Aber der Angreifer muss die Karte besitzen bzw. die Information darauf, mit der die TAN für den Benutzer generiert wird. Sollte der Benutzer die Karte verlieren und ein Angreifer wäre in Besitz der Karte, dann könnte er sich damit immer authentisieren, da sie nicht durch eine PIN geschützt ist. R5 gilt, da der Aufwand eine Karte zu beschaffen für den Angreifer groß ist. Kosten des Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Der Aufwand wäre ähnlich wie mit den vorherigen Verfahren, die einen TAN-Generator benötigen. Der Benutzer muss aber zusätzlich noch einen weiteren Gegenstand, die Chipkarte, mit sich führen und jedes Mal den Generator und Karte zusammen benutzen, damit er sich authentisieren kann. Es kann auf die Dauer etwas lästig sein, wenn man sich oft authentisieren muss und dabei jedes Mal den Generator und die Chipkarte herausholen muss. Ansonsten ist die Anwendung recht einfach. TCO: Für den Benutzer fallen ähnliche Kosten wie beim vorherigen Verfahren an. Nur muss er zusätzlich noch eine Chipkarte besorgen. Auch für den Onlinedienst dürften die Kosten neben der zusätzlichen Chipkarte nicht viel weiter steigen, wie beim vorherigen Verfahren. Account Recovery: Sollte der Benutzer seinen Generator verlieren, dann müsste er sich eine neue besorgen, aber eine Sperrung des Accounts wäre nicht nötig, solange er die Chipkarte noch besitzt. Sollte der Benutzer aber die Chipkarte verlieren, dann müsste diese gesperrt werden und bis er eine neue erhalten hat, kann er seinen Account nicht mehr benutzen. Die Accountwiederherstellung könnte genauso ablaufen wie beim vorherigen Verfahren TAN manuell bzw. chip TAN Verfahren ist eine Kombination aus und etan-plus. Dabei wird ein Generator benötigt, der nur mit einer EC-Karte funktioniert und gleichzeitig die aktuellen Transaktionsdaten für die TAN Generierung benötigt. Damit sollen Manipulationen von Überweisungsdaten verhindert werden. Ablauf bei einer Überweisung: Möchte man eine TAN generieren, dann muss man die EC-Karte in das Lesegerät einführen. Danach muss man z.b. wie bei der Volksbank die Kontonummer (Startcode), BLZ des Empfängers und Betrag der Überweisung in das Lesegerät über die Ziffertaste eingeben. Danach wird dann eine TAN für die Überweisung generiert. Damit kann er dann die Transaktion durchführen lassen. 68

70 Abbildung 68: ChipTAN Generator genannt tanjack optic SR von der Kreissparkasse Freudenstadt Als Authentisierung für Online Accounts: Hier wäre der Ablauf der gleiche wie für die Authentisierung mit einem etan-plus. Nur das man hier noch zusätzlich eine Chipkarte in das Lesegerät einführen muss, damit er den Einmalcode erstellt. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheit R1-R4 gegenüber der TAN, Phishing, Trojaner und Man-in-the-Middle Angriffen ist mit der vom etan-plus vergleichbar. R5 wäre auch mit vergleichbar: Nur wenn der Angreifer in Besitz eines Lesegeräts und der Chipkarte ist, kann er Einmalpasswörter ohne Probleme generieren. Man könnte die Sicherheit erhöhen, wenn man vorher eine PIN auf dem Generator eingeben muss, die die Chipkarte schützt. Kosten des Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Die Eingabe der TAN ist ähnlich umständlich (mehrmalige Eingabe nötig) wie beim etan-plus. Das kann die Dauer verlängern, bis man sich authentifiziert hat. Der Aufwand dürfte sich dem des etan- Plus und ähneln. TCO: Die Kosten für Benutzer und Dienstanbieter dürften ähnlich dem des Verfahren sein. Account Recovery: Für die Accountwiederherstellung beim Verlust der Chipkarte und dem Lesegerät sollte es keinen Unterschied wie beim oder vergleichbaren Verfahren geben optic (Flickering)/chipTAN comfort Bei der Volksbank wird dieses Verfahren auch einfach 58 genannt oder gehört auch bei der Kreissparkasse zum chiptan 59. Die manuelle Eingabe ist eine Alternative, die sie anbieten, da das Ablesen eines flackernden Bildschirms in manchen Situationen nicht möglich ist (z.b. über zu kleine Bildschirme wie bei einem Handy). Das optische Verfahren soll die Generierung komfortabler gestalten, da man nicht mehr die benötigten Transaktionsdaten mit der Hand eingeben muss. Von der Sicherheit her sollte sie nicht größer als beim sein. Der TAN-Generator besitzt einen Display, Ziffern- und Funktionstasten, optische Sensoren und einen Scanner zum Einlesen einer EC-Karte

71 Abbildung : plus Gerät der Volksbank Ablauf bei einer Überweisung: Hat der Benutzer alle Daten für eine Überweisung eingegeben, erscheint auf dem Bildschirm eine blinkende Animation bestehend aus 5 weißen Balken auf schwarzem Hintergrund. Abbildung : Erzeugung eines TANs einer Sparkasse mittels chiptan comfort Die optischen Sensoren müssen nun zum Einlesen schräg an die Animation gehalten werden. Durch die Lichtsignale werden die Transaktionsdaten (Kontonummer des Empfängers, Überweisungsbetrag) und ein Startcode bzw. eine verschlüsselte TAN übertragen. Die Transaktionsdaten werden auf dem Display angezeigt und müssen bestätigt werden. Danach wird die TAN berechnet und angezeigt, die man dann eingeben muss, damit die Buchung durchgeführt wird. Als Authentisierung für Online Accounts: Für eine Authentisierung mit einem Einmalpasswortgenerator in Kombination mit einem Flackercodelesegerät wäre eine Challenge-Response Erstellung denkbar: Der Benutzer loggt sich z.b. mit einem Benutzernamen und Passwort ein. Dann erscheint eine Bestätigungsseite mit einem Flackercode und der Benutzer muss sein Lesegerät an den Monitor halten. Davor setzt er seine Chipkarte in das Lesegerät und aktiviert es mit der PIN für die Chipkarte. Der Flackercode kann neben verschiedene Informationen wie die IP Adresse, Zeit/Datum usw. auch eine Nonce enthalten, die als einmaliger Startcode dient. Das Lesegerät liest die Informationen ab und kann sie auf ein Display darstellen. Hat der Benutzer die dargestellten Informationen bestätigt, dann erscheint ein Einmalpasswort, den er als Bestätigung eingeben muss. Danach ist er auf sein Account eingeloggt

72 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren für Authentisierungen: R1 gilt, da ein Einmalpasswort erzeugt wird. Dies kann kein Angreifer erraten. R2 gilt, da Phishingversuche in dem Fall kaum möglich wäre: Bei einer Generierung eines Einmalpasswortes wird jedes Mal der Flackercode benötigt. Auch wären Einmalpasswörter nur für eine bestimmte Zeit gültig, bzw. die Nonce, die man vom Onlinedienst benötigt. Das einzige was ein Angreifer vom Benutzer herausfinden könnte, wäre die PIN für die Chipkarte. Und sie wäre ohne die Chipkarte nutzlos. Trojaner könnten die PIN für die Chipkarte nicht abhören, da sie nicht am PC sondern direkt am Lesegerät eingegeben wird. Den Einmalpasswort könnte man abhören, wäre aber nach der einmaligen Anwendung bereits ungültig. R3 gilt. Zeitgleiche Man-in-the-Middle Angriffe wären nach wie vor denkbar. R4 gilt, da solche Angriffe mit hohem Aufwand verbunden sind. Sollte ein Angreifer die Chipkarte in seinen Besitz bekommen, dann könnte er damit und einem Lesegerät Einmalcodes generieren. So ist R5 genauso sicher wie beim vorherigen Verfahren. Sie kann erhöht werden, wenn die Chipkarte zusätzlich mit einer PIN geschützt wird. Die Sicherheit sollte aber mindestens so hoch wie bei einer itan- Listen sein und ist mit dem des vergleichbar. Kosten des optic: Benutzerfreundlichkeit/Zeit/TCO: Vom Aufwand, Zeit und TCO her könnte sie mit den vorherigen Verfahren ähnlich sein. Man muss die Chipkarte und das Lesegerät bei sich führen und diese dann am Monitor zum Ablesen davor halten. Probleme kann es geben, wenn das Lesegerät den Code nicht ablesen kann (z.b. bei kleinen Bildschirmen wie Handys usw.). Ansonsten ist das Verfahren für den Benutzer in der Hinsicht einfacher, da er die Transaktionsdaten nicht eingeben muss, aber sie trotzdem eingeben kann und die TAN davon abhängig ist. Account Recovery: Die Accountwiederherstellung ist auch hier mit den vorherigen Verfahren vergleichbar. 4.3 Fazit Onlinebankingverfahren als Authentisierungsverfahren für Online Accounts Wie wir gesehen haben, lassen sich alle TAN-Verfahren auch für Authentisierungsverfahren für Online Accounts umwandeln.. Es macht eigentlich keinen Unterschied, ob man eine Transaktion oder ein Account bzw. Benutzername authentisieren möchte. Modifizierte Methoden, die auch die Transaktionsdaten mit einbeziehen, können auch für Accounts genutzt werden, z.b. in Form einer Nonce. Ansonsten kann man diese auch ignorieren, da man für Authentisierungen von Online Accounts keine Transaktionen absichern muss. Im Gegensatz zu Geldüberweisungen, bringt es einem Angreifer nicht, wenn er das Passwort manipuliert. Das Ziel des Angreifers ist es, das für den Zeitpunkt gültiges Passwort zu finden. Und das wird mit Hilfe des Besitzfaktors erschwert. Dabei haben die Verfahren alle gemeinsam, dass der Benutzer eine einmalige Antwort in Form eines Einmalpassworts beantworten kann. Der Unterschied zwischen den Verfahren ist, wie sie diese Antwort erstellen. Ein weiterer Unterschied zwischen den einzelnen Besitzfaktoren ist die benutzte 71

73 Technik: Low-Tech und High-Tech. Dabei sind die Low-Tech Verfahren Methoden, die z.b. mit Listen auf bedrucktem Papier basieren und High-Tech Verfahren basieren auf elektronische Geräte. Die Papier-TAN Verfahren gehören also zu den Low-Tech Verfahren und besitzen folgende Merkmale: Gemeinsamkeiten: o Liste von endlichen Einmalpasswörtern Unterschied: o Passwortauswahl, wie z.b. PIN, Bilder usw. o Abfrageart: Direkt Mit oder ohne Index Indirekt Über eine Permutationsliste Was die Verfahren angeht, die auf der indirekten Passworteingabe basieren 62, so ist die Grundidee dabei, dass das eigentliche Einmalpasswort permutiert und abhörsicher eingegeben wird, sei es über andere Zeichen wie Bilder oder nicht angezeigten Zifferntasten. Bei den TAN-Verfahren, mit der man das Passwort indirekt eingibt, ist es auch möglich sie von einem Ein-Faktor-Verfahren in ein Zwei- Faktor-Verfahren umzuwandeln. Dabei kann man seinen wiederverwendbaren Account Passwort nur mit der Liste korrekt eingeben, die das Passwort entsprechen korrekt permutiert und umwandelt. So ist die Liste ohne den Account Passwort nutzlos und auch der Account Passwort alleine kann ohne die Liste nichts machen. Da die Eingabe des wiederverwendbaren Passworts jedes Mal anders ist und somit das eingegeben Passwort beim nächsten Mal nicht mehr gültig ist, ist es mindestens so sicher wie ein einfaches TAN-Verfahren mit einer itan-liste. Dabei lassen sich die Zwei-Faktor-Verfahren wieder in feinere Gruppen einteilen. Darauf werde ich aber später eingehen. Sicherheit von Low-Tech Verfahren: Die Einmalpasswörter sind gegen Trojaner insofern sicher, da sie zwar abgehört werden können, aber im Prinzip dann nicht mehr gültig sind. Man kann mit den Low-Tech Verfahren Phishingangriffe nur erschweren, aber nicht verhindern. Der Grund liegt darin, dass die Einmalpasswörter, in welcher Form auch immer, in gedruckter Form, z.b. auf einer Liste, vorhanden sind. Mit großem Einfallsreichtum können Benutzer immer noch dazu gebracht werden umständlich 100 Einmalpasswörter einzugeben oder sogar eine Liste zu scannen und dann weiterzugeben. Erfolgreiche Man-in-the-Middle Angriffe sind in einigen Fällen nur mit einigem Aufwand verbunden. Eine höhere Sicherheit versprechen die High-Tech Lösungen. Durch den technischen Fortschritt ist man nun auch in der Lage tragbare Geräte herzustellen, die in Echtzeit Einmalpasswörter generieren können. Dabei basieren sie auf Einmalfunktionen, d.h. man kann mit Hilfe eines Geheimnisses schnell etwas berechnen, aber ohne das Geheimnis die Umkehrfunktion nur schwer herausfinden. Der Vorteil von Einmalpasswörtern, die in Echtzeit erstellt werden und dann nur für kurze Zeit gültig sind ist der, dass sie für Phishingangriffe uninteressant sind. Man kann sie nicht weitergeben. Auch Trojaner könnten mit den abgefangenen Passwörtern nichts anfangen und nur Angriffe, die große 62 iipin, iibild-pin, Cardano-PIN, Linien-PIN, vpin, ppin, BildpasswortPIN 72

74 technisches Können voraussetzen, wie Echtzeit Man-in-the-Middle Angriffe, wären da erfolgreich. Der Nachteil aller Low-Tech und High-Tech Authentisierungen ist, dass man etwas herumtragen und dabei haben muss, um sich überall authentisieren zu können. Die Benutzerfreundlichkeit der Authentisierungsverfahren ist dabei unterschiedlich und je sicherer man sie machen möchte, desto Benutzerunfreundlicher können sie werden. Sie sind deshalb meistens eine optionale Lösung für Onlinedienste und werden nicht verpflichtend für Authentisierungen eingesetzt. Jedoch entstehen durch den technischen Fortschritt und deren Verbreitung, wie z.b. Handys oder Smartphones, neue Einsatzmöglichkeiten. So könnten in der Zukunft günstige und einfache Verfahren entwickelt werden. Die Verfahren an sich ähneln sich meistens und benötigen z.b. gleiche Hardwarevoraussetzungen (Abbildung 71) oder sie bauen z.t. aufeinander auf und werden verbessert, damit sie bestimmte Angriffe (z.b. Man-in-the-Middle) entgegenwirken können. Sie können sich dadurch unterscheiden, mit welcher Technik (z.b. Chipkarte oder Handy) und welchem Verschlüsselungsverfahren sie sich authentifizieren (z.b. symmetrisch oder Public Key). Verfahren wie RSA SecurID Tokens sind bisher in der Praxis nicht so leicht zu knacken, so dass nun auch verstärkt die Server, wo die sogenannten Seeds gespeichert sind, Ziele von Angriffen sind. 73

75 Abbildung 71: Hardwarevoraussetzungen von Authentisierungsverfahren 74

76 5 Zwei- Wege-Kommunikation Authentifizierung Hier werden ein paar Authentisierungsverfahren vorgestellt, die eine Zwei-Wege-Kommunikation benutzen. Dabei wird nicht nur über eine gleiche Verbindung kommuniziert, sondern auch mit einer anderen, damit man sie nicht so leicht belauscht werden kann. Dies wurde mit der großen Verbreitung von Handys erleichtert, da in Deutschland die Handynetze sehr gut ausgebaut wurden. 5.1 mtan, smstan mtan (Mobile TAN) oder smstan benutzt keine TAN-Liste mehr, sondern sendet pro Überweisung eine TAN mit einer SMS an ein Handy. So wird in Echtzeit über einen zweiten Weg zwischen einem Benutzer und seinem Onlinedienst kommuniziert. Es ist eine Kombination aus Zwei-Faktor und Zwei- Wege Authentifizierung. Man benötigt neben einer PIN auch ein Handy und es werden unterschiedliche Kommunikationswege, dem Internet- und die Handykommunikationsweg via SMS benutzt. Das Verfahren wird bereits für Authentisierungen von Online Accounts von SMS PASSCODE 63 angeboten. Sie unterscheidet sich vom Prinzip her nicht vom mtan-verfahren. Der Unterschied zwischen den Verfahren ist, dass beim mtan noch zusätzlich neben der TAN auch Überweisungsdaten per SMS geschickt werden. Auch Google unterstützt das Verschicken von zeitlich begrenzten Passwörtern und ich werde später bei der Vorstellung des Google Anmeldeverfahrens den Ablauf nochmals näher für Online Accounts beschreiben. Neben SMS PASSCODE bieten auch ekaay 64 und CrontoSign von Cronto Limited 65 ein vergleichbares Verfahren an, um Angriffe zu verhindern. Dabei wird auch ein 2D Bild über ein Smartphone mit einer Fotokamera (mit dem installierten App) oder dem CrontoSign Optical Device gescannt und es erscheint danach dann eine TAN und die Buchungsdaten der Überweisung auf dem Display des Gerätes. Man kann dann die Überweisung bestätigen, indem man die TAN vom Handy auf die Webseite eingibt. Der Unterschied zwischen ekaay und Cronto ist, dass die TAN bei Cronto angezeigt und dann auf die Webseite eingegeben werden muss. ekaay dagegen erstellt keine Einmalpasswörter in Form einer TAN, sondern benutzt einen geheimen Schlüssel um mit einer Response auf eine Challenge zu antworten. CrontoSign ist eine Mischung zwischen mtan und ekaay und da die Sicherheit und der Ablauf mit optic ähnlich ist, werde ich auch nicht auf CrontoSign näher eingehen. ekaay werde ich später vorstellen. mtan ist eines der ersten praktischen Anwendungen für Zwei-Wege- Kommunikation und werde es hier vollständigkeitshalber kurz vorstellen

77 Ablauf: Abbildung 72: Möglicher Kommunikationsablauf mit mtan Beim Onlinebanking wird nachdem Einloggen mit einer Benutzer ID und dem PIN (1) eine Überweisung betätigt (2). Er wird aufgefordert eine TAN einzugeben. Es erscheint dann eine SMS mit den Überweisungsdetails und einer TAN auf dem Handy (4). Dies geschieht über einen anderen Kommunikationskanal, mit dessen Provider der Onlinedienst verbunden ist (3). Der Benutzer muss man dann die erhaltene TAN eingeben um die Buchung durchzuführen (5). Als Authentisierung für Online Accounts: Der Verlauf um sich damit einzuloggen wäre sehr ähnlich: Der Benutzer würde sich wie gewohnt mit einem Benutzernamen einloggen (1). Der Benutzer wird dann aufgefordert ein Einmalpasswort einzugeben. Der Onlinedienst findet über den Benutzernamen die Handynummer heraus und sendet ein Einmalpasswort an die Handynummer über seinen GMS/UMTS Provider (3). Der GMS/UMTS Provider verschickt das Einmalpasswort auf das Handy (4) und der Benutzer gibt das empfangene Einmalpasswort in den Browser ein um den Loginvorgang abzuschließen (5). Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren bei Authentisierungen: R1 gilt, da ein Angreifer ein einmal gültiges zufällig erstelltes Passwort normalerweise nicht rechtzeitig herausfinden kann. Abbildung 73: Risiken beim mtan 76

78 1. Der Benutzer selber kann das Einmalpasswort normalerweise nicht bei einem Phishingversuch weitergeben, da sie vom Onlinedienst nur verschickt wird, wenn er sie benötigt und keine auf Vorrat gespeichert hat. R2 gilt. 2. Sollte das Einmalpasswort über einen Trojaner abgefangen worden sein, dann ist sie normalerweise nicht mehr zu gebrauchen, da sie nur einmal verwendet werden kann. Manin-the-Middle Angriffe über manipulierte und vorgetäuschte Webseiten (XSS) müssten zeitgleich und parallel ablaufen, da die SMS über einen anderen Kanal verschickt wird und nur eine begrenzte Zeit gültig ist. R3 und R4 gilt, da Man-in-the-Middle Angriffe hier sehr aufwendig sind. 3. Mit einem gestohlenen oder verlorenen Handy könnte der Angreifer ohne Probleme sich auf ein Account einloggen. Ein Verlust des Handys wird aber normalerweise vom Benutzer schneller erkannt, wie z.b. der Verlust einer Einmalpasswort Liste oder Generators. Auch Viren für Smartphones oder Handys könnten Einmalpasswörter abfangen und so dem Angreifer ein zeitnahes einloggen ermöglichen. Es würde auch die Gefahr bestehen, wenn man z.b. es in der Accountverwaltung schafft, die Handynummer zu verändern. Angreifer könnten auch versuchen an die SIM Karte zu kommen, indem sie beim Mobilfunkanbieter sich als den Handybenutzer ausgeben und eine neue SIM Karte anfordern. R5 gilt, da es normalerweise einen hohen Aufwand braucht um an ein Handy zu gelangen. Kosten der mtan: Benutzerfreundlichkeit: Man braucht keine TAN-Liste mitzuführen, ein Handy hat mein meistens immer dabei und ist somit flexibler was die Orte angeht, wo man sich einloggen kann. Je nach Empfangsleistung könnte es sein, dass man eine SMS aber nicht erhält oder verloren geht. Zeitfaktor: Die Zeit zum Einloggen kann aber etwas länger dauern, da man auf die SMS warten muss. Kostenbereich TCO: Es können keine zusätzlichen Kosten für den Benutzer auftreten, außer dass er ein SMSfähiges Handy besitzen muss. Falls die SMS Kosten an den Benutzer weitergeleitet wird, dann können die mit der Anzahl des Einloggens und des Aufenthaltes (wenn man im Ausland ist) schwanken. Für den Onlinedienst müssen zusätzliche Strukturen und Serverkomponenten bereitgestellt werden um TANs zu generieren und sie als SMS abzuschicken. Zusätzlich fallen die SMS Kosten für den Versand an. Account Recovery: Bei Verlust von Handy oder Änderung der Handynummer müsste man diese zuerst sperren lassen und dann eine neue Nummer dem Onlinedienst weitergeben. Bis dahin könnte man sich nicht auf den Account einloggen. 77

79 5.2 ekaay Mit dem ekaay Loginverfahren [Borchert, ekaay - Mit dem Handy einloggen, statt mit Passwort] verwendet man anstatt Benutzernamen und Passwort ein Handy bzw. ein IPhone/Android Smartphone mit einem ekaay App zur Authentisierung. Das Passwort bzw. der Schlüssel 66 wird dabei auf dem Smartphone abgelegt. Es wurde an der Universität Tübingen entwickelt und wird seit 2011 auch vom Webmaildienst der Universität Tübingen 67 genutzt. Der Name ist vom friesischen "Kaay" abgeleitet und bedeutet Schlüssel. Außerdem bedeutet ekaay auf Chinesisch ausgesprochen "leicht zu öffnen". 68 ekaay soll den Benutzer das Einloggen vereinfachen, da der Benutzer kein Passwort und Benutzernamen (d.h. seine verschiedene Identitäten für alle Accounts) mehr merken muss. Das Verfahren wurde so entwickelt, dass es die Methode der Authentisierung z.b. über ein Passwort ersetzen soll und richtet sich hauptsächlich an Accounts für Webseiten. So kann es auf beliebige bereits existierenden Architekturen mit eingebunden und auch bei Single Sign On Verfahren eingesetzt werden. Das Verfahren könnte man als Authentifizierung über Zwei-Wege- Kommunikation ansehen, da das Handy einen zweiten unabhängigen Kommunikationsweg benutzt um sich mit dem Onlinedienst bzw. dem Account-Server oder ekaay-server zu verbinden. Dabei wird nur vorausgesetzt, dass man ein Handy besitzt, auf der die ekaay App läuft. Unter anderem werden IPhones und Android Smartphones unterstützt. Muss man für die Verwendung des Apps vorher eine PIN/Passwort eingeben, dann könnte man auch von einer unabhängigen Zwei-Faktor- Authentisierung sprechen, wobei das Handy mit dem App und dem dort gespeichertem geheimen Schlüssel der Besitz wäre und die PIN/Passwort das Wissen. Müsste man eine PIN/Passwort im Handy eingeben um die App freizuschalten, dann wäre es eine weitere Form 69 der Zwei-Faktor- Authentifizierung, bei der nicht der Account sondern der Schlüssel geschützt wird. Würde man den geheimen Schlüssel auf einer RFID-Karte abspeichern und sie muss mit einer PIN über ein NFCfähiges Handy abgerufen werden, dann wäre es eine Kombination aus Zwei-Faktor und Zwei-Wege- Kommunikation Authentifizierung (RFID Schlüsselkarte als Besitz und PIN als Wissen sowie Handy als zweiter Kommunikationsweg). Da zurzeit der Schlüssel auf dem Handy gespeichert ist und man sich nur mit dem Handy einloggen kann, mit dem man sich für sein Account registriert hat, ist es ein Verfahren, dass vom Besitz (dem Handy des Benutzers) abhängt, jedoch auch einen zweiten Kommunikationsweg benutzt. 66 In AES Verfahren verschlüsselt Eine abhängige Zwei-Faktor-Authentifizierung, auf die ich später näher eingehen werde. 78

80 Ablauf: Der Benutzer muss vorher bereits einen Account auf dem Onlinedienst besitzen und dort die Möglichkeit sich mit ekaay anzumelden in seinem Account aktiviert haben. Während der Aktivierung von ekaay wird einmalig ein geheimer Schlüssel zwischen dem App und dem ekaay-server vereinbart und ausgetauscht. Das Verfahren basiert also auf eine symmetrische Verschlüsselung (AES Verfahren). Der vereinfachte Ablauf in Abbildung 74 (Onlinedienst ist zugleich ekaay- bzw. Accountserver) kann folgendermaßen aussehen und hat das Challenge-Response Verfahren als Grundlage: Der Webserver stellt eine Challenge, die der Benutzer anhand seines geheimen Schlüssels mit einer Response antwortet. Abbildung 74: Funktionsablaufbeispiel mit ekaay 1. Der Onlinedienst stellt den 2D Code auf seiner Loginseite. Möchte sich der Benutzer mit dem Browser auf seinem Rechner einloggen, dann sieht er den 2D Code. Im 2D Code steht der Name des Accountservers und eine Session-ID. 2. Der Benutzer nimmt nun sein Smartphone und startet die App ekaay. Das Programm scannt den 2D Code ein und berechnet mit einem geheimen Schlüssel des Benutzers, der im Smartphone abgespeichert ist, und der Session-ID ein Codewort. 3. Das ekaay App verschickt dann die Session-ID, Benutzernamen und Codewort über das Handy per Internet an den Accountserver, der dann die Daten überprüft und dann die Webseite freischaltet, falls alles korrekt ist. 79

81 Abbildung 75: ekaay Funktionsablaufbeispiel mit SSO In Abbildung 75 wird der Ablauf nun mit der getrennten Darstellung eines ekaay-servers und einem Account-Server dargestellt, die die Authentifizierung vornehmen und der Onlinedienst, der nur den Webserver bereitstellt. 1a. Der Onlinedienst bietet auf seiner Webseite den Rahmen für die Anmeldung auf seiner Anmeldeseite an. 1b. Der ekaay-server stellt den 2D Code usw. für die Authentisierung auf der Anmeldeseite bereit. 2. Mit dem ekaay App auf dem Smartphone fotografiert der Benutzer den 2D Code ein. 3. Der ekaay App authentisiert sich am ekaay-server. 4. Der ekaay-server authentifiziert den Benutzer und autorisiert es beim ID Server. 5. Der ID Server teilt es dem Onlinedienst mit, der dann den Benutzer einloggen lässt. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Der Schlüssel ist sicher, da er im AES Verfahren mit mindestens 128 Bit verschlüsselt ist. Damit würden Brute-Force Angriffe zu lange dauern. R1 gilt. Phishingangriffe wären nutzlos gegen den Benutzer, da der Benutzer kein Geheimnis, wie z.b. ein Passwort weitergeben kann. R2 gilt. Viren und Trojaner auf Smartphone können gefährlich werden. Sie könnten u.a. versuchen den gespeicherten Schlüssel zu stehlen oder Anfragen und Antworten umleiten bzw. abhören. R3 gilt, da der Aufwand zurzeit sehr hoch wäre. Eine Mischung aus XSS und Man-in-the-Middle Angriffen könnten gefährlich werden, indem man ein falsches 2D Bild mit veränderten Daten auf der Loginseite einfügt und wenn der Benutzer sein Handy nimmt und den veränderten 2D Code einscannt, dann somit den falschen Account freischaltet. Der Benutzer muss das nicht merken, falls dann eine Fehlermeldung vom Angreifer auf der Webseite erscheint. R4 gilt, da der Aufwand sehr hoch wäre und der Angreifer nicht den Schlüssel erhält. 80

82 Je nachdem, wie sich das Handy in das Internet verbindet, kann es zu weiteren Risiken führen. Sollte sich das Handy über ungesichertem WLAN in das Internet verbinden, dann könnte man die Kommunikation abhören. Daher sollte eine sichere Verbindung zwischen dem App und dem Server aufgebaut sein. Verlust des Handys: Verliert der Besitzer sein Handy und ist die App nicht geschützt, dann kann der Finder sich damit auf alle seine Accounts einloggen. Man kann das Risiko verringern, indem man die App mit einer PIN schützt oder den geheimen Schlüssel auf einer Smartcard abspeichert, der von einem NFC-fähigem Handy ausgelesen werden kann. R5 gilt, da der Aufwand sehr hoch wäre. Kosten eines Verfahren: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Wurde in der Accountverwaltung die Verwendung aktiviert, dann ist die Benutzerfreundlichkeit hoch, da man keine Passwörter und Benutzernamen mehr merken muss. Der Benutzer muss nur das Smartphone bei sich haben um sich zu registrieren. Und normalerweise führt man ein Handy immer mit. So kann man sich an beliebigen Orten einloggen ohne sich vor Trojaner fürchten zu müssen. Zeitfaktor: Bis man das Smartphone und die App aktiviert hat, kann es länger dauern, als wenn man in der Zwischenzeit das Passwort eingibt. Auch kann es von der Fähigkeit des Handys abhängen, wie schnell man den 2D Code einscannt und die Daten verschickt. Es sollte aber mindestens genauso schnell sein, wie die Authentisierung über eine itan-liste. TCO: Vom Benutzer her braucht es keine zusätzlichen Kosten, sofern er ein Handy besitzt, auf dem die ekaay App läuft. Der Anbieter muss neben seinen bisherigen Authentifizierungssystemen zusätzlich noch einen ekaay Server und ekaay Proxyserver anschaffen. Account Recovery: Verliert der Benutzer sein Smartphone, dann kann er sich damit nicht mehr einloggen. Unterstützt der Onlinedienst noch die Loginmöglichkeit über Benutzername und Passwort, dann kann sich der Benutzer darüber einloggen und sein Smartphone dann in der Accounteinstellung sperren, indem er die ekaay Möglichkeit deaktiviert. Es kann auch die Accountwiederherstellungsmethode des Passwortverfahrens bzw. des mtan Verfahren angewandt werden. 5.3 Google Sesame Im Dezember 2011 hat Google ein experimentales Projekt mit dem Namen Google Sesame getestet, die am 17. Januar wieder abgeschaltet wurde [Eikenberg, "Sesam öffne dich" statt Passwort, 2012]. Die Idee dabei war, dass man sich auf fremde Rechner abhörsicher einloggen kann. 81

83 Ablauf: Abbildung 76: Kommunikationsablauf mit Google Sesame Der Benutzer geht über den Browser des PCs auf die Loginseite und sieht dort ein QR Code (1). Diesen Code kann der Benutzer anhand eines Barcodescanner oder QR Scanner Apps mit seinem Kamerahandy abfotografieren und auf dem Handy wird dann eine Anmeldeseite geöffnet (2), in der sich der Benutzer dann mit seine Anmeldedaten eingeben kann (3). Diese Daten werden dann über das Handy Auf dem Rechner übertragen (4) und auf dem Rechner wird dann eine Seite geöffnet in der er eine Sicherheitsabfrage beantworten muss (5). Danach gelangt der Benutzer dann auf seine gewünschte Seite, z.b. Googl 70. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1 gilt eingeschränkt sicher, da der Account nach wie vor mit einem Passwort abgesichert ist. Daher hängt die Sicherheit von der Stärke des Passworts ab. R2 gilt nicht, da die Benutzerdaten leicht durch Phishingangriffe weitergegeben werden können. Gelangt das Passwort z.b. über Phishing in die Hände des Angreifers, dann kann er sich ohne Probleme einloggen. Die Passwortsicherheit wird eigentlich nicht erhöht, sondern nur verlagert. Anstatt die Eingabe der Anmeldedaten direkt am Rechner geschehen zu lassen, werden sie indirekt auf das mobile Gerät eingegeben. Der einzige Vorteil ist, dass die Anmeldedaten nicht über einen Keylogger auf dem Rechner abgehört werden kann. So wären die Anmeldedaten vor Trojaner geschützt. Aber sie könnten weiterhin eventuell mit einem Trojaner auf dem Smartphone abgehört werden. Daher gilt R3 eingeschränkt, da bisher die Gefahr von Handyviren nicht so hoch sind, wie auf PCs. Über XSS und Man-in-the-Middle Angriffe wäre es möglich, den Benutzer über falsche QR Codes auf eine Seite des Angreifers zu führen, wo der Angreifer dann die Anmeldedaten vom Benutzer erhalten kann. Der Aufwand würde sich für normale Accounts normal nicht lohnen. Daher würde R4 hier eingeschränkt gelten, aber mit einem erfolgreichen Angriff hätte man die kompletten Daten

84 R5 gilt, da das Passwort entweder auf dem Server gespeichert oder normalerweise vom Benutzer auswendig gelernt wurde. Die Sicherheit des Passworts ist nicht vom Handy abhängig. Man kann jedes Fotohandy benutzen, die entsprechend den QR Code ablesen können. Kosten eines Verfahren: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Der Benutzer muss eigentlich nichts machen. Er braucht nur ein Handy, auf dem ein App läuft, der den QR Code ablesen kann. Zeitfaktor: Die Anmeldung würde im Vergleich eines TAN Verfahrens oder ekaay bzw. mtan Verfahrens länger dauern, da der Benutzer zuerst auf einen nicht gerade großen Handydisplay sich anmelden und danach noch auf dem PC die Sicherheitsabfrage beantworten muss. TCO: Vom Benutzer her braucht es keine zusätzlichen Kosten, sofern er ein Handy besitzt, auf dem ein passendes App läuft. Der Onlinedienst müsste die Anmeldeseite anpassen und Software hinzufügen, die die Anmeldungen über Handys erkennen können und die Sicherheitsabfrage dann hinzufügt. 5.4 ekaaypin mit Zwei-Wege-Kommunikation Authentifizierung In Kapitel 6 stelle ich das zurzeit verwendete ekaaypin Verfahren als Zwei-Faktor-Authentifizierung vor, in der das Handy als Besitzfaktor angesehen werden kann, da dort der geheime Schlüssel gespeichert ist und die PIN als Wissensfaktor eingesetzt wird. Da diese Variante eine Registrierung voraussetzt in der der geheime Schlüssel ausgetauscht wird, stelle ich hier eine Möglichkeit vor, in der man keine Registrierung bzw. geheimen Schlüssel benötigt. Da man hierfür jedes beliebige Handy benutzen kann, auf der das ekaay App läuft, ist es keine Zwei-Faktor-Authentifizierung mehr, da man sich auf dem Account nur noch mit der PIN authentisiert. Aber die Grundidee, die PIN abhörsicher auf dem PC eingeben zu können, bleibt erhalten. Diese Möglichkeit ist nur eine Idee und wurde nicht verwirklicht. Sie soll aber aufzeigen, dass eine Benutzerfreundlichkeit erhöht werden kann, in der keine spezielle Registrierung notwendig ist. Das ekaay App benötigt für eine Authentisierung folgende Informationen: Benutzername, SessionID und die URL des Onlinedienstes bzw. wohin das App Benutzername, SesssionID und die zufällig permutierte Reihenfolge der Ziffern 0-9 senden kann. Es wird aber kein Challenge-Response Verfahren ausgeführt, wie es im ursprünglichen ekaay- Verfahren der Fall ist. 83

85 Ablauf: Abbildung 77: Datenfluss von ekaaypin als Zwei-Wege-Kommunikation 1. Der Benutzer geht mit seinem Browser auf die Webseite des Onlinedienstes. Dort loggt er sich mit seinem Benutzernamen ein. Danach erscheint ein 2D Code. 2. Der Benutzer fotografiert mit seinem Fotohandy und dem ekaay App das Bild ab und auf dem Handy wird zufällig eine permutierte Ziffernreihenfolge 0-9 generiert. 3. Das Handy sendet die permutierte Reihenfolge, Benutzername und SessionID an den Onlinedienst. 4. Der Benutzer gibt seine PIN indirekt ein, indem er die Ziffernfelder auf dem Handy abliest und sie auf dem Browser auf den leeren Nummernfelder anklickt. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1 gilt, da die PIN nicht durch einfaches ausprobieren herausgefunden werden kann. Der Angreifer sieht nicht, welche Ziffern er eingibt und Ziffernfelder ändern sich. R2 gilt jedoch nicht, da der Account nur durch die PIN abgesichert wird. Gegen Phishingversuche wäre diese Methode anfällig, da mit Wissen der PIN und dem Benutzernamen der Angreifer sich über jedes beliebige Handy einloggen kann. Die Eingabe der PIN auf dem PC ist abhörsicher, da der Angreifer nicht sehen kann, welche Ziffern er eingibt. R3 gilt. Es muss eine sichere Verbindung zwischen dem Handy und dem Onlinedienst aufgebaut sein, damit man die permutierte Reihenfolge nicht abhören bzw. abfangen kann. Alternativ könnte man eine PKI Methode benutzen, indem man die Informationen mit einem öffentlichen Schlüssel vom Onlinedienst verschlüsselt und zuschickt. Dann kann nur der Onlinedienst die Informationen mit seinem geheimen Schlüssel entschlüsseln. Mit entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen könnte R4 gelten. Falls man einen Ablauf verfolgen möchte auf der keine Daten auf dem Handy gespeichert werden, dann müssen notwendige Daten wie Benutzername und Onlinedienstidentifikation über das 2D Code an das App übermittelt werden, die dann mit anderen Daten über den zweiten Kommunikationsweg vom Handy zurückgesendet wird. Man muss daher sichergehen, dass keine kombinierten XSS und Man-in-the-Middle Angriffe stattfinden, die gefälschte 2D Codes unterjubeln, damit man die Permutationsreihenfolge abfängt. 84

86 Das Handy könnte ansonsten auch den Benutzernamen gespeichert haben, der dann automatisch weitergeleitet wird. Damit wäre das Handy für einen Angreifer nutzlos, da keine Schlüssel oder so abgespeichert sind. Ohne die PIN kann er sich nicht einloggen. Trojaner könnten daher gezielt versuchen Handys auszuspähen, damit man die Permutationsreihenfolge herausfindet. Für einen erfolgreichen Angriff wäre dann ein kombinierter bzw. zeitnaher Angriff notwendig. R5 gilt, wenn entsprechende Vorkehrungen getroffen werden. Kosten eines Verfahren: Die Benutzerfreundlichkeit/Aufwand, Zeitfaktor und TCO wären mit dem ekaaypin in Kapitel 6 vergleichbar, auf die ich dort näher eingehen werde. 5.5 Fazit Zwei-Wege-Kommunikation In der Zeit, als das Handy als ein Mittel zur Authentifizierung eingeführt wurde, konnte man Man-inthe-Middle und Phishing Angriffe verhindern. Doch mit der Weiterentwicklung der Handys zu Smartphones, steigt das Risiko, dass auch Trojaner sich auf Handys einnisten und empfangene SMS oder sonstige Daten abfangen und an den Angreifer weiterleiten. So gab es schon erfolgreiche Versuche bei Android Smartphones Telefonnachrichten aufzunehmen um sie dann weiterzuleiten [Robertson, 2011]. Ein Argument für die zusätzliche Sicherheit ist, dass die Kommunikation nicht über die Internetverbindung vom Webbrowser auf einem PC abläuft, sondern über den Übertragungskanal SMS oder dem GSM/UMTS-Netz. Dabei müsste sich das Smartphone bei einer Internetverbindung direkt mit dem Identitätsprovider in Verbindung stehen und nicht mit dem gleichen Server wie mit dem Webbrowser. Sollte sich ein Smartphone über WLAN sich in das Internet verbinden, dann wäre das wieder eine Schwachstelle, da öffentliche WLANs oft ungesichert und abgehört werden können. Der Benutzer sollte sich dabei tatsächlich durch ein anderes Netz wie GSM/UMTS und auf einen anderen Server verbinden, damit eine Zwei-Wege-Kommunikation stattfinden kann. Abbildung 78: Authentisierung wird über einen Browser und ein Handy auf zwei unterschiedliche Wege vorgenommen. Die Zwei-Wege-Kommunikation gehören zur Familie der Besitzauthentisierungsverfahren, können jedoch aufgrund des separaten Kommunikationsweg von anderen Besitzauthentisierungsverfahren unterschieden und als eigene Unterklasse angesehen werden. 85

87 6 Zwei-Faktor-Authentifizierung Bei einer Zwei-Faktor-Authentifizierung werden zwei Methoden der Authentisierung kombiniert. Klassischerweise ist es eine Kombination von Wissen und Besitz. Dabei soll der Account besser geschützt werden, da bei Verlust von eines der beiden Methoden der Account immer noch mit der anderen Methode geschützt ist. Die klassische Kombination ist eine EC-Karte und eine PIN. Dabei muss der Benutzer im Besitz der Karte sein und sie ist durch eine PIN geschützt, die der Benutzer wissen muss. Es wird bei der Zwei-Faktor-Authentifizierung nicht unterschieden, ob man durch Wissen den Besitz schützt mit dem man sich authentifiziert (d.h. man kann die Chipkarte nur benutzen, wenn man die PIN kennt) und dem Wissen, den man nur kennen kann, wenn man im Besitz eines Gegenstandes ist (z.b. eine TAN-Liste oder eines Authenticator Tokens). Man kann also Verfahren auch Zwei-Faktor-Authentifizierung nennen, wenn man z.b. einen Account mit einem Benutzernamen und Passwort und zusätzlich noch mit einem Token oder einem Handy schützt. So könnte jedes vorher beschriebene Authentisierungsverfahren, die auf Besitz beruht, mit einem Passwort/PIN kombiniert, als Zwei-Faktor-Authentifizierung verwendet werden. Die Zwei-Faktor- Authentifizierungen werde ich später nochmals verfeinert einteilen, z.b. in Verfahren klassifizieren, wo ein Faktor (z.b. Besitz) durch einen anderen Faktor (z.b. Wissen) geschützt wird oder zwei kombinierte Faktoren zusammen einen Account schützen. Abbildung 79: Mehr-Faktor-Authentifizierung durch Kombinationen 86

88 6.1 HBCI-1, HBCI-2, HBCI-3 (Secoder) Homebanking Computer Interface ist eine standardisierte Schnittstelle für das Homebanking. Das System benutzt eine spezielle Software, normalerweise eine Onlinebanking Software (z.b. StarMoney 8.0 für elektronische Signatur mit Chipkarte), ein Kartelesegerät und eine Chipkarte. Beim Onlinebanking erzeugt das Lesegerät mit der Chipkarte eine TAN für die Überweisung. Der Unterschied zwischen den verschiedenen Versionen besteht aus den zusätzlichen Funktionen, die das Lesegerät besitzt. Abbildung : HBCI-1 Kartenlesegerät So ist der HBCI-1 ein reines Lesegerät, wo man eine Chipkarte einfügen kann und die PIN über die Software am PC eingeben muss. Der HBCI-2 besitzt eine Zifferntaste, mit der man die Karte authentisieren kann und der HBCI-3 besitzt zusätzlich ein Display, wo die Überweisungsdaten angezeigt werden. Abbildung : HBCI-2 Kartenlesegerät Neben der PIN/TAN Authentifizierung wurden Transaktionen mit einer digitalen Signatur gegen nicht autorisierte Änderungen geschützt. Dabei befindet sich der Schlüssel auf der Chipkarte (DES oder RSA, d.h. mit einem symmetrischen oder asymmetrischen System). Von der Methode ähnelt es dem neuen Personalausweis, der später auch noch näher analysiert wird

89 Abbildung : HBCI-3 Kartenlesegerät Ablauf: In meinem Ablaufbeispiel werde ich HBCI als ein Authentisierungsverfahren für Online Accounts vorstellen, anstatt eine Überweisung damit tätigen: Abbildung 83: Benutzer aktiviert die EC-Karte über ein Lesegerät mit einer PIN. Die Software erstellt mit der EC-Karte und Lesegerät eine TAN, die man dann dem Onlinedienst zuschickt. Möchte sich der Benutzer auf ein Account einloggen, dann benutzt er dafür eine bestimmte Software vom Onlinedienst, die sich mit dem Kartenlesegerät und dem Onlinedienst verbindet. Befindet sich die Chipkarte im Lesegerät, so muss der Benutzer je nach Version die PIN in das Lesegerät oder am PC eingeben. Ist damit die Karte freigeschaltet, dann kann die Software zusammen mit der Karte und dem Lesegerät eine einmalige PIN erstellen oder dem Onlinedienst eine Authentisierung zusenden. So kann der Benutzer auf sein Account mit der erstellten PIN einloggen oder die Software verbunden mit dem Onlinedienst ermöglicht ihm den Zugang auf sein Account

90 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 84: Mögliche Sicherheitsrisiken wie PIN, Lesegerät, Software und die Verbindung zum Onlinedienst 1. Die PIN kann nach wie vor mit Phishingangriffen oder Trojaner abgehört werden, wenn sie über dem PC mit HBCI-1 eingegeben wird. Verliert der Benutzer die Chipkarte, dann kann der Angreifer sie nicht ohne weiteres benutzen. Er braucht dafür die PIN. R1-3 gilt, da ohne die Chipkarte die PIN nutzlos ist. 2. Die weitere Sicherheit hängt auch von der Software ab, die als Schnittstelle zwischen der Karte, dem Lesegerät und dem Onlinedienst dient. 3. Man-in-the-Middle oder Replay Angriffe sind auch abhängig davon, wie die Software mit dem Onlinedienst kommuniziert. Malware könnte versuchen die Software zu verändern oder Daten abzufangen und zu verfälschen. Hat das Lesegerät ein Display, könnten Manipulationen zusätzlich erschwert werden. R4 und R5 gilt, da die Angriffe sehr aufwendig sein müssten. Kosten von HBCI: Benutzerfreundlichkeit: Der Benutzer benötigt ein Lesegerät, eine Chipkarte und eine spezielle Software. Aufgrund des Lesegeräts, welches an dem PC angeschlossen werden muss und der Software kann sich der Benutzer nicht an beliebige Orte verbinden. Ansonsten dürfte es recht einfach sein, die Chipkarte in das Lesegerät einzulegen und mit der Software die PIN einzugeben und die Transaktion durchzuführen. Dabei muss er danach normalerweise keine weiteren Eingaben mehr betätigen, sondern nur die Daten höchstens nochmal bestätigen. Zeitfaktor: Die Zeitdauer einer Transaktion oder dem Einloggen dürfte sich nicht viel von denen mit anderen TAN Generatoren unterscheiden. TCO: Auf den Benutzer kommen zusätzliche Kosten zu, wenn er für das Lesegerät, die Chipkarte und die Software bezahlen muss. Der Onlinedienst benötigt neben herkömmliche Webserver die für das System benötigte Plattform zur Authentifizierung und im Falle des Onlinebanking ein E-Banking System. Auch 89

91 müssen sie die Chipkarte und Lesegeräte und die Software, die die Schnittstelle zwischen der Karte und dem Onlinedienst ist, bereitstellen. Account Recovery: PIN: Sollte der Benutzer die PIN vergessen haben, dann muss er die alte sperren lassen und eine neue beantragen. Dies muss er normalerweise telefonisch oder persönlich wie z.b. bei seiner Bank machen. Ohne seine neue PIN kann er solange nichts machen. Chipkarte: Sollte der Benutzer seine Chipkarte verlieren, dann muss er diese Karte sperren lassen und eine neue beantragen. Bis er die neue Karte nicht hat kann der Benutzer keine weiteren Transaktionen machen step verification Google hat seit 2011 eine Zwei-Faktor-Authentifizierung eingeführt, die sie Bestätigung in zwei Schritten [Google, Bestätigung in zwei Schritten, 2011]. Dabei ist der zweite Faktor ein Handy oder ein Smartphone, der einen App namens "Google Authenticator" benutzt. Dieser Authenticator kann zeitbasiert oder zählerbasiert sein [Google, google-authenticator - Two-step verification, 2011]. Bei einer zählerbasierten HOTP wird ein sogenannter HMAC OTP 74 erstellt. Dabei basiert der Algorithmus auf einen steigenden Wert und einem statischen symmetrischen Schlüssel, den in diesem Fall nur der Google Authenticator und der Google Authentifizierungsserver kennen. Zeitbasierte Tokens 75 sind nur für 30 Sekunden gültig und, basierend auf HOTP, statt dem steigenden Wert ein Zeitindex benutzt [VeriSign Inc., Deversinet Corp., Portwise Inc., 2010]. Die Anmeldung mit einem Google Authenticator ist vergleichbar mit dem vom RSA SecurID Softwaretoken und wurde bereits näher behandelt. Darum werde ich hier nur auf die sogenannte "Bestätigung in zwei Schritten" Anmeldung für ein Google Konto eingehen. Richtet man das Google Konto für eine "Bestätigung in zwei Schritten" ein, so erhält man Liste mit zehn nummerierten Ersatzcodes, die mit einer itan Liste zu vergleichbar ist. Jeder Ersatzcode ist nur einmal anwendbar. Diese kann man eingeben, wenn man das Telefon oder den Google Authenticator nicht benutzen kann. Es gibt auch die Möglichkeit Anwendungsspezifische Passwörter zu erstellen. Diese sind nur für bestimmte Anwendungen gültig (z.b. Google Mail und Google Kalender über Smartphones) und müssen nur bei der ersten Anmeldung eingegeben werden. Danach sind sie gespeichert und man wird über das Gerät bzw. die Anwendung automatisch angemeldet. Da diese nicht für Online Accounts verwendet werden, werde ich hier nicht näher auf Anwendungsspezifische Passwörter eingehen. 74 Hashed Message Authentication Code One Time Password 75 TOPT - Time-based One-Time Password 90

92 Ablauf: Abbildung : Anmeldung an ein Google-Konto Hat man den Google Account vorher für die 2-step verification aktiviert und möchte man sich in ein Google Account einloggen, dann muss der Benutzer zuerst sein Benutzernamen (1) und Passwort (2) eingeben. Er kann zusätzlich die Einstellung Eingeloggt bleiben aktivieren (3). Abbildung :Zweiter Bestätigungsschritt Es erscheint dann eine neue Seite und wird aufgefordert einen Bestätigungscode (4) einzugeben. Diese erhält er über eine SMS an sein Handy und hat er sie eingegeben und bestätigt, dann kann er sich auf die Webseite einloggen. Der Benutzer hat hier auch die Möglichkeit den Code für 30 Tage zu speichern und erst danach erneut nach einem neuen Bestätigungscode abgefragt zu werden (5). Falls er keine SMS erhalten sollte, dann kann er sich auch mit einem Ersatztelefon anmelden (6). Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1, R3-R5 sind dem des mtan Verfahrens ähnlich. R1 gilt, da das Passwort ohne den SMS Code nutzlos ist. R2 ist aber ein wenig schwächer, da zusätzlich bei Google Konten die Gefahr besteht, dass Angreifer durch Phishingangriffe an die Erstatzcodes und das Passwort gelangen möchten. Das könnte z.b. mit Hilfe von XSS bzw. Man-in-the-Middle Angriffen passieren, die die Anmeldung nicht weiterleiten und somit keine SMS ankommt und ihn dann verleitet die Ersatzcodes einzugeben. R3 - R5 gilt ebenfalls, da Angriffe mit hohem Aufwand verbunden wären

93 Kosten der 2-step verification: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Der Aufwand und die Dauer bis man sich in das Account eingeloggt hat müsste dem des mtan Verfahren entsprechen. Dabei ist die Dauer auch abhängig, wie schnell die SMS ankommt. TCO: Normalerweise muss der Benutzer die SMS nicht bezahlen. Ansonsten sollte die TCO so hoch sein wie beim mtan Verfahren. Account Recovery: Sollte man sein Handy verloren haben, dann kann man sich entweder über die Ersatzcodes, die beim Aktivieren der Bestätigung in zwei Schritten erstellt werden, anmelden und dann in der Accountverwaltung die Handynummer ändern oder sich über ein Ersatztelefon einloggen. Sollte man die Ersatzcodes verlieren, dann kann man in der Accountverwaltung neue Codes erstellen lassen und somit die alten ungültig machen. 6.3 Internetpassport Der AXSionics Internetpassport ähnelt dem und wird AXSionics 78 angeboten. Es kombiniert Authentifizierungsverfahren aus Fingerabdruck und Flickercode-Erkennung. Der Internetpassport soll eine Drei-Faktor-Authentifizierung verwirklichen, indem man eine PIN, Internetpassport und Fingerabdrücke benötigt. Der Internetpassport ist ein Gerät mit einer Anzeige und der Möglichkeit Fingerabdrücke darauf abspeichern und ablesen zu können. Er verfügt auch optische Sensoren mit denen man den Flickercode an einem Bildschrim ablesen kann. Der Flickercode ist eine optische Datenübertragung von Nachrichten, die verschlüsselt ist. Abbildung 87: Das Internetpassport

94 Ablauf 80 : 1. Der Benutzer gibt die Passportnummer, die hinter dem Internetpassport steht, als Login ID beim Onlinedienst ein. Er kann auch ansonsten einfach ein Login ID und PIN oder Passwort zum Anmelden benutzen. 2. Der Onlinedienst stellt am Bildschirm ein Flackercode dar. Der Benutzer hält die optischen Sensoren vom Internetpassport am Bildschirm um den Code abzulesen. 3. Der Benutzer muss sich am Internetpassport mit seinen Fingerabdrücken authentifizieren. 4. Auf der Anzeige des Internetpassports werden im Falle Überweisung die Überweisungsdaten angezeigt. Es kann aber auch ein Code angezeigt werden. 5. Ist alles korrekt, dann kann der Benutzer die TAN bzw. den Code eingeben. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheit R1-R4 dürften mindestens so hoch liegen wie mit dem optic Verfahren mit der die Chipkarte durch eine PIN abgesichert ist. Der Unterschied liegt darin, dass man den Internetpassport nur mit einem Fingerabdruck aktivieren kann und nicht mit einer PIN. So wäre R5 sicherer, da Fingerabdrücke nicht ohne weiteres weitergegeben werden können und daher das Internetpassport vor Diebstahl und Verlust abgesichert ist. Die Gefahr ist allerdings, dass der Fingerabdruck nicht richtig erkannt wird. Gewöhnlich ist da eine 20%ige Fehlertoleranz mit dabei, d.h. ist der Abdruck mindestens 80% korrekt, dann kann man sich einloggen. Dadurch ist aber der Internetpassport bei einem Verlust geschützt. Jedoch könnte eine Chance von 1:5 ein Ansatz sein zu versuchen, die Abdrücke zu fälschen. Auch müssen drei Fingerabdrücke gespeichert sein, d.h. man könnte von drei Personen die Fingerabdrücke speichern lassen. Kosten von Internetpass: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Der Aufwand und die Dauer könnten in etwa so wie mit der optic sein. Nur muss der Benutzer anstatt mit einer EC Karte mit einem Fingerabdruck den Internetpassport freischalten. Das könnte komfortabler sein, als eine PIN sich merken und eingeben zu müssen

95 TCO: Im Vergleich zu optic ist wohl der Anschaffungspreis für einen Internetpassport viel höher für den Benutzer. So können beim Benutzer und Onlinedienst die Kosten höher liegen, weil die Kosten für den Kauf und die Bereitstellung des Internetpassport höher sind. Account Recovery: Internetpassport: Sollte der Benutzer den Internetpassport verlieren, dann bleibt ihm nur die Möglichkeit diese sperren zu lassen und sich dann einen neuen zu besorgen. Die Accountwiederherstellung könnte so ähnlich ablaufen, wie bei den anderen vergleichbaren Verfahren. Fingerabdruck: Für den unwahrscheinlichen Fall, dass die Fingerabdrücke vom Benutzer sich verändert haben oder nicht mehr benutzen kann, so muss er sich ein neues Internetpassport bestellen und ihn ersetzen, da die Fingerabdrücke nicht mehr ersetzt werden können. 6.4 npa Der neue Personalausweis (npa) wurde am eingeführt und soll den vorherigen Personalausweis ersetzen. Der Begriff neuer Personalausweis wird im Gesetz nicht explizit erwähnt und am Anfang wurde die Bezeichnung elektronischer Personalausweis (epa) verwendet. Es hat sich aber wohl der Begriff npa eingebürgert und darum wird er im Folgenden so genannt [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]. Der neue Personalausweis ist nach wie vor in erster Linie ein Personalausweis, deren besondere Stellung durch die Ausweispflicht nach 1 des Personalausweisgesetzes (PAuswG) hat. Aber der neue Personalausweis hat nun auch die zusätzliche Aufgabe, eine Verbesserung der Identifikationssicherheit im Bereich der elektronischen Kommunikation herbeizuführen. Für diesen Zweck wurde der Personalausweis mit einer Chipkarte ausgestattet, mit der man einen elektronischen Identititätsnachweis (eid) und elektronische Signaturen durchführen und biometrische Daten speichern kann. Das Auslesen geschieht kontaktlos über ein NFC-fähiges Lesegerät und der Middleware AusweisApp 81. Interessant dabei ist, dass durch die Ausweispflicht jeder deutsche Bürger einen neuen Personalausweis langfristig besitzen sollte und somit ein Standard zur Authentisierung in Deutschland werden könnte. So gibt es Anbieter wie idondemand 82 und One Web One Key (OWOK) von Reiner Kartengeräte GmbH & Co. KG 83, die über Apps für Smartphones oder Scheckkarten und Lesegeräte vergleichbare Dienste anbieten. Und da der npa ein hoheitliches Dokument ist, ist es auch gesetzlich verboten ihn zu manipulieren, zu kopieren, zu fälschen usw. So ist es ein Unterschied, ob jemand versuchen sollte den npa zu manipulieren, zu kopieren, zu stehlen usw. oder ein Authenticator Token, Handy oder andere nicht hoheitliche Dokumente. Einsatzbereiche für die eid Funktionen sollen im ecommerce als auch in egovernment sein [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]: 1. E-Commerce: Handel (Alterskontrolle, Onlineeinkauf im Internet, VoD,..) Banken (Onlinebanking, Onlinekontoeröffnung,...) Versicherungen (Onlineantrag, Schadensmeldung,...) Wirtschaft allgemein (Hotelanmeldungen, Vertragsabschluss,...) 81 Man kann sie unter https://www.ausweisapp.bund.de/ runterladen

96 Sonstiges (Soziale Netzwerke, wie z.b. Facebook) 2. E-Government: Soziales (ELENA, BAFÖG-Online,...) Verkehr (Auskunft aus dem Verkehrszentralregister,...) Umzug (Melderegister,...) Finanzen (Abgabe der Einkommensteuererklärung,...) Arbeit (Onlineantrag für polizeiliches Führungszeugnis) Justiz (Antragstellung im gerichtlichen Mahnverfahren,...) Für uns ist nur der Bereich der eid Funktion interessant, in der man sich für Online Accounts anmelden muss. Auf andere Funktionen wie elektronische Signatur oder Speicherung der biometrischen Daten wird in dieser Arbeit nicht näher eingegangen. Die in Tabelle 4 dargestellten Daten sind im npa gespeichert und können für die eid Funktionen genutzt werden (z.b. beim Erstellen eines Online Accounts können Name und Nachname übertragen werden). Dabei werden DG13-16 und DG19-21 im npa nicht genutzt [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]. Nummer (Datengruppe) Inhalt Änderbar DG1 Dokumententyp (immer "ID") nein DG2 Aussteller (Staat) nein DG3 Ablaufdatum nein DG4 Vorname nein DG5 Nachname nein DG6 Künstler- bzw. Ordensname nein DG7 Akademischer Titel nein DG8 Geburtsdatum nein DG9 Geburtsort nein DG10 Nationalität nein DG11 Geschlecht nein DG12 Optionale Daten nein DG17 Adresse ja DG18 Gemeindekennzahl Ja Tabelle 4: Gespeicherte eid-datengruppen für eid-funktionen Ablauf: Um sich mit dem npa auf ein Account einloggen zu können benötigt man folgende Komponenten: npa: Wird vom Bürgeramt ausgegeben und von der Bundesdruckerei in Scheckkartenformat hergestellt. Die Bundesdruckerei verschickt zusätzlich den PIN-Brief (Transport-PIN inkl. PUK, Sperrkennwort) an den Benutzer/Bürger. Auf der Außenseite befinden sich zusätzlich zu den üblichen Ausweisdaten lesbar ausgedruckt die Card Access Number (CAN) und die maschinenlesbare Zone. In der Karte befindet sich ein RF-Chip (Radio-Frequency-Chip, Funk- Chip), der einen Mikroprozessor enthält und in der Lage ist die kryptografischen Protokolle [BSI TR , 2011] durchzuführen, geheime Schlüssel, Zertifikate und persönliche Daten speichern und weitere Schlüssel erzeugen kann. NFC-fähiger Chipkartenleser für kontaktlose Verbindungen: Diese werden von verschiedenen Herstellern [BSI, 2011] aus der Privatwirtschaft angeboten. Dabei kann man sie in drei Versionen erwerben: Klasse-1-Leser (ohne eigenes Display und Tastatur), Klasse-2-Leser 95

97 (ohne Display und eigene Tastatur) oder Klasse-3-Leser (eigenes Display und eigene Tastatur). Die sicherste und vom BSI empfohlene Klasse sind die Klasse-3-Leser. AusweisApp: Eine Softwarekomponente die als Middleware dient um die Authentifizierung zwischen npa und Server zu gewährleisten und wird von einem vom Bund beauftragtem Unternehmen für verschiedene Betriebssysteme und Browser entwickelt und gepflegt. eid-serverkomponenten: Von der Privatwirtschaft sollen verschiedene Lösungen für Serverkomponenten der eid-server anbieten, wie z.b. die Bundesdruckerei, die einen Identity Provider und Relying Party mit SAML-Token zur Verfügung stellt. Abhängig von den Serverkomponenten ist auch ein SSO möglich. PKI-Architektur: Diese Komponenten werden vom Bund gestellt und sind zur Ausstellung der Zertifikate und Sperrdienst zuständig. Hat der Benutzer nun seinen Online-Ausweisfunktion freigeschaltet und die Transport-PIN der Bundesdruckerei durch die eigene PIN ersetzt und den AusweisApp auf seinem Computer installiert, dann kann er sich damit auf ein Online Account anmelden, wenn diese den npa unterstützt. Dafür sollte er am Loginbildschirm einen entsprechenden Link zur Verfügung stellen, dass er sich dort damit anmelden bzw. einen Account erstellen kann. Abbildung 88: Anmeldebeispiel mit dem npa 1. Der Benutzer möchte sich mit dem npa auf dem Onlinedienst anmelden. 2. Der Onlinedienst leitet die Authentisierungsanfrage auf dem eid-server weiter. Gleichzeitig wird der AusweisApp beim Benutzer gestartet. 3. Eine sichere Verbindung wird zwischen dem eid-server, AusweisApp, Lesegerät und dem npa aufgebaut und die Authentizität des Dienstanbieters sowie Authentizität und Integrität des Ausweises überprüft. Dabei führt der AusweisApp lokal mit dem npa das PACE-Protokoll [BSI TR-03110, 2010](Chip- und Terminalauthentisierung) durch. 4. Der AusweisApp zeigt dem Benutzer das Berechtigungszertifikat des Onlinedienstes. Sollte der Onlinedienst Daten vom Benutzer anfragen, so werden diese angezeigt und der Benutzer kann entscheiden, welche Daten freigegeben werden soll. 96

98 5. Der Benutzer gibt die Daten frei indem er die PIN eingibt. 6. Die Authentisierungsantwort bzw. Daten werden an den eid-server gesendet. 7. Der eid-server sendet die Authentisierungsantwort bzw. Daten an den Onlinedienst. 8. Der Onlinedienst überprüft die Antwort und öffnet dem Benutzer den Account, falls die Antwort korrekt war. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 89: Kommunikationsablauf zwischen Benutzer, Onlinedienst, Lesegerät, npa und CA (Certification Authority), PKD (Public Key Directory) Um die Sicherheitsrisiken besser zu verstehen, schauen wir nochmals genauer den Ablauf des eids an, wie sie in Abbildung 89 angezeigt ist [BSI, 2010]: 1. Der Benutzer wählt beim Onlinedienst die Authentisierung mit Hilfe des eids. 2. Der Webserver des Onlinedienstes übermittelt die für den Aufbau der Verbindung notwendigen Parameter. 3. Der Browser ruft die lokale AusweisApp auf. 4. Die AusweisApp baut einen sicheren Kanal zum eid-server des Onlinedienstes auf und die Authentisierung beginnt. 5. Sichere Verbindung zwischen AusweisApp, Lesegerät und npa wird aufgebaut und PACE Protokoll in Verbindung mit PIN Eingabe, Terminal Authentication, Chip Authentication und Passive Authentication soll Berechtigung des Lesegeräts, Onlinedienst, Echtheit des npa (RF- Chip) und der ausgelesenen Daten sicherstellen. 6. Mit Hilfe von CA, PKD und dem Sperrmanagement (d.h. über eine PKI) sollen mit Hilfe von Zertifikaten die in 5. gemachten Überprüfungen durchgeführt werden. 97

99 Abbildung 90: Sicherheitsrisiken beim npa Die Risiken R1 bis R5 sind etwa so hoch wie beim HBCI-Verfahren. Mit hohem Aufwand könnte ein Angreifer mit Identitätsdiebstahl versuchen auf ein fremden Account einzuloggen. In Abbildung 90 können wir die Sicherheitsrisiken nochmals genauer betrachten: 1. Angreifer kann die Eingabe der PIN über Malware/Trojaner/Keylogger mitlesen, falls das Lesegerät kein integriertes Ziffernfeld besitzt. Ein Angreifer kann mit einer PIN alleine nichts anfangen und benötigt noch das npa bzw. die gespeicherten Informationen vom npa. 2. Man-in-the-Middle Angriff, Phishingversuche 84 und Umleitungen (XSS) sind möglich während Kommunikation zwischen Browser und Webserver. Erschwert könnten Man-in-the-Middle Angriffe durch Kontrollanzeigen auf dem Display des Lesegeräts werden. Die direkte Kommunikation zwischen dem AusweisApp und dem eid-server wäre nicht möglich, es sei denn die AusweisApp Software wäre verändert worden. 3. Die Spezifikation zur Authentifizierung zwischen AusweisApp und eid-server ist noch unklar [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]. Darum wären Ansätze für das Abhören bzw. Abfangen der Kommunikation oder Replay Angriffe möglich. 4. Versuch der Umleitung auf einen unbefugten Server während der Kommunikation zwischen dem Browser und dem AusweisApp abhängig vom AusweisApp. Möglichkeit der Manipulation durch Malware könnte eine Gefahr sein. 5. Gefahr von Manipulation des AusweisApp möglich, vor allem, falls NFC-fähige Smartphones in der Zukunft eingesetzt werden sollten und dort auch AusweisApps laufen sollten. 6. Manipulation von Lesegeräten wäre denkbar, ähnlich dem Skimming bei Bankautomaten. Es existieren bisher nur zertifizierte Komfort-Lesegeräte. Ansonsten sind sie alle nicht zertifiziert. Der Aufwand wäre jedoch größer als herkömmliche Identitätsklauversuche. Falls man NFCfähige Smartphones in Zukunft benutzen könnte, wären diese durch Malware ein zusätzliches Sicherheitsrisiko. 84 SSL Verbindungen sind nicht mehr sicher. 98

100 7. Der npa ist für 10 Jahre ausgelegt und es ist nicht vorherzusehen, ob die Kryptoanalyse in der Zeit nicht Schwachpunkte und Fehler findet. So konnten kryptografische Systeme mit festen Parametern in der Vergangenheit zwischen 10 und 20 Jahre ihre Sicherheit bewahren Hier werden über einer PKI mit Zertifikate die Berechtigungen usw. überprüft. Wie die Fälle der Zertifikataussteller DigiNotar [Kremp, 2011] und Comodo [Stöcker, 2011] zeigen, können auch durch falsche Zertifikate seriöse Webseiten vorgetäuscht werden. Ein Angriff über XSS und falsche Zertifikate sind daher denkbar. Auch können Betrüger versuchen ein Zertifikat bei der Vergabestelle für Berechtigungszertifikate beim Bundesverwaltungsamt (VFB) beantragen, mit deren positives Bescheid er dann bei einem Berechtigungszertifikateanbieter (BerCA) das elektronische Berechtigungszertifikat erhält 86. Hacker könnten versuchen die Anträge zu fälschen bzw. durch gefälschte positive Bescheide versuchen Zertifikate zu erhalten. Daher ist es wichtig, sowas zu verhindern und regelmäßig und in kurzen Abständen die Zertifikate zu überprüfen und zu aktualisieren. Kosten für npa: Benutzerfreundlichkeit/Aufwand: Der Benutzer kann aufgrund des Lesegeräts und der Middlewaresoftware AusweisApp nicht so flexibel und überall auf Online Accounts einloggen. Zurzeit gibt es auch nur eine Windows Version und keine für Mac oder Linux. Ansonsten hat man normalerweise einen Personalausweis immer dabei. Zeitfaktor: Die eigentliche Dauer für das Einloggen sollte mit den anderen Zwei-Faktor-Authentifizierungen wie mit einem Passwort und Token ähnlich sein. TCO: Der Benutzer müsste neben dem npa, dem Freischalten des eid auch noch das Lesegerät bezahlen, wenn er nicht das Standardgerät Klasse-1 benutzen möchte, welches nicht wirklich empfehlenswert ist. Für das sicherste Gerät Klasse-3 muss man am meisten bezahlen. Der Onlineanbieter muss neben einer eid-server Infrastruktur (neu einrichten, auf bereits existierende anbinden oder einen eid-service-provider auswählen) auch einen Berechtigungszertifikat beim Bundesverwaltungsamt beantragen und die eid-anbindung vom Dienst zum eid-server implementieren. Account Recovery: PIN: Hat der Benutzer die PIN vergessen, dann kann er eine neue eid-pin von der Personalausweisbehörde gegen eine Gebühr neu setzen lassen. Ansonsten hat der Benutzer drei Chancen seine PIN einzugeben. Beim dritten Mal muss er vorher aber noch die Zugangsnummer, die auf der Vorderseite des npa aufgedruckt ist, eingeben. Danach wird die PIN gesperrt, die der Benutzer mit der PUK bis zu zehn Mal entsperren lassen kann. npa: Hat der Benutzer sein npa verloren, dann muss er telefonisch oder bei der ausstellenden Personalausweisbehörde den Verlust melden. Falls man der Benutzer dies telefonisch (über eine Sperrnotrufnummer) meldet, muss er den Sperrkennwort, den er von 85 Z.B. gab es Kollisionen bei Hash-Funktionen (MD4, MD5, SHA-1) bereits nach 5-13 Jahren. 86 Zur Zeit D-Trust GmbH und Signtrust. 99

101 der Bundesdruckerei erhalten hat, angeben. Wurde die Unterschriftsfunktion aktiviert, dann muss er diese separat beim gewählten Signaturanbieter sperren lassen. Ist der Verlust gemeldet, dann muss der Benutzer einen neuen Personalausweis beantragen, was Kosten und Wartezeit mit sich bringt. 6.5 ekaaypin Bei dem ekaaypin Verfahren authentisiert man sich auf einem Account indirekt mit einer PIN über den ekaay App und dem dazugehörigen Smartphone mit einer Fotokamera [Borchert, ekaay PIN]. Das Verfahren ähnelt dem ekaay-verfahren in Kapitel 5, das auf eine Challenge vom Webserver mit einer Response antwortet, die der Benutzer mithilfe des geheimen Schlüssels beantworten kann. Beim ekaaypin wird zusätzlich noch eine permutierte Reihenfolge der Ziffern 0-9 mitgeschickt, die auch vom geheimen Schlüssel abhängt. Ablauf: Um den sich mit dem ekaaypin einloggen zu können, muss der Benutzer vorher das App auf seinem Handy installiert und dann entsprechend in seiner Accountverwaltung das Verfahren aktiviert haben. Es wird dabei wie beim ekaay-verfahren ein geheimer Schlüssel vereinbart und ausgetauscht, der auf dem ekaay-server und auf dem Smartphone gespeichert ist. Es ist der gleiche Vorgang beim ekaay- Verfahren in Kapitel 5. Möchte sich nun der Benutzer auf einen Onlinedienst anmelden, dann muss er wie beim ekaay-verfahren nur noch mit dem ekaay App einen 2D-Code mit dem Smartphone auf dem Bildschirm (Abbildung 91) abfotografieren. Er erhält dann über das ekaay App eine Darstellung des Nummernfeldes mit vertauschten Ziffern. Das App sendet die benötigten Informationen wie Benutzername, Session ID und den vertauschten Ziffern an den ekaay-server. Abbildung : Eingabemaske für die PIN Der Benutzer liest die Ziffern auf dem Smartphone ab, die hinter dem leeren Nummernfeld stehen (Abbildung 92), die auf der Webseite auf dem Browser seines PCs dargestellt werden. Er kann dann die PIN eingeben, indem er auf die leeren Nummernfeldern mit der Maus klickt

102 Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung : Darstellung des Nummernfeldes auf dem Smartphone Die PIN kann ausreichend sicher sein, wenn sie lang genug ist und die Anzahl der Fehlversuche eingeschränkt ist. Zusätzlich werden die Ziffernfelder nicht angezeigt und permutieren. Darum benötigt der Angreifer auch das Handy mit dem Schlüssel. R1 gilt. Es kann aber immer noch die Gefahr vom Benutzer ausgehen, wenn durch Phishingversuche der Angreifer an seine PIN gelangt. Der Angreifer würde aber immer noch das Smartphone mit dem gespeicherten geheimen Schlüssel benötigen. Somit wäre die PIN nutzlos. R2 gilt. Das Verfahren ist Trojanersicher, da auf dem PC des Benutzers ein Keylogger nicht erkennen kann, was für eine PIN eingegeben wird. R3 gilt. Falls es Sicherheitslücken auf der Webseite gibt, könnte durch ein Man-in-the-Middle Angriff die Gefahr bestehen, dass der Angreifer dem Benutzer einen manipulierten 2D Code unterschiebt und mit einer falschen Session ID so auf den Account einloggen kann. Zusätzliche Gefahr könnte vom Handy ausgehen. Bei Verlust könnte der Angreifer mit dem Handy ohne Probleme einloggen bzw. neue Viren für Handys könnten Angriffe auf das App starten bzw. belauschen um die Zifferndarstellung zu erhalten oder den geheimen Schlüssel zu finden, der vom ekaay App benutzt wird um sich gegenüber dem Onlinedienst zu authentisieren. Damit ein Angriff auf ein Handy funktioniert um die Zifferndarstellung herauszufinden, bedarf es aber ein kombinierter zeitgleicher Angriff auch auf dem PC des Benutzers, bzw. auf die gültige Session. Die Sicherheit könnte erhöht werden, wenn der Schlüssel nicht direkt auf dem Handy, sondern z.b. auf einer Smartcard abgespeichert wäre, der dann über ein NFC-fähiges Handy abgerufen werden kann. R4 und R5 gilt, da ein Angriff mit großer Aufwand verbunden ist. Kosten des ekaaypin: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Das Verfahren könnte schneller und einfacher wie vergleichbare Low-Tech Verfahren sein, wo man sich mit einer indirekten PIN Eingabe gegen Trojaner absichert. Ansonsten könnte es genauso lange dauern wie Verfahren die z.b. den RSA SecurID Token benutzen

103 TCO: Der Benutzer benötigt ein Android Smartphone oder IPhone bzw. ein Handy mit eingebauter Kamera, die das ekaay App unterstützt. Er muss das kostenlose App dann auf sein Handy installieren. Der Onlineprovider muss neben seinen bisherigen Authentifizierungssystemen zusätzlich noch einen ekaay Server und ekaay Proxyserver anschaffen, die darauf aufbauen. Account Recovery: Sollte der Benutzer sein Handy verlieren, so könnte er sein Account wie beim mtan oder ekaay Verfahren wiederherstellen lassen. 6.6 NFC-Foto-TAN Mit dem NFC-Foto-TAN Verfahren [Borchert, Fotohandy-TAN mit NFC, 2009] sollen die Schlüssel zur Authentisierung nicht mehr auf dem Smartphone, sondern auf einer RFID-Chipkarte gespeichert werden. Mit der Radio-Frequency-Identification (RFID) Chipkarte kann man über Near-Field Communication (NFC) Smartphones kabellos Daten speichern und ablesen. Das Verfahren ist noch im Entwicklungsstadium und soll neue Techniken wie NFC-fähige Smartphones einbinden um die Sicherheit von ekaay PIN zu erhöhen, indem man die Speicherung der Schlüssel zur Authentisierung vom Handy auf eine Chipkarte auslagert. Ablauf: Abbildung : NFC-Foto-TAN Verfahren Im Fall für eine Authentisierung auf ein Account loggt sich der Benutzer mit seinem Benutzernamen ein. Es erscheint dann ein 2D Bild auf dem Bildschirm. Das Smartphone liest den 2D-Code ab und erhält so eine Nonce (eine Challenge, die eine zufällig generierte Zufallszahl sein kann) und entsprechende Accountdaten (z.b. Benutzername usw.). Sind die dargestellten Daten auf dem Smartphone in Ordnung, dann kann der Benutzer seine RFID-Chipkarte an das Smartphone legen und er sendet die Nonce an die RFID-Chipkarte, die eine Antwort mit dem auf der Chipkarte gespeicherten Schlüssel erstellt und sie an den Smartphone zurückschickt. Mit der Antwort wird die Authentisierung bestätigt und auf dem Smartphone kann die permutierten Ziffern auf dem Nummernfeld dargestellt werden. Der Benutzer kann dann korrekt seinen Account PIN auf dem

104 Bildschirm durch das Anklicken der leeren Nummernfelder in der Eingabemaske eingeben. Die Chipkarte könnte zusätzlich noch mit einer PIN abgesichert sein, falls sie verloren gehen sollte. So muss man die PIN vor der Antwortgenerierung auf dem Smartphone eingeben. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung : NFC-Foto-TAN Informationsfluss Sollte das Verfahren realisiert werden, dann sollte man darauf achten, dass Viren über das Smartphone nicht an die Schlüssel auf der Scheckkarte zugreifen, abhören oder manipulieren können. Das Verfahren wäre ansonsten gegen Trojaner sicher und auch gegen Man-in-the-Middle Angriffe vom PC aus. Es sollte aber sichergestellt werden, dass es nicht möglich ist auf dem Smartphone eventuell Man-in-the-Middle Angriffe zu starten und beispielsweise die App zu manipulieren. Die RFID-Chipkarte sollte zusätzlich mit einer PIN abgesichert sein. So würde R1-R5 hier gelten. Kosten des NFC-Foto-TAN: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Der Aufwand und Zeit sich auf einen Account einzuloggen oder eine Überweisung durchzuführen würde sich etwas vergrößern im Vergleich zum ekaaypin Verfahren, da man jetzt noch zusätzlich die Scheckkarte herausnehmen und sie mit dem Handy benutzen muss. Ansonsten wäre der Benutzer damit genauso flexibel und könnte sich von beliebigen PCs aus einloggen. TCO: Die Kosten für den Benutzer und Onlinedienst würde sich im Vergleich zum ekaay Verfahren um die zusätzliche RFID-Chipkarte erhöhen, die man jetzt zur Speicherung der Schlüssel braucht. Auf das ekaay Verfahren werde ich später näher eingehen. Account Recovery: Sollte man die RFID-Chipkarte verloren haben, dann muss er sie auch gestohlen melden, damit man die abgespeicherten Schlüssel sperrt. Die Accountwiederherstellung kann genauso ablaufen wie bei den anderen ekaay Verfahren

105 6.7 Sichere Fenster Das Sichere Fenster Verfahren [Borchert, Fouquet, Niedermayer, & Reinhardt, 2008] ist eine technische Variante des visuellen PIN Verfahrens basierend auf visueller Kryptografie. Das Verfahren sieht vor, dass die Informationen auf dem Bildschirm verschlüsselt übertragen werden. Man kann auf dem Bildschirm nichts als ein rauschendes Bild sehen. Eine Darstellung des korrekten Bildinhalts erhält man, wenn man ein Entschlüsselungsgerät zwischen dem PC und Monitor anschließt. Das Entschlüsselungsgerät kann zusätzlich ein Lesegerät für RFID- oder Smartcard-Chipkarten sein, damit man mehrere Accounts damit verwalten kann. Zurzeit ist dieses Verfahren in der Praxis noch nicht verwirklicht worden. Ablauf: Abbildung : Sicheres Fenster Verfahren Der Benutzer erhält vom Onlinedienst ein Entschlüsselungsgerät und eine Smartcard, welche an das Entschlüsselungsgerät reingesteckt werden kann. Das Entschlüsselungsgerät ist dabei zwischen dem Computer und dem Monitor angeschlossen. Loggt sich nun der Benutzer beim Onlinedienst mit seiner Login ID ein, so werden vom Onlinedienst verschlüsselte Bilder zugeschickt, welche nur rauschen darstellen. Sobald der Benutzer jedoch seine Smartcard an das Entschlüsselungsgerät angeschlossen hat, werden die Bilder damit entschlüsselt und er sieht die Eingabemaske für die Eingabeaufforderung seiner PIN mit vertauschten Nummernfeldern. Der Benutzer kann dann durch Mausklicks seine PIN eingeben und dann einloggen. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: In der Theorie wäre dieses Verfahren gegen Trojaner sicher, da die PIN nicht abgehört werden kann. Die Bildsignale werden verschlüsselt zum Bildschirm gesendet und werden vom Gerät, dass zwischen dem PC und dem Bildschirm geschaltet ist, entschlüsselt. Daher würden auch Trojaner, die einen Screenshot machen, nur rauschen erkennen. Auch könnte das Verfahren gegen Man-in-the-Middle Angriffe sicher sein, wenn man z.b. den kompletten Inhalt des Online Accounts verschlüsselt angezeigt wird und man nur mit der passenden Smartcard den Inhalt erkennen kann. So we rden zwischen dem Benutzer und dem Onlinedienst keine direkten Passwörter ausgetauscht und der Angreifer kann nur verschlüsselte Signale abfangen. Die Signale werden durch die Smartcard entschlüsselt, die den Schlüssel dafür nicht preisgibt. Dabei sollte man beachten, dass das

106 Entschlüsselungsgerät und die Smartcard nicht manipulierbar sind. Um beim Verlust der Smartcard einen Missbrauch vorzubeugen, sollte sie mit einer PIN geschützt werden. Diese könnte der Angreifer aber mit Hilfe eines Trojaners bzw. Keyloggers ausspähen. Verhindern kann man sowas, wenn man die PIN direkt am Entschlüsselungsgerät eingeben müsste, wie bei den Klasse-3 Lesegeräten für die npas oder HBCI-3, die ich später vorstellen werde. Die Schlüsselübergabe zwischen der Chipkarte und dem Onlinedienst sollte auch sicher sein, falls man sie über offene Kanäle verschicken muss. Ansonsten könnten die Schlüssel bereits auf der Karte gespeichert sein und der Onlinedienst kann sie anhand der Seriennummer identifizieren, die der Benutzer in seiner Accountverwaltung angeben müsste. R1-R5 könnte also bei einer korrekten Umsetzung gelten. Kosten des Sicheren Fenster Verfahren: Benutzerfreundlichkeit/Zeit: Mit dem Verfahren könnte der Benutzer bequem und einfach von zu Hause aus auf seinen Online Account einloggen. Da aber dafür ein Entschlüsselungsgerät und eine Smartcard benötigt werden, ist er nicht so flexibel und kann dies nur von PCs aus machen, die solche Entschlüsselungsgeräte angeschlossen haben. Dabei müsste der Benutzer aber sichergehen können, dass solche Geräte nicht manipuliert sind. TCO: Der Benutzer müsste neben einer RFID-Chipkarte auch ein Entschlüsselungsgerät besorgen. Das könnte teurer sein als Verfahren, die nur einen Gegenstand benutzen, wie z.b. RSA SecurID Tokens. Der Onlineprovider müsste neben der entsprechenden Software (z.b. Authentifizierungsserver und Verschlüsselungssoftware) auch die Entschlüsselungsgeräte und RFID-Chipkarten bereitstellen. Account Recovery: Sollte der Benutzer seine Chipkarte verlieren, so müsste er sie auch sperren lassen und könnte die Accountwiederherstellungsmethode, wie bei den anderen Verfahren mit Tokens, z.b. RSA SecurID, ekaay oder mtans, benutzen. 6.8 Schlüsselkarte Die Schlüsselkarte [Borchert & Reinhardt, Vorrichtung und Verfahren zur Abhör- und Manipulationssicheren Verschlüsselung für Online-Accounts, 2009] erinnert an das sichere Fenster Verfahren, indem man ein codiertes Bild auf dem Bildschirm mit Hilfe eines Lesegerätes dekodiert. Das Entschlüsselungsgerät, die Smartcard und der Bildschirm werden mit einer sogenannten Schlüsselkarte kombiniert. Der Benutzer erhält eine Schlüsselkarte mit Fotosensoren auf der Rückseite, eine Anzeige auf der Vorderseite, eine Recheneinheit und Speicher, in der der geheime Schlüssel gespeichert ist. Auch dieses Verfahren existiert wie das Sichere Fenster bisher nur in der Theorie. 105

107 Ablauf: Abbildung : Beispiel einer Darstellung der Schlüsselkarte und des Monitors bei einer Überweisung Der Benutzer loggt sich beim Onlinedienst mit seinem Benutzernamen und Passwort ein und es erscheint ein kodiertes Bild auf dem Bildschirm (Abbildung 96). Hält der Benutzer seine Schlüsselkarte vor dem kodierten Bild, dann tasten die Fotosensoren das Bild ab und die Informationen können mit Hilfe des abgespeicherten Schlüssels dekodiert und auf der Anzeige der Schlüsselkarte dargestellt werden. Man kann darauf z.b. den Accountnamen, Benutzernamen oder Bilder usw. sehen und eine PIN als ein Einmalpasswort, die er dann in die Eingabemaske auf dem Computer eingibt (Abbildung 97). Abbildung : Dekodierte Darstellung des Monitors mit einer drüber liegenden Schlüsselkarte Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Das Verfahren könnte mindestens so sicher sein wie das optic Verfahren mit dem Flickercode. Auf das Verfahren werde ich auch später näher eingehen. Dabei ist sozusagen das kodierte Bild bei der Schlüsselkarte der Flickercode beim optic. Sie ähneln sich vom

108 Ablauf her und unterscheiden sich nur von der Methode, wie man den Code auf den Bildschirm sendet. R1-R5 könnten hier bei einer korrekten Umsetzung gelten. Kosten der Schlüsselkarte: Benutzerfreundlichkeit/Zeit/TCO: Der Aufwand und die Dauer sowie die Kosten für den Benutzer und dem Onlinedienst könnten mit dem optic Verfahren vergleichbar sein. Account Recovery: Beim Verlust der Schlüsselkarte müsste man ein ähnliches Accountwiederherstellungsverfahren wie bei ekaay oder optic anwenden. 6.9 Fazit Zwei-Faktor-Authentifizierung Bei einer Zwei-Faktor-Authentifizierung soll es ein Angreifer schwerer haben sich erfolgreich auf ein Account einloggen zu können. Sie benötigen dafür beispielsweise nicht nur ein Passwort, sondern zusätzlich noch einen Gegenstand. Dabei kann man einen feinen Unterschied bei der Zwei-Faktor- Authentifizierung für Online Accounts feststellen. So kann man am Anfang versuchen eine Authentisierung sicherer zu machen, in dem man zwei Schritte dafür benötigt. Angefangen z.b. mit einer zweimaligen Passwortabfrage. Eine Authentisierung in zwei Schritten müsste also zwangsläufig nicht über zwei Faktoren ablaufen (Abbildung 98). Abbildung 98: 2-Schritte-Authentisierung innerhalb eines Faktors Doch erhöht sich die Sicherheit jedoch nicht, wenn man eine Authentisierung in zwei Schritten mit dem gleichen Faktor durchführt. Es werden keine Angriffsarten dadurch verhindert. Ähnlich wie in der Kryptologie, wo man auch durch Hintereinanderausführungen die Sicherheit nur erhöhen kann, wenn entsprechende Bedingungen 94 erfüllt sind, lässt sich eine tatsächliche Erhöhung der Sicherheit nur mit zwei verschiedenen Faktoren verwirklichen. So lassen sich theoretisch alle Online Accounts mit einer zwei Schritte Authentisierung in eine Zwei-Faktor-Authentisierung in zwei Schritten (in Abbildung 99 Unabhängige Zwei-Faktor-Authentifizierung genannt) modifizieren: Der Benutzer benötigt dabei neben dem Faktor Wissen auch den Faktor Besitz für eine Authentisierung auf sein Account. Er muss sich also auf dem Account zweimal einloggen, jeweils mit einem anderen Faktor. Dies wäre eine einfache Art. um bestehende Accounts mit einem zweiten Faktor aufzurüsten. 94 So ist z.b. Nichtlinearität eine Voraussetzung oder man sollte beachten, dass eine dreifache DES Verschlüsselung wie 3DES zwar eine Schlüssellänge von 168 Bit, jedoch effektiv nur 112 Bit hat [Hauck, 2003]. 107

109 Beispiele wären mtans und RSA SecurID Tokens. Auch die älteren EC-Karten mit Magnetstreifen arbeiten damit. Die PIN und die Karte wird Online beim Provider auf die Korrektheit überprüft. Damit lassen sich Sicherheitsrisiken in der jeweiligen Authentisierungsmethode abschwächen. So wird der Account bei einem Diebstahl eines Passwortes mit einem Token abgesichert bzw. der Verlust des Tokens durch ein Passwort. Da man aber im Grunde zwei unabhängige Verfahren verwendet, nenne ich sie unabhängige Zwei-Faktor-Authentifizierung. Jede Ein-Faktor-Authentifizierung könnte man so in eine Zwei-Faktor-Authentifizierung modifizieren. Abbildung 99: 2-Faktor-Authentisierung in 2 Schritten Die andere Möglichkeit einer Zwei-Faktor-Authentifizierung wäre, wenn man z.b. den Besitzfaktor mit einem Wissenfaktor schützt (Abbildung 100). So kann man eine erfolgreiche Authentisierung nur durchführen, indem man beides einsetzt. So wie man eine PIN benötigt um mit der EC-Chipkarte Geld abzuheben. Im Chip der EC-Karte wird die PIN auf Korrektheit überprüft. Damit sichert man den Besitzfaktor ab, falls man es verlieren sollte. Klassisch sichert man den Besitz mit einer PIN, einem Wissensfaktor ab. Aber es wäre auch ein Persönlicher Merkmal als zweiter Faktor möglich, da man praktischerweise sowas immer mitführt und im Besitzfaktor könnte eine Kamera, Mikrofon, Scanner usw. eingebaut sein, damit man z.b. ohne Problem die Stimme, Gesicht, Fingerabdruck usw. überprüfen kann. Abbildung 100: Klassische 2-Faktor-Authentisierung Da ein Faktor von dem anderen abhängig ist, nenne ich sie abhängige Zwei-Faktor-Authentifizierung. Wie man die zwei Faktoren für eine Authentisierung für ein Online Account einsetzt, macht aber eigentlich keinen großen Unterschied auf die Sicherheit des Accounts. In beiden Fällen braucht man beide Faktoren, wenn ein Angreifer sich erfolgreich auf ein Account einloggen möchte. Einen kleinen Sicherheitsvorteil hätten aber Verfahren, in der man z.b. die PIN abhörsicher in einen Einmalpasswortgenerator für die Authentisierung eingeben kann. Am Beispiel des Internetpassport wäre der Generator ein autarkes System bei der man einen Fingerabdruck zur Aktivierung eingeben 108

110 muss. Es wären aber auch andere biometrische Merkmale denkbar, wie Unterschrift, Stimme, Iris oder Gesichtserkennung. So bietet Android 4.0 mit dem Samsung Galaxy Nexus eine Gesichtserkennung zur Aktivierung des Smartphones an. Sie bietet aber geringe Sicherheit, da man das Smartphone auch mit Fotos oder ähnliche Gesichter aktivieren kann [Beiersmann & Poessneck, 2011]. Außer für Onlinebanking oder beim Geldautomaten, wo man die Chipkarte und PIN, ein Handy für SMS Nachrichten oder TAN-Listen benutzt, haben sich bisher Zwei-Faktor-Authentifizierungen nicht groß durchgesetzt. Es werden einige Accounts mit Tokens geschützt oder mit Smartphones, auf denen Authenticator Apps laufen. Doch sie werden nach wie vor nur optional unterstützt. Neue Versuche wie z.b. den npa für eine sichere Authentifizierung zu benutzen sind bisher gescheitert, da es noch zu wenige Unterstützungen in der Industrie bzw. Firmen gibt 95. Extra Lesegeräte und Software anzuschaffen könnte, neben der Inflexibilität, einer der Gründe zu sein, warum sich solche Verfahren nicht durchsetzen. Durch die Verbreitung von Smartphones und der Tatsache, dass man diese normalerweise immer mitführt, könnten Verfahren, die auf Apps basieren und kostenlos sind, auf breitere Zustimmung stoßen. Doch sollte man die Weiterentwicklung beobachten, da sich auch Viren für Smartphones nicht lange auf sich warten lassen. Aber zurzeit müssten Angreifer große Kosten und Mühen auf sich nehmen, wenn sie npas oder mtans knacken möchten. Damit sich der Aufwand für einen Angreifer lohnt, müsste der Gewinn für ihn ziemlich hoch sein. 7 Symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Im vorherigen Kapitel hatte ich die Zwei-Faktor Authentisierung in unabhängige Zwei-Faktor Authentisierungen in zwei Schritten bzw. abhängige Zwei-Faktor Authentisierungen unterteilt. Eine dritte Variante einer Zwei-Faktor Authentisierung werde ich in diesem Kapitel vorstellen: Die symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung in einem Schritt. Abbildung 101: Symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung in einem Schritt Die Gemeinsamkeit aller drei Varianten ist: Man benötigt Wissen und Besitz um sich auf ein Account zu authentisieren. Der Unterschied ist die Beziehung zwischen den beiden Faktoren untereinander: Sie besitzen 95 Bisher unterstützen 20 Unternehmen und Institutionen den npa und nach einem Jahr wurden über 8 Mio. npas ausgegeben. Bei der Deutschen Rentenversicherung sind 52 Mio. angemeldet und erst 300 haben dort die eid-funktion freischalten lassen [Sawall, 2011]. 109

111 entweder keine Beziehungen untereinander 96, der Besitz ist abhängig vom Wissen 97 oder Wissen und Besitz gehen untereinander eine Art symbiotische Beziehung ein, indem beide Faktoren sich gegenseitig benutzen bzw. benötigen. Beispiele, die ich schon vorgestellt habe, wären z.b. die Permutation-PIN, Cardano-PIN oder den ekaay-pin, Schlüsselkarte, Sichere Fenster oder das NFC- Foto-TAN. Die Grundidee für eine symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung ist, dass man das Wissen abhörsicher in das PC eingeben kann, d.h. Trojanersicher ist. Dafür wird ein zweiter Faktor Besitz in Kombination mit dem Wissen benutzt. So lassen sich unter bestimmte Bedingungen jedes auf Besitz beruhendes Authentisierungsverfahren in eine symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung modifizieren. In diesem Kapitel werde ich dabei speziell die im vorherigen Kapitel vorgestellten Onlinebanking Verfahren modifizieren. Idee: Wissen wird indirekt bei der Authentisierung eingeben. Voraussetzung: Wissen kann indirekt über Symbole eingegeben und über einen Besitzfaktor permutiert dargestellt werden. Erhöht werden kann die Sicherheit wenn das Wissen neben der Permutation auch substituiert werden kann. Die Passwortsicherheit bleibt aber nur bei einer bijektiven Abbildung erhalten, nicht bei einer surjektiven, d.h. wenn verschiedene Symbole auf ein gleiches abgebildet werden. Somit lässt sich jede Ein-Faktor Authentisierung durch eine permutierte Darstellung der Symbole von Wissen in eine Zwei-Faktor Authentisierung modifizieren. Dies lässt sich am einfachsten mit PIN-Verfahren verwirklichen. Man kann sie auch mit Passwörtern modifizieren, aber da könnte es dann komplizierter werden oder die Passwortsicherheit vermindern. Dies werde ich nun in den folgenden Beispielen erörtern. 7.1 Passwörter Low-Tech Verfahren Es ist möglich mit einer Abwandlung der Papier-TAN Verfahren wie man es mit der indirekten Eingabe der PIN macht, wie beim ppin Verfahren, dies auch für Passwörter zu benutzen. Doch würden dann solche Eingabelisten sehr lang werden und die Eingabe zu unübersichtlich. Würde ein Passwort aus Groß-und Kleinbuchstaben und Zahlen bestehen können, dann müssten 62 anklickbare Felder auf dem Loginbildschirm erscheinen und entsprechend so viele permutierte Buchstaben und Zahlenreihenfolge auf der Papierliste stehen. Auch würde die Liste sehr lang werden, wenn man 100 permutierte Reihenfolgen auf einer Liste abdrucken müsste. 96 Unabhängige Zwei-Faktor Authentisierung in zwei Schritten. 97 Klassische abhängige Zwei-Faktor Authentisierung. 110

112 Abbildung 102: Anwendungsbeispiel einer permutierte n Eingabeliste und Anmeldebildschirm High-Tech Verfahren Man könnte auch anstatt Permutationslisten auch Generatoren verwenden, die zufällig und zeitlich begrenzt, wie etwa zeitgesteuerte Tokens, die Buchstabenreihenfolge auf einem Display anzeigen. Dies wäre durch einen App auf einem Smartphone wahrscheinlich am besten darstellbar. Aber wie beim Papierverfahren wäre die Eingabe zu kompliziert, da zu viele anklickbare Felder dargestellt werden müssten Surjektive Substitution Neben bijektive Verfahren für Passwörter, die umständlich handzuhaben sind, könnte man jedoch auch eine surjektive Substitution der Buchstaben für die Passwörter umsetzen. Der Vorteil wäre, dass man damit die Darstellung einfacher wäre und die Eingabe schneller vonstattengehen könnte. Dies wäre z.b. bei Smartphones über Apps möglich. Dabei werden dann die Buchstaben einer Ziffertaste zugeordnet, die dann am Bildschirm auf dem PC eingegeben werden kann. Abbildung 103: Anwendungsbeispiel einer App für indirekte Eingabe des Passworts und Anmeldeseite. Der Nachteil wäre, dass damit aber die Passwortsicherheit kleiner wird. So würden sich bei einem achtstelligem Passwort bestehend aus 26 Buchstaben und 10 Ziffern die Kombinationsmöglichkeiten von auf verringern. Sie wäre im Grunde dann so sicher wie eine achtstellige PIN. Im Grunde müsste man da auch die Fehlversuche auf drei einschränken, sonst würde ein Brute-Force Angriff um ein vielfaches schneller zum Erfolg führen. 111

113 7.2 Papier-TAN Verfahren als symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Unter der Voraussetzung, dass man PINs für die Authentisierung benutzt, könnte man Onlinebanking Verfahren in symbiotische Zwei-Faktor Authentisierungsverfahren umwandeln. Ich werde hier einige Beispiele vorstellen, die man schon vom vorherigen Kapitel als Verfahren kennengelernt hatte, die auf Besitz beruhen. Sie werden von mir so modifiziert sein, dass die Authentisierung nun nur zusammen mit einem PIN, also einem zweiten Faktor, erfolgreich verläuft. Anders wie beim klassischen Zwei-Faktor Authentisierung wird das Wissen nicht dazu benutzt, um den Besitz zu authentisieren, sondern um sich in den Account einzuloggen indirekt indizierte Einmal-PIN Liste Eine weitere Möglichkeit wäre eine Zwei-Faktor-Authentifizierung, bei der man neben der Liste auch eine PIN benutzt. Abbildung 104: Anmeldung mit PIN und PIN-Liste Mit der Zwei-Faktor-Authentifizierung wird anstatt eines Einmal-PIN ein Account PIN benutzt. Dabei wird die PIN nicht direkt, sondern über die Buchstaben eingegeben, die auf der Liste steht und über die Ziffern, die über die Anmeldeseite auf die Buchstaben der PIN-Liste abgebildet werden. So muss er in Abbildung 104 die PIN Nr. 31 eingeben. Seine Account PIN lautet dabei "749027" und die "7" wird als "s" eingegeben. Die "4" als "w" usw. So lautet der Bestätigungscode am Ende "swpgbs". Am Ende wird die PIN nicht direkt, sondern indirekt über die Buchstaben eingegeben, die sich bei jeder Anmeldung ändert. Neben der PIN wäre es aber auch möglich den Index der PIN indirekt abzugeben. In unserem Beispiel sollte man die PIN mit der Nr. 31 eingeben. Anstatt die 31 nun auf dem Bildschirm anzuzeigen, könnte man es indirekt machen, sodass man z.b. eine TAN Liste mindestens zweimal benutzen könnte. Dabei werden Zahlen zufällig bis auf zwei Stellen (Abbildung 105) angezeigt. Es sind die zwei Stellen, auf die die PIN-Liste mit Pfeilen drauf zeigt. 112

114 Abbildung 105: Indirekte Anzeige der PIN Nr. Abbildung 106: Indirekte Anzeige der PIN Nr. mit Liste Der Benutzer legt seine PIN-Liste unterhalb der Leiste mit den Zahlen an und zwei Pfeile auf seiner Liste zeigen auf die zu benutzende PIN Nr. an. In unserem Beispiel auf Abbildung 106 wären es die Zahlen 3 und 1, also die PIN Nr. 31. Diese Möglichkeit der PIN Nr. Anzeige wäre auch für die nachfolgenden Papier-TAN Verfahren denkbar. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Ist die PIN auseichend lang und die Anzahl der Fehlversuche begrenzt, dann kann sie als sicher gelten. Auch ist die PIN ohne die Liste nutzlos. Man braucht beide kombiniert. R1 gilt. Gegen Phishingversuche nur bedingt geschützt, da der Account PIN und die Liste weitergegeben werden könnten. R2 gilt eingeschränkt, da mit mittlerem Aufwand die Weitergabe gelingen könnte. Die PIN ist gegen Trojaner geschützt, da sie nicht direkt eingegeben wird und sie zusätzlich nur einmal in Verbindung der Liste gilt. R3 gilt. R4 ist mindestens so sicher wie die Ein-Faktor Variante, aber bei Verlust oder Diebstahl der indirekt indizierten Einmal-PIN-Liste wäre sie ohne den Account PIN nutzlos. Der Hacker muss die PIN kennen und die Liste besitzen um sich einloggen zu können. R5 gilt, da der Aufwand höher ist, da er die Liste und die PIN stehlen muss. 113

115 7.2.2 indirekt indizierte Einmal-Bild -Liste Hier stelle ich eine Zwei-Faktor Variante von der indirekt indiziertes Bild-Einmal-PIN-Liste vor: Man könnte anstatt der Einmal-PIN Liste auch einen Account PIN benutzen (Abbildung 107). Abbildung 107: Abhörsichere PIN Eingabe Der Ablauf wäre sehr ähnlich. Der Benutzer erhält entweder seine persönliche Bild-PIN Karte oder einen Stapel durchnummerierte iibild-pin Karte, wo jede Karte unterschiedliche Bilderanordnungen bzw. Bilder haben kann. Der Benutzer schaut dann auf der Anmeldeseite nach den Ziffern und vergleicht sie mit der Karte und der ersten Bilderreihe (1). In unserem Beispiel ist seine Account PIN "394184" und er schaut nach, wo die "3" abgebildet ist. In unserem Beispiel ist es der Apfel und er befindet sich an erster Stelle der zweiten dreier Gruppe. Er geht dann mit seiner PIN weiter und schaut an welcher Stelle die anderen Bilder seiner PIN stehen und gibt sie dann ein. Hat er alle korrekt eingegeben, dann wird er in sein Account eingeloggt. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Der Benutzer braucht die PIN und die iibild-pin Karte um sich zu authentifizieren. Somit könnte der Angreifer sich nicht einloggen, falls er nur die PIN kennt oder die iibild-pin Karte besitzt. Damit ein Angreifer sich erfolgreich einloggen kann, benötigt er beides gleichzeitig. R1und R5 gilt, da man beides braucht und die Karte nur mit einigem Aufwand zu besorgt werden kann. Wie bei der Ein-Faktor-Authentifizierung wären Phishingversuche durch die Bilder erschwert. R2 gilt. Die Eingabe der PIN wäre abhörsicher, da Trojaner nicht erkennen können, welche Ziffern eingegeben werden. R3 gilt. Die Gefahr von Man-in-the-Middle Angriffen besteht weiterhin. R4 gilt daher eingeschränkt Linien-PIN Mit dem Linien-PIN Verfahren wäre auch eine Zwei-Faktor Variante möglich: Anstatt von Einmal-PINs könnte man einen Account PIN anwenden, den man jedes Mal eingeben muss. Dabei befinden sich 114

116 auf der indizierten Liste Linien die auf die graue Kästchen zeigen. Jeder Index hat dabei andere Linien, die auf andere Kästchen zeigen. Abbildung 108: Linien-PIN als Zwei-Faktor Authentifizierung Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheitsrisiken wären mit der indirekt indizierten Einmal-Bild-Liste Verfahren vergleichbar Visuelle-PIN Bei einer Zwei-Faktor Variante des viusellen-pins wäre es auch möglich, dass der Benutzer bei der Eingabe des Benutzernamens aufgefordert wird, die entsprechende Folie vor dem verschlüsselten Bild zu legen um z.b. ein Eingabefeld für die PIN zu sehen und sie dann damit eingeben kann (Abbildung 109). Abbildung 109: Mögliche Anzeige der PIN Eingabe Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Die Sicherheit R1-R5 von vpin erhöht sich entsprechend der Ein-Faktor Variante gegenüber Diebstahl und Verlust, da man nur mit der Kombination mit dem Account PIN in der Lage ist sich einzuloggen. 115

117 7.3 TAN-Generatoren als symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Eine Variante um z.b. RSA SerurID Token, plus oder optic in eine symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung umzuwandeln, wäre, wenn man anstatt einer TAN die Ziffernfolge 0-9 für die Eingabe permutiert darzustellen. Wie in Abbildung 110 dargestellt, zeigt das Token kein Einmalpasswort an, sondern jedes Mal die Ziffern an, die auf der Anmeldeseite verdeckt angezeigt wird. Der Benutzer kann dann darüber indirekt seinen Account PIN eingeben. Abbildung 110: Token zeigt die Zifferdarstellung an, die man bei der Anmeldeseite für die PIN anklicken muss. Solche Anzeigen wie in Abbildung 110 könnte man auch mit den anderen Generatoren darstellen. Wichtig dabei ist, dass die Darstellung einzigartig ist und vom Gerät abhängt. So muss man sie als entsprechend registrieren und benötigt die passende Chipkarte. Die Reihenfolgendarstellung ist also abhängig vom jeweiligem Gerät und der PIN. Die Sicherheit R1-R5 erhöht sich, da man neben dem Besitz auch die PIN braucht und die Eingabe gegen Trojaner sicher ist. 7.4 Fazit Symbiotische Zwei-Faktor Authentisierung Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Zwei-Faktor Authentifizierungen sind gering und sie unterscheiden sich nur in Kleinigkeiten: Was das Wissen authentisiert, den Account oder den Besitz, und wie. Der Vorteil einer symbiotischen Zwei-Faktor Authentisierung wäre, dass man den PIN indirekt eingibt und somit gegen Trojaner abhörsicher ist. Der Nachteil wäre, dass die Eingabe mit Passwörtern bei Low-Tech Verfahren sehr kompliziert und langwierig wäre, wenn man die Passwortsicherheit beibehalten möchte. Benutzt man PINs dann ist die Eingabe leichter und die Passwortsicherheit kann auch erhalten bleiben. Die PIN selbst kann man nicht durch einen Trojaner abhören, da man auf nicht markierte Felder mit der Maus klickt. Angreifer könnten da höchstens erkennen, ob eine Ziffer mehrmals vorkommt bzw. Hintereinander die gleiche Ziffer angeklickt wird. Die Kosten dürften sich nicht verändern, wenn man Ein-Faktor Authentisierungen in symbotische Zwei-Faktor Authentisierung ändert. 8 Klassifizierung von Authentisierungsverfahren In diesem Kapitel möchte ich die vorher vorgestellten Authentisierungsverfahren für Online Accounts anhand ihrer Gemeinsamkeiten und Unterschiede versuchen zu klassifizieren. Dabei strukturiere ich die Authentisierungsverfahren entsprechend nach den Methoden, die man für die Authentifizierung anwendet. Der Klassenbaum in Abbildung 111 ordnet dabei nicht die einzelnen Verfahren den Klassen zu. Ich teile die Authentisierungsverfahren in Oberklassen, Hauptklassen und Unterklassen ein. Zu den 116

118 Oberklassen gehören: No-Tech, Low-Tech oder High-Tech. Dabei gehören unter No-Tech die Authentisierungsverfahren, die keinerlei Hilfsmittel von Seiten des Benutzers benötigen, um sich zu authentisieren. Unter Low-Tech ordne ich Verfahren ein, für die der Benutzer keine elektronischen Hilfsmittel benötigt, um sich zu authentisieren. So würden alle Verfahren, die auf Wissen beruhen, unter der Kategorie No-Tech gehören, da der Benutzer sein Passwort usw. merken kann. Einige Verfahren, die auf Besitz beruhen, wie z.b. Papierlisten, werden unter Low-Tech kategorisiert. Unter High-Tech ordne ich die Verfahren ein, die elektronische Hilfsmittel (Hardware, Software) für eine Authentisierung benötigen. So gehören alle Verfahren, die Persönliche Merkmale einsetzen, zu High- Tech, da sie ohne technisch hoch entwickelte Hilfsmittel nicht überprüft werden können (Scanner, Software usw.). Die nächste Unterscheidung wäre klassischerweise die Einteilung nach der angewandten Methode. Die Hauptklassen wären: Wissen, Besitz und Persönliche Merkmale. Wobei Wissen aus Symbolen besteht, deren korrekte Reihenfolge der Benutzer kennen muss. So kann man die Hauptklasse Wissen nach den Symboltypen unterscheiden. Sie können z.b. aus Bildern oder auch aus einem Passwort aus der Menge aller Groß- und Kleinbuchstaben inkl. Zahlen und Sonderzeichen bestehen. Oder auch aus deren Untermenge wie die PIN, die nur aus Zahlen besteht. Die Klasse Besitz kann weiter in weitere Unterklassen unterschieden werden, abhängig davon mit welchem Gegenstand man sich authentisiert. Auch kann die Klasse Persönliche Merkmale weiter in Unterklassen nach den Merkmalen, die man für eine Authentisierung benötigt, unterteilt werden. Das wären z.b. Fingerabdrücke, Iris, Gesicht, Stimme oder Unterschriften. Denkbar wären aber auch z.b. die Tastatureinschläge des Benutzers, die sich auch unterscheiden können. Sie wären aber eher geeignet um sich damit Zugang zu Räumen zu verschaffen oder als Sicherheitssystem für Geräte zu benutzen. Eine Unterklasse vom Besitzfaktor wäre auch die Zwei-Wege-Kommunikation-Authentifizierung. Sie unterscheidet sich von den anderen Besitzfaktoren dadurch, dass sie mehrere Kommunikationswege für eine Authentisierung benötigt. Eine weitere Unterklasse wäre eine Kombination von zwei Klassen (Besitz, Wissen, Persönliche Merkmale): Die Zwei-Faktor-Authentifizierung. Diese lässt sich in weitere Unterklassen unterteilen, die sich danach unterscheiden, wie die zwei Faktoren zur Authentisierung angewandt werden: Unabhängige Zwei-Faktor-Authentifizierung (Authentisierung in zwei Schritten), Abhängige-Zwei- Faktor-Authentifizierung (Ein Faktor als Sicherheitssystem für den zweiten Faktor) oder Symbiotische-Zwei-Faktor-Authentisierung (beide Faktoren werden kombiniert zur Authentisierung des Online Accounts benutzt). Entsprechend diesen Merkmalen kann man die vorher vorgestellten Authentisierungsverfahren dann näher kategorisieren. Ich werde in Kapitel 10 die Authentisierungsverfahren miteinander vergleichen und dabei diese Klassifizierung benutzen und sie danach einteilen. 117

119 Abbildung 111: Klassifizierung von Authentisierungsverfahren 118

120 9 Single Sign On Als nächstes möchte ich ein paar Single Sign On Verfahren vorstellen, d.h. man kann sich z.b. mit dem gleichen Benutzernamen und Passwort auf mehrere verschiedene Accounts einloggen. Bevor ich aber auf diese Verfahren eingehe, möchte ich zuerst ein paar Grundbegriffe einführen. Ich werde danach Techniken für SSO Verfahren und Kerberos vorstellen und im Anschluss einige SSO Verfahren näher anschauen. 9.1 Identity Management Der Oberbegriff für Single Sign On (SSO) ist das Identitätsmanagement (IdM) [IdM, 2011]. Dabei soll das IdM Identitäten, auch anonyme, verwalten. Dabei kann es zu unterschiedlichen Anforderungen an das IdM kommen, je nachdem wo es eingesetzt werden soll: In einem Unternehmen oder im Internet. So kann im Unternehmen die Verwaltung der Zugriffsrechte einer Person und im Internet die Verwaltung von verschiedene Identitäten einer Person wichtig sein. Wie in der realen Welt, möchte man auch im virtuellen Internet nicht alles von sich preisgeben. So können enge Freunde die eigene Telefonnummer und Adresse erfahren, aber dem Supermarktverkäufer gibt man ungern persönliche Einzelheiten weiter, die nicht unbedingt für die Kaufabwicklung nötig sind. So gibt es auch im Internet für die gleiche Person verschiedene Identitäten, je nachdem welchen Onlinedienst man benutzt. Und selbst bei gleichen Onlinediensten kann es zu verschiedenen Identitäten kommen. Bei ebay kann man als Käufer oder als Verkäufer auftreten. Auch die Käuferidentität kann unterschiedlich sein, ob man als Privatperson oder Angestellter einer Firma einkauft [ULD, 2008]. 9.2 Identität Unter der Identität einer Person versteht man im Allgemeinen eine Menge von Daten, durch die eine Person in einem bestimmten Zusammenhang eindeutig von anderen Personen unterschieden werden können. Der Datensatz mit dem man eine Person definiert nenne ich hier Identitätsdaten. Mit diesen Identitätsdaten lässt sich normalerweise ein Account einrichten und eine Person identifizieren. Normalerweise gibt es unterschiedliche Arten von Identitätsdaten, die man miteinander verknüpfen könnte: So kann eine soziale Identität (z.b. eine Privatperson mit folgenden Daten: Name, Adresse, Geburtsdatum, usw.) durch technische Maßnahmen mit weiteren Identitätsdaten (in Software und Hardware) gebunden werden [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]: Benutzername/Passwort, -Adresse, Telefonnummer usw. Beispiele für eine Bindung mit technischen Maßnahmen sind z.b. eine Bestätigungsmail in der ein Passwort an die -Adresse gesendet wird. Oder auch Zertifikate bzw. ein Single-Sign-On-Token: Die Aussage einer Identität wird von einem Authentifizierungsserver an den Onlinedienst übermittelt (SAML/OAuth). In der Praxis ist eine Verkettung von Identitäten üblich. Dabei ist der Ausgangspunkt die soziale Identität. Diese wird mit einem juristischen Vertrag an eine erste technische Identität gebunden, die mit Hilfe von technischen Maßnahmen an weitere technische Identitäten gebunden werden. So ist z.b. der neue Personalausweis (npa) eine erste technische Identität. Beispielsweise könnte eine Verkettung so aussehen: Ein Benutzerkonto eines Internetproviders, bei der Benutzername und Passwort die Identitätsdaten sind. Das Benutzerkonto ist durch einen Vertrag mit dem Internetprovider an die Rechnungsadresse (die soziale Identität und damit der Ausgangspunkt) gebunden. Durch 119

121 das Benutzerkonto erhält der Benutzer auch eine -Adresse (eine weitere technische Identität). Die -Adresse mit einem Passwort geschützt ist nun eine weitere Identität. Damit kann der Benutzer nun bei einem anderen Onlinedienst einen Account eröffnen, der durch eine Bestätigungsmail an die angegebene -Adresse gebunden und verifiziert wird. Für einen Account reicht normalerweise die Identitätsdaten Benutzername und Passwort. Damit kann ein Angreifer auf ein Account zugreifen und er benötigt weitere Identitätsdaten wie z.b. die soziale Identität nur, wenn der Angreifer mehr als nur Zugang zu einem Account haben möchte, wie z.b. bei Kreditkartenbetrug. 9.3 Techniken für SSO Single Sign On (SSO) Systeme können eine technische Umsetzung von Identitätsmanagement sein. Dabei steht das Ziel im Vordergrund, dass sich der Benutzer auf ein System nur einmal Einloggen muss und dann verschiedene Dienste benutzen kann, ohne sich auch für diese jeweils authentisieren zu müssen. Das bedeutet die einfache und schnelle Bedienbarkeit steht im Vordergrund. Ein Benutzer muss im Internet viele Identitäten verwalten und es würde sonst viel Zeit kosten, sich für jeden unterschiedlichen Dienst einen Benutzerkonto erstellen zu müssen und sich damit dann einzuloggen. SSO wird für das Internet interessant, da man mit der Zeit viele Accounts besi tzen kann, deren Verwaltung kompliziert sein kann. So müsste man sich beispielsweise viele Benutzernamen und Passwörter merken. SSO bietet da eine Lösung an, wie man nur mit einem Benutzernamen und Passwort sich auf verschiedene Onlinedienste anmelden kann. Das würde neben den Authentisierungen auch Accounterstellungen erleichtern. Bisher hat sich SSO noch nicht durchgesetzt und meistens bietet jeder Onlinedienst eine eigene Authentisierung an. SSO wird eher in geschlossenen Systemen angewandt und daher gibt es Insellösungen, die nicht kompatibel zu anderen Systemen sind. Das könnte sich in Zukunft ändern und neben der Einfachheit sollte auch die Sicherheit eine höhere Bedeutung gewinnen. Dabei wurden Protokolle wie OAuth [Hueniverse, 2011] und SAML [OASIS, 2008] entwickelt, die einen Standard und die nötige Sicherheit schaffen sollen. So können verschiedene Dienste mit dem Standard untereinander kommunizieren. Damit ein Dienst feststellen kann, ob jemand schon eingeloggt ist und somit nicht nochmal überprüft werden muss, wird im Intranet gerne Cookies benutzt. Der Webbrowser speichert somit bei sich ein Cookie ab, über die ein Dienst feststellen kann, ob er schon eingeloggt ist. Bei Domainübergreifenden Diensten wie es im Internet üblich ist, stoßt man auf ein Problem. Der Zugriff auf ein Cookie über den Webbrowser ist von der Domain abhängig und unterschiedliche Domains können nicht auf den gleichen Cookie zugreifen. Dennoch greifen viele SSO Dienste auf ein Cookie zurück um festzustellen, ob ein Benutzer bereits eingeloggt ist. Dies kann durch ein sogenanntes Cross Domain Cookie verwirklicht werden. Dabei können Informationen, die eine Domain über einen Cookie abgespeichert hat, beispielsweise über die URL Parameter, an eine andere Domain übergeben werden. Dies funktioniert über miteinander kooperierende Netzwerke. Die Authentifizierung übernimmt also beim SSO Verfahren nicht der Onlinedienst selber, sondern ein Identitätsprovider, mit dem er kooperiert, und der eine Session im Cookie im Browser ablegen und weitergeben kann. Viele Browser akzeptieren sogenannte Third Party Cookies oder man kann sie entsprechend einstellen. 120

122 9.3.1 Kerberos Kerberos ist eines der ältesten SSO tauglichen Protokolle und wurde vom MIT entwickelt, für eine sichere Anmeldung über ein offenes und unsicheres Netzwerk. Ursprünglich sollte es Netzwerkdienste für das Projekt Athena schützen, also ein geschlossenes Netzwerk, aber es kann auch für das Internet genutzt werden. Projekt Athena begann 1983 und war ein Gemeinschaftsprojekt von MIT, Digital Equipment Corporation und IBM um eine Campusweite Rechnerumgebung für Lehrzwecke zu erstellen. Steve Miller und Clifford Neuman entwickelten das Kerberos Protokoll, basierend auf das symmetrische Needham-Schroeder-Protokoll und erst an Version 4 wurde es außerhalb vom MIT benutzt [Kerberos, 2011]. Die Sicherheit des Protokolls wurde gut untersucht und man hat bisher keine großen Schwachstellen gefunden [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]. Das Protokoll wird u.a. auch in Microsoft Windows 2000 für die Benutzerauthentifizierung benutzt (Active Directory). Das Kerberos Protokoll basiert auf symmetrische Verschlüsselung wie DES, 3DES und mit Kerberos 5 wird auch AES unterstützt. Ablauf: Für das Kerberos Protokoll benötigt man drei Parteien: der Client (Benutzer), der Server (Onlinedienst) bei dem sich der Benutzer einloggen möchte, und der Kerberos Server. Der Kerberos Server ist eine vertrauenswürdige dritte Partei, auch Key Distribution Center (KDC) genannt. Der KDC verwaltet eine Datenbank mit geheimen (symmetrischen) Schlüsseln: Jede Einheit im Netzwerk, entweder der Benutzer oder der Onlinedienst, teilen einen geheimen Schlüssel, den nur sie selber und der KDC kennen. Der KDC besteht dabei aus zwei logisch getrennten Teilen: Dem Authentication Server (AS) und einem Ticket Granting Server (TGS) [Kerberos, 2011]. Um Man-in-the-Middle Angriffe vorzubeugen, authentifiziert sich der Kerberos Dienst sowohl den Onlinedienst gegenüber dem Benutzer und auch den Benutzer gegenüber dem Onlinedienst. Auch der KDC authentifiziert sich gegenüber dem Benutzer und dem Onlinedienst und verifiziert deren Identität. Das Protokoll verwendet dabei verschlüsselte und nur für kurze Zeit gültige Tickets zur Authentifizierung. Dabei wird vom KDC Session Key zur Kommunikation generiert, welche man auch zur verschlüsselten Kommunikation verwenden kann. Der grobe Verlauf sieht folgendermaßen aus: Der Benutzer authentifiziert sich beim AS und erhält einen Ticket mit einem Zeitstempel. Der Benutzer kontaktiert dann den TGS um einen Dienst (z.b. einen Onlinedienst) anzufordern. Er benutzt dabei das Ticket um sich zu identifizieren. Darf der Benutzer den Dienst benutzen, dann erhält er ein weiteres Ticket. Der Benutzer meldet sich dann beim Onlinedienst an und benutzt das zweite Ticket um zu beweisen, dass er für den Dienst die Erlaubnis hat. SSO mit Kerberos Protokoll: Im Folgenden erläutere ich das Protokoll durch Authentifizierung mit einem Passwort näher. 121

123 Abbildung 112: Ticket Granting Ticket 1. Der Benutzer möchte ein Ticket Granting Ticket (TGT) und gibt schickt seinen Benutzernamen als Klartext an den KDC (bzw. AS). Es wird weder das Passwort oder den geheimen Schlüssel übertragen. 2. Der AS überprüft in der Datenbank, ob der Benutzer existiert und holt den Benutzerpasswort (z.b. kann man einen geheimen Schlüssel generieren indem man das Passwort hasht, wie Active Directory in Windows Server [Kerberos, 2011]) und den KDC-Serverkey (bzw. den geheimen Schlüssel vom TGS). Er generiert eine TGS Sessionkey. 3. Der KDC schickt eine Antwort mit 2 Nachrichten, die folgende Informationen enthalten: Nachricht A enthält den Schlüssel: TGS Sessionkey für Benutzer+ ServerID von KDC. Die Nachricht A wird mit dem Benutzerpasswort verschlüsselt. Nachricht B ist das TGT und wird später benötigt, um beim TGS Tickets für Onlinedienste zu erhalten. Es enthält u.a dem TGS Sessionkey für Benutzer und die BenutzerID vom Benutzer (es kann auch die IP vom Benutzer, Gültigkeitsdauer des Tickets enthalten). Die Nachricht B wird mit dem TGS Serverkey verschlüsselt. 4. Der Benutzer gibt sein Passwort ein und kann damit Nachricht A Entschlüsseln. Damit ist er im Besitz des TGS Sessionkeys zwischen dem Benutzer und dem TGS. Dies dient als geheimer Schlüssel für die zukünftige Kommunikation mit dem TGS. Nachricht B (TGT) kann er nicht entschlüsseln. 5. Das TGT wird im Ticket Cache für spätere Verwendung gespeichert. Ab diesem Zeitpunkt hat er genug Informationen um sich beim TGS zu authentisieren und es ist keine Passworteingabe mehr nötig. Nun möchte sich der Benutzer auf einen Onlinedienst einloggen und benötigt ein Ticket vom TGS dafür: 122

124 Abbildung 113: Anmeldung auf einem Onlinedienst 1. Benutzer verlangt vom KDC (TGS) ein Ticket für einen bestimmten Onlinedienst mit der Vorlage des TGT. Die Anforderung kann zwei Nachrichten enthalten: Nachricht C: Erstellt aus dem TGT von Nachricht B und der IP für den Onlinedienst. Nachricht D: Authenticator (z.b. BenutzerID und einem Zeitstempel), welches mit dem TGS Sessionkey aus Nachricht A verschlüsselt wurde. 2. TGS sucht den Benutzer- und den Serverschlüssel in der Datenbank und generiert eine Sessionkey für Benutzer und Onlinedienst. Dabei entschlüsselt der TGS mit seinem TGS Serverkey die Nachricht B aus der Nachricht C und erhält so den TGS Sessionkey mit dem Benutzer. Damit kann der TGS die Nachricht D entschlüsseln. 3. Der TGS nun zwei Nachrichten an den Benutzer: Nachricht E enthält den Schlüssel: Sessionkey für Benutzer und Onlinedienst, welche mit dem TGS Sessionkey zwischen Benutzer und TGS verschlüsselt wird. Nachricht F enthält das Ticket zur Vorlage gegenüber dem Onlinedienst (also das Benutzer-Onlinedienst Ticket): Es enthält die Benutzer ID und die Sessionkey für Benutzer und Onlinedienst. Es kann auch die Benutzer IP und Gültigkeitsdauer enthalten und wird mit dem Serverschlüssel vom Onlinedienst verschlüsselt. 4. Der Benutzer entschlüsselt die Nachricht E mit dem TGS Sessionkey und ist so im Besitz des Sessionkeys zwischen dem Benutzer und dem Onlinedienst. Die Nachricht F ist das Ticket und wird im Ticket Cache gespeichert. 5. Der Benutzer hat nun genug Informationen um sich gegenüber dem Onlinedienst zu authentisieren und verschickt 2 Nachrichten (ein sog. Authentication credentials, gebildet aus Ticket und Authenticator): Das Ticket für den Onlinedienst (d.h. die Nachricht F, welche mit dem geheimen Serverschlüssel des Onlinedienstes verschlüsselt wurde). Nachricht G: Ein neuer Authenticator, welches die BenutzerID, Zeitstempel enthalten kann und mit dem Sessionkey zwischen dem Benutzer und dem Onlinedienst verschlüsselt wurde. 123

125 6. Der Server kann das Ticket (Nachricht F) nun entschlüsseln und ist im Besitz der Sessionkey zwischen dem Benutzer und dem Onlinedienst. Mit diesem Sessionkey ist nun die verschlüsselte Kommunikation zwischen Benutzer und Onlinedienst nun möglich. Damit kann er den Authenticator (Nachricht G) entschlüsseln und wenn nötig auch den Zeitstempel vom Benutzer bestätigen lassen um zu überprüfen, ob der Benutzer den Onlinedienst trauen kann. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: R1-R5 sind mindestens so gut wie beim Passwortverfahren. Der Benutzer ist wie beim Passwortverfahren ein Sicherheitsrisikofaktor: Phishing und Keylogger bei Passwörtern. Es muss weiterhin wie beim Passwortverfahren sichere Passwörter verwendet werden. Speicherorte (KDC und Ticket Cache) müssen gut geschützt. Der KDC sollte abgesichert sein, denn ist er down, dann ist kein Login mehr möglich. Das auf Needham-Schroeder Protokoll basierende Authentifizierungsdienst an sich wurde bereits gut untersucht und es sind keine größeren Lücken bekanntgeworden. 9.4 SSO Verfahren Kerberos dient als Grundlage für die meisten SSO Verfahren. Ich werde nicht alle auf den Markt befindlichen SSO Verfahren näher vorstellen, da der eigentliche Loginvorgang sich meist ähnelt und nur der jeweilige Anbieter des Identity Provider, mit dem man die Authentifizierungsinformationen austauscht bzw. zu der man sie weiterleitet, unterschiedlich ist. Es werden dabei Tickets, Tokens, Assertions etc. ausgetauscht, je nachdem welches Protokoll da zugrundeliegt OpenID OpenID wurde 2005 durch eine Open Source Community entwickelt um Probleme wie zu viele Passwörter und Benutzerprofile für verschiedene Accounts zu lösen. Es sollte dem Benutzer ermöglichen, nur einen Wunschbenutzernamen zu erstellen und sie für alle möglichen Accounts zu benutzen. An eine Erhöhung der Sicherheit wurde dabei nicht gedacht, sondern an eine Vereinfachung der Anmeldung an einer Webseite. Es wurde als offener Standard entwickelt und die Software besteht ausschließlich aus Open Source Lizenzen und das Protokoll ist offengelegt, so dass die Implementierungen in vielen Programmiersprachen existieren [OpenID, 2011]. Eine OpenID oder ein OpenID Provider sollte kostenlos und frei sein, ohne eine überwachende Organisation [OpenID Foundation, ]. Es ist ein dezentrales Authentifizierungssystem und jeder kann ein OpenID- Provider werden und einen OpenID-Server betreiben. Es gibt also keinen zentralen Server wie bei Microsoft Passport. Es soll die Anmeldungen auf Webseiten vereinfachen und das Konzept ist eine URL oder XRI (Extension Resource Identifier)-basierte Identität. Man kann sich also mit einer URL auf verschiedene Accounts einloggen. Zusätzlich kann man bestimmen, wieviel Information (Name, E- Mail Adresse usw.) jede Webseite erhalten soll. Nur der Identity Provider (OpenID Provider) kennt dabei das Passwort und dieser Provider bestätigt die Identität des Benutzers, wenn er eine bestimmte Webseite aufsucht. Man braucht also nur eine BenutzerID (d.h. die URL des Identity Providers, sog. OpenID-URL) und ein Passwort für unterschiedliche Accounts zu merken. OpenID wird von einigen Diensten benutzt, wie Google, Yahoo!, flickr, myspace

126 Ablauf: Abbildung 114: OpenID Datenfluss Möchte sich der Benutzter auf einer Webseite anmelden, die OpenID unterstützt, so erscheint auf der Webseite des Onlinedienst (Relying Party) die Möglichkeit sich mit der OpenID über eine Anmeldeform anzumelden. Abbildung 115: Anmeldeform mit OpenID 100 In diese Anmeldeform gibt er nur seine OpenID, die in Form einer URL dargestellt wird. In unserem Beispiel ist die OpenID bobsmith2000.myopenid.com. Man gibt dabei nur die OpenID ein und kein Passwort. Abbildung 116: Ausgefüllte OpenID Mit OpenID 2.0 identifiziert der Onlinedienst den OpenID Provider über einen XDRS Dokument (auch Yadis Dokument genannt), den er über einen Identity Server erhält. Mit OpenID 1.0 fällt dieser Schritt weg, da der Onlinedienst die URL über den HTML Link Tag ausliest, den er über die eingegeben URL in Punkt 1 erhält. 3. Der Onlinedienst kann dann mit dem OpenID Provider einen gemeinsamen geheimen Schlüssel vereinbaren. Dies ist aber optional. 4. Hat der Benutzer seine OpenID eingegeben und abgeschickt, wird er vom Onlinedienst, der nun die URL des OpenID Providers kennt, zu seinem OpenID Provider umgeleitet und der

127 Benutzer muss sich dort authentisieren. Ist er schon beim OpenID Provider eingeloggt, dann überspringt er den nächsten Punkt. 5. Ist der Benutzer nicht schon beim OpenID Provider angemeldet, muss er sich jetzt mit seinem Benutzernamen und Passwort einloggen. 6. Hat der Benutzer sich beim OpenID Provider authentisiert, dann wird das OK vom OpenID Provider über den Benutzer an den Onlinedienst geschickt und er kann auf die Webseite des Onlinedienstes zugreifen. Hat er sich dort zum ersten Mal eingeloggt, kann es sein, dass der Benutzer zusätzlich noch bestätigen muss, dass er sich dort einloggt und eventuell der Onlinedienst Daten (z.b. Name und Adresse) verlangt, die der Benutzer erlauben muss. Falls der Onlinedienst und der OpenID Provider vorher einen geheimen Schlüssel vereinbart haben, kann man dadurch feststellen, ob die Daten tatsächlich vom OpenID Provider stammen. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Abbildung 117: Beispiel einer Datenfreigabe bei OpenID 102 Auch hier wird mit einem Passwort die Authentifizierung vorgenommen und daher gelten auch hier die Sicherheitsrisikofaktoren R1 und R5 wie beim Passwortverfahren für den Benutzer und das Passwort. Durch Fehlerhafte Implementierungen wie z.b. der OpenID-Erweiterung Attribute Exchange [Datenschutzbeauftragter, 2011] können Angreifer Informationen verändern und manipulieren (sozusagen ein Man-in-the-Middle Angriff bzw. XSS starten). Sollte ein Benutzer sich nicht ausloggen, könnte der nächste Benutzer darauf zugreifen, da die Daten gespeichert bleiben. Die Spezifikation empfiehlt SSL, aber Verschlüsslungen sind nicht erforderlich und können daher zum Risikofaktor werden: Abhören, Phishing, Man-in-the-Middle Angriff Replay Angriffe soll durch gewürfelte Einmaltransaktionsnummern verhindert werden: Angreifer gewinnt, wenn er schneller als der Benutzer ist. Nur eine ID und somit leicht korrelierbar. Pro Benutzer auch nur eine zentrale IdP und somit geeignet zum Profilen. Identität eines Benutzers wird bestätigt von einer dritten Instanz: o Sie muss nicht vorher bekannt sein

128 o Deren Policy und Sicherheitsstandards können unklar sein. o Problem könnte umgehen werden, wenn man einen eigenen IdP erstellt. Onlinedienst muss beliebige URL runterladen, die der Benutzer als ID eingibt: o DoS 103 möglich durch große Dateien. o Angriffsmöglichkeit auf interne Netze möglich. o Portscans vom Onlinedienst auf andere Rechner aus möglich Shibboleth 104 Shibboleth ist eine standardisierte Open Source Software Packet für Single Sign On Webanwendungen und Webservices. Es basiert auf SAML und wurde von Internet2/MACE (Middleware Architecture Committee for Education) entwickelt und wird zurzeit hauptsächlich in wissenschaftlichen Bereichen und Lehre angewendet. Damit können verschiedene Universitäten auf geschützte Ressourcen zugreifen und brauchen sich dabei nur einmal Authentisieren. Ablauf 105 : Abbildung 118: Demonstrationsablauf für Shibboleth Der Benutzer von Universität B möchte sich auf einloggen um Zugriff auf Medical Training 1 zu erhalten. Der Onlinedienst überprüft, ob eine Shibboleth Session schon existiert (über Cookies). Falls eine Session für den Benutzer existiert, überprüft der Onlinedienst: a. ob sie noch gültig ist (wie lange der Benutzer inaktiv war, session timeout nach normal einer Stunde) b. ob die Session nicht abgelaufen ist (session lifetime hält normal acht Stunden) c. die Maximumzeit nach der letzten Authentifizierung nicht überschritten wurde. 103 Deniel of Service: Überlastung von Diensten 104 /

129 Der Onlinedienst findet in der Session die Daten, die der Identitätsprovider (in unserem Beispiel Heimanbieter des Benutzers) in einer Assertion bereitgestellt hat. Hatte sich der Benutzer schon mit Shibboleth auf ein anderes Projekt eingeloggt und der Onlinedienst findet eine Session, wobei eine der Bedingungen gültig ist, dann hat er gleich Zugriff darauf. Ansonsten wird er zum Discovery Service (bzw. WAYF - Where are you from ) umgeleitet, da der Onlinedienst den Heimanbieter des Benutzers nicht kennt. In unserem Beispiel zu Abbildung 119: Benutzer möchte sich auf eine Webseite einloggen. 2. Der Discovery Service bietet eine Liste von Heimanbietern an, von denen sich der Benutzer eine aussuchen muss. Wählt der Benutzer einen Anbieter aus, dann wird er zurück an den Onlinedienst umgeleitet der die Authentisierungsanfrage dann über den Browser des Benutzers an den Heimanbieter sendet. Falls der Discovery Service einen Cookie abgelegt hat, das den Identitätsprovider des Benutzers enthält, dann wird der Webbrowser des Benutzers direkt darauf umgeleitet. Abbildung 120: Auswahl des Heimanbieters 3. Der Heimanbieter (als Identitätsprovider) überprüft, ob der Benutzer sich bereits eingeloggt hat und schaut nach, ob eine Session des Benutzers bereits existiert und überprüft in der Session ob: a. die Session noch gültig ist (session timeout nicht abgelaufen ist, normalerweise nach 30 Minuten) b. die die Authentifizierungsmethode 107 noch gültig ist (Inaktivität, d.h. authentication method timeout ist normalerweise bei 30 Minuten für Benutzername/Passwort) c. ob das Attribute forceauthn nicht gesetzt ist (zwingt eine Authentifizierung) Falls eine der Punkte nicht gültig ist, dann erscheint auf dem Browser des Benutzers nun die Loginseite seines Heimanbieters und er kann sich mit einem Benutzernamen und Passwort 107 z.b. PKI, Benutzername/Passwort 128

130 einloggen. Der Sessionablauf basiert auf die Inaktivität des Benutzers, nach jeder Authentifizierungsanfrage wird die Session aktualisiert. Falls die Session abgelaufen ist, dann werden die authentication method timeouts gelöscht. Abbildung 121: Authentisierung des Benutzers 4. War die Authentisierung erfolgreich, dann wird der Benutzer zurück auf die Webseite umgeleitet, auf die er ursprünglich zugreifen wollte. Der Onlinedienst entscheidet dann, ob die Daten, die der Heimanbieter übermittelt hat genügen, um den Benutzer Zugang zu erlauben. Die Session wird entsprechend in einem Cookie gespeichert und bleibt solange aufrecht, bis die Session abgelaufen ist. Abbildung 122: Benutzer hat den Zugang erhalten Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Der Benutzer authentisiert sich mit einem Passwort und daher gelten auch die möglichen Sicherheitsrisiken R1-R5 für Passwortverfahren, z.b. unsichere Passwörter und Benutzer. Um möglichst alle Risiken zu vermeiden, sollte man immer aktuell und die neueste Version benutzen. Das gilt für Shibboleth als auch auf die darauf basierende XML- Framework SAML (zurzeit Version 2.0). Man sollte daher auch die empfohlenen Sicherheitssysteme benutzen wie SSL, TLS usw. 129

131 9.4.3 Liberty Alliance Project Das Liberty Alliance Project, basierend auf das SAML Protokoll, wurde 2001 von Sun Microsoftsystems vorgestellt und die zentrale Idee dahinter ist die sogenannte Föderierte Identität (Federated Identity). Dabei bildet die Liberty Alliance die Brücke zwischen verschiedenen Organisationen mit jeweils eigenem Identitätsmanagement innerhalb ihrer eigenen Umgebung. Dies wird mit dem Circle of Trust verwirklicht. Dabei ist ein Circle of Trust zwischen dem Benutzer und dem Identitätsprovider (IdP), der die Identitäten verwaltet und der andere Circle of Trust ist zwischen dem Identitätsprovider und Onlinedienst. Es sollte dabei eine dezentralisierte SSO Authentifizierung verwirklicht werden. Bei zentralisierten SSO Verfahren, wie Microsoft Windows Live ID oder Facebook, muss man die Identitiy Provider vertrauen können und ist von deren Verfügbarkeit abhängig. Abbildung 123: Circle of Trust Ablauf [Dwiputera, 2005]: Abbildung 124: SSO Authentisierung mit Liberty Alliance 1. Der Benutzer möchte einen Dienst beim Onlinedienst benutzen. 2. Der Onlinedienst fragt den Benutzer nach dem Identitätsprovider der seine Identität in einer Föderation verwaltet. 130

132 3. Der Onlinedienst leitet die Authentisierungsanfrage über den Benutzer an den IdP weiter. Durch die Umleitung werden auch Informationen des Onlinedienstes gesendet. 4. Der IdP authentisiert den Benutzer und generiert einen SAML Token, abhängig vom Benutzer Profil und dem Onlinedienst. 5. Der IdP sendet die Antwort an den Benutzer mit dem Token. 6. Der Benutzer übergibt den Token an den Onlinedienst. 7. Der Onlinedienst überprüft den Token indem er sich mit dem IdP in Verbindung setzt. Hat der IdP den Token anerkannt, dann hat sich der Benutzer gegenüber dem Dienst authentifiziert. 8. Der IdP überprüft den Token und beantwortet die Anfrage vom Onlinedienst indem er ihm die Assertion übermittelt. 9. Der Benutzer erlaubt dem Benutzer Zugang zu seinem Dienst gemäß dem Assertion welches vom IdP erhalten worden ist. Mögliche Sicherheitsrisikofaktoren: Da auch hier die Methode der Authentisierung nicht festgeschrieben ist und man meistens Passwörter benutzt, sind auch hier die Risiken R1-R5 wie beim Passwortverfahren (Brute Force, Replay, Phishing. XSS, usw.) vorhanden. Übertragungen sollten abgesichert sein und Liberty Alliance empfiehlt SSL. Gefahren von Absprachen und Missbrauch zwischen den Onlinedienstes innerhalb des Circle of Trust, die nicht im Sinne des Benutzers sind. Liberty Alliance Spezifikation sollte sicherstellen, dass jeder Onlinedienst ein einzigartiges Pseudonym des Benutzers erhält. Sicherheitslücken in SAML könnten auch Liberty Alliance treffen und sollten immer auf den neuesten Stand sein Facebook Connect (FB Connect) FB Connect wurde 2009 veröffentlicht und anders wie z.b. OpenID nicht nur als SSO Verfahren konzipiert. Facebook nutzt die Vorteile als Soziales Netzwerk aus und verbindet SSO mit drei Grundelementen des Social-Webs [Pfefferle, 2010]: Identity (Zugriff auf Facebook-Profil-Daten möglich, Änderungen werden automatisch an den angeschlossenen Plattformen verteilt) Social Graph (Abgleich des Facebook-Adressbuchs mit angeschlossenen Plattformen) Activities (mit FB Connects Activity-Stream API kann man verteilte Inhalte (z.b. Bilder aus Flickr, Video aus Youtube, Blogs aus WordPress) in Facebook zusammenführen) Neben Facebook versuchen auch andere Soziale Netzerke, wie Twitter Auth (Sign in with Twitter), MySpaceID, Google ID und Yahho!ID, durch eine Verschmelzung zwischen Social Connector und Soziales Netzwerk, ein schnelles und einfaches Registrieren und Anmelden (SSO), einfaches Verwalten von Social Graph und das Zusammenführen von Online-Aktivitäten zu verwirklichen. Was Facebook betrifft, so ist es mit zur Zeit mehr als 800 Millionen Nutzer [Facebook, 2011] ein Anreiz für Onlineanbieter FB Connect zu unterstützen. Dabei gibt es zwischen den Leistungen und Funktionalitäten der verschiedenen Connect-Produkte keinen wesentlichen Unterschied. Der wesentliche Unterschied besteht dabei nur in der Umsetzung, die sich fast beliebig ändern lässt, ohne den Benutzer in seinem Nutzungsverhalten zu verändern. Um möglichst eine große Reichweite zu erzielen werden offene Standards wie OpenID, SAML und OAuth unterstützt. So verwendet 131

133 beispielsweise Facebook OAuth 2.0. Da Standards die von MySpaceID, Google, Yahoo!ID, Sign in with Twitter unterstützt werden bereits besprochen wurden und die Funktionalität und Leistungen sich nicht mit FB Connect wesentlich unterscheiden, werde ich auf nicht viel näher auf sie eingehen und nachfolgend die Funktionalität von FB Connect und deren Sicherheitsrisikofaktoren beschreiben. Diese können auch für die anderen Connect-Produkte gelten. Connect-Produkt FB Connect Twitter Auth Google OpenID Yahoo!ID MySpaceID Google Friend Connect Zugriff auf: Identity, Social Graph, Stream Identity, Social Graph, Stream (+alle anderen Twitter APIs) Identity, Social Graph (+alle anderen mit OAuth geschützten APIs) Identity, Social Graph, Stream (+alle anderen mit OAuth geschützten APIs) Identity, Social Graph, Stream (+ alle anderen mit OAuth geschützten APIs) Social Graph +diverse Widgets Tabelle 5: Leistungen von Connect-Produkten [Pfefferle, 2010] Die Facebook Plattform unterstützt dabei zwei verschiedene OAuth 2.0 Abläufe: Server- Side Flow (Authentication Code in OAuth Spezifikation) und Client-Side Flow (Implict Flow in OAuth Spezifikation). Server-Side Flow wird dabei benutzt, wenn der Webserver die Graph API 108 aufruft (mit PHP SDK) und die Client-Side Flow wird benutzt wenn von einem Client (z.b. mit JavaScript SDK vom Webbrowser, Smartphone App oder Desktop Programm) aus die Graph API aufgerufen wird. Unabhängig vom Ablauf werden drei Schritte überprüft: Benutzer Authentifizierung (user authentication), App Autorisierung (app authorization) und App Authentifizierung (app authentication). Die App Autorisierung sichert dabei ab, dass der Benutzer weiß, welche Daten und Einsatzmöglichkeiten zur Verfügung gestellt werden. Die App Authentifizierung dient dazu, dass der Benutzer sichergehen kann, dass die Informationen an die korrekte App oder Webseite gehen. Sind die drei Schritte erfolgreich durchlaufen, dann erhält man einen User Access Token mit der man Zutritt zu den Informationen des Benutzers hat und auch als Benutzer handeln kann. In unserem Ablaufbeispiel (Abbildung 127) benutzt der Onlinedienst OAuth 2.0 und JavaScript SDK. Als Voraussetzung muss der Onlinedienst einen Facebook Account besitzen und hat seine Webseite bei Facebook als Entwickler registriert um eine App ID und ein App Secret zu erhalten. Auf der Seite hat er auch seine URL eingetragen, wo seine Homepage ist (Abbildung 125). 108 Kernstück von Facebook: Ermöglicht das Lesen und Schreiben von Daten auf Facebook. Es stellt eine einfache und konsistente Darstellung des Social Graph bereit. 132

134 Abbildung : Basisinformationseite eines Entwicklers auf Facebook Auf Abbildung 126 ist ein Beispiel angegeben, wie man JavaScript SDK auf der eingetragenen Homepage laden und initialisieren kann. Abbildung : Beispiel einer Initialisierung

135 Ablauf [facebook Developers, 2011]: Abbildung 127: FB Connect Funktionalität 1. Der Benutzer möchte sich auf die Webseite vom Onlinedienst anmelden. Dabei wird FB Connect benutzt und die Authentifizierung läuft in einem iframe komplett über Facebook ab, um eine Cross-Domain Kommunikation zu verwirklichen. Dabei muss der Browser so eingestellt sein, dass er Third Party Cookies akzeptiert. Der Onlinedienst leitet also die Facebook Loginseite bzw. Button auf Facebooks OAuth Dialog um. Mit der Umleitung werden die URI vom Onlinedienst und deren App ID mit gesendet. Facebook überprüft die Identität und Echtheit der Anfrage der Webseite über die App ID des Onlinedienstes. Die zusätzliche Überprüfung über die URI wird von Facebook nicht zusätzlich verlangt. 2. Facebook überprüft, ob der Benutzer sich schon eingeloggt hat, indem er nach einem gültigen Cookie auf dem Webbrowser sucht. Er schaut also, ob ein Login Cookie existiert, dann überprüft er den Cookie und ob die Facebook Connect Session nicht schon abgelaufen ist. Ist der Benutzer schon eingeloggt, dann wird er direkt auf die Webseite eingeloggt bzw. es wird nach der Erlaubnis der Datenübertragung gefragt. 134

136 Abbildung : Beispiel für Login mit Facbook Button 3. Ist der Benutzer noch nicht auf Facebook eingeloggt, dann wird die Authentisierungsanfrage über den Browser an Facebook weitergeleitet. Sollte der Benutzer noch kein Konto bei Facebook haben, dann wird er gefragt, ob er ein Konto erstellen möchte und darf sich dann auf Facebook registrieren. 4. Beim Benutzer öffnet sich z.b. ein Popup Fenster von der Facebookseite in der er seinen Benutzernamen und Passwort eingeben kann. Der Benutzer authentisiert sich beim Facebookserver mit seiner Adresse und seinem Passwort für sein Facebook Account. Abbildung : Anmeldung auf Facebook 5. Hat sich der Benutzer erfolgreich authentifiziert, wird er dann aufgefordert die Anfrage zu autorisieren. D.h. er muss erlauben, dass Facebook bestimmte Daten übermittelt. Neben Basisinformationen (Namen, Profilbild, Geschlecht usw.) können auch Erlaubnisse zur Versendung von s an den Benutzer oder Ortung von wo sich der Benutzer eingeloggt

137 hat erteilt werden, falls diese vom Onlinedienst angefragt wurden (Abbildung 130). Abbildung : Erlaubnisabfrage zur Übermittlung von Basisinformationen Abbildung : Beispiel einer Übermittlung zusätzlicher Parameter mit OAuth Dialog Abbildung : Beispiel einer Übermittlung zusätzlicher Attributen beim Erstellen des Login Buttons 6. Hat er die Erlaubnis erteilt wird er wieder zum Onlinedienst zurückgeleitet und die Daten werden übermittelt. Die Session wird dabei in einem Cookie gespeichert. Der Onlinedienst erteilt dem Benutzer dann den Zugang zum Account. Mit Hilfe der App ID und dem App Secret kann der Onlinedienst auf Daten über den gespeicherten Cookie zugreifen (Abbildung 133)

138 Abbildung : Beispiel eines Cookie (in fbs_your_app_id gespeichert) Zugriffs in PHP Mögliche Risikofaktoren [Pfefferle, 2010]: Die Methode der Authentisierung basiert auf Passwörter und darum gelten die entsprechende Sicherheitsrisiken R1-R5 (XSS, Phishing, schwache Passwörter, usw.) wie beim Passwortverfahren. So könnte man die Benutzerdaten stehlen mit einer Man-in-the-Middle Methode, die den Benutzer einloggt und nebenbei die Logindaten erfasst. Der Benutzer würde es nicht merken, da er sich normal auf ein Account eingeloggt hat. Um CSRF-Angriffe 117 vorzubeugen empfiehlt Facebook sollte der Onlinedienst einen identifier weitergeben und den bei einer Antwort überprüfen (im state Parameter, Abbildung 134) Cross Site Request Forgery: Unautorisierte Anwendung wird auf einer vertrauenswürdigen Webseite (bereits authentifiziert und autorisiert) ohne Wissen des Benutzers gestartet. 137

139 Abbildung : Beispiel für CSFR Schutz mit PHP nach Facebook Sichere Aufbewahrung der OAuth Access Token: Der Access Token kann unendlich gültig sein, darum muss sie sicher und verschlüsselt in einer Datenbank gespeichert sein, damit Angreifer keinen Zugriff darauf haben können und somit Zugang zum Account haben. Darum sollten die Access Token nur begrenzte Zeit gültig sein und eine unbegrenzte Gültigkeitsdauer nicht erlauben. Das wird leider nicht von Facebook direkt unterstützt und ist vom Onlinedienst abhängig. Ein Hacker-Angriff auf den Social-Connect-Provider bedeutet auch den Zugriff auf alle angeschlossenen Onlinediensten. Allgemein können SSO Verfahren Phishing über Honey Pot Webseiten erleichtern: Ein Betrüger könnte eine falsche Webseite einrichten und einen falschen FB Connect Button einbauen, der dann die Nutzerdaten stiehlt. So sieht es für einen Benutzer aus, als würde er sich auf Facebook über FB Connect einloggen, aber in Wahrheit werden die eingegeben Daten an den Betrüger gesendet. Da im Fall von Facebook jede Webseite ein Facebook

140 Account haben muss, wenn er FB Connect und die Apps benutzt, kann man auf Facebook nachschauen, ob die Webseite dort eingetragen ist. Ein Social-Connect-Provider kann von einer unseriösen Firma übernommen werden oder das Vertrauen Missbrauchen. Eine Regierung kann sich einfacher Zugriff zu Netzwerkübergreifenden Profil-Informationen erzwingen. Der Social-Connect-Provider kann seinen Dienst einstellen. Interesse von Benutzer kann sich mit dem Alter oder veränderten sozialen Umfeld ändern (wie z.b. MySpace, wo die Community nicht ewig existiert und die Nutzer zum nächsten Dienst abwandert). Der Benutzer ist daher entweder ewig an ein bestimmtes Soziales Netzwerk gebunden, wenn er deren Anmeldedienst benutzt oder er muss alle daran angeschlossenen Plattformen mit dem neuen Identity-Provider verbinden. Datenschutzsicherheit ist auch ein Problem, dass man erwähnen muss. So werden eine Vielzahl von Cookies verwendet um das Surfverhalten des Benutzers zu protokollieren [Schmidt, 2011]. Laut Facebook [Lischka, 2011] wird ein datr Cookie angelegt, um damit die Sicherheit zu erhöhen. So werden bei verdächtigen Benutzern (z.b. plötzliche eine IP aus Saudi Arabien, anstatt sonst immer aus Deutschland) dann Sicherheitsmechanismen aktiviert, wie z.b. das Social Captcha: Dem Benutzer werden drei Fotos gezeigt, mit denen er befreundet ist. Er muss dann aus neun verschiedenen Namen seine drei Freunde auf den Fotos wiedererkennen. Auch wenn dies laut Facebook der Sicherheit dienen sollte, so sind solche gesammelte Daten, die Interessen usw. von Benutzer beinhalten auch vom großen Interesse Dritter, wie Werbung oder staatliche Kontrollen. Man kann nicht ausschließen, dass solche Daten in die Hände von Dritten gelangen, wie durch Verkauf, Diebstahl oder richterliche Anordnungen. Dies gilt auch für alle anderen sozialen Netzwerke, wie Google+ usw. Darum sollte man seine Daten dezentral verwalten, d.h. ein Dienst für Bilder, eines für Chats, eines für s usw. Damit man nicht das komplette Profil auf ein Anbieter konzentriert. 139

141 9.4.5 Microsoft Windows Live ID (ehemals.net Passport) Microsoft Windows Live ID ist der Nachfolger von.net Passport. Das.NET Passport wurde 1999 eingeführt und wegen gravierenden Sicherheitslücken und Kritik an der zentralen Datenspeicherung 2006 mit Windows Live ID ersetzt [Schönberg, 2007]. Windows Live ID ist immer noch abwärtskompatibel zu.net Passport und unterstützt auch CardSpace. Es ist geplant, dass Windowns Live ID vom SSO mit einem zentralisierten Identity Provider wegkommt und ein OpenID Framework als OpenID Server [Windows Live ID, 2011] sowie einer Föderation [Microsoft Corporation, 2007] ähnlich dem Liberty Alliance Project ist in Planung. Ablauf: Vom Protokollfluss hat sich gegenüber.net Passport nichts geändert und es basiert auf das Kerberos Protokoll mit seinem Ticketsystem. Das Problem dabei ist, dass der Browser in der Adaption für das WWW anonym bleibt. Im Gegensatz von Kerberos, bei der die Authentifizierung zwischen Client und Server durch einen gemeinsamen symmetrischen Schlüssel sichergestellt wurde [Borges, Schwenk, Stuckenberg, & Wegener, 2011]. Abbildung 135: Protokollfluss einer Loginsession 1. Der Benutzer möchte sich über einen Webbrowser auf einem Onlinedienst einloggen. 2. Der Onlinedienst überprüft anhand eines Cookie ob er schon eingeloggt ist. Wenn nicht, dann leitet er automatisch die Authentisierungsanfrage an den Windows Live ID Server weiter oder es erscheint die Anmeldeseite des Windows Live ID Servers. 3. Der Windows Live ID Server überprüft, ob ein Cookie bereits vorhanden ist und der Benutzer sich schon eingeloggt hat. Wenn nicht, dann fordert der Windows Live ID Server den Benutzer auf, auf der Anmeldeseite sein Benutzernamen und Passwort einzugeben. Hat der Benutzer seine Zugangsdaten eingegeben, dann werden sie vom Windows Live ID Server überprüft und erstellt ein Ticket. 4. Der Windows Live ID Server sendet nun das Ticket an den Benutzer und speichert die Information des Tickets im Browser in zwei Cookies (ein TGT und ein Ticket mit Zeitstempel der letzten Anmeldung und Refresh) beim Browser ab. Der Windows Live ID Server speichert bei sich noch alle besuchten Webseiten ab, damit sie beim Ausloggen des Benutzers benachrichtigt werden. Der Browser leitet außerdem ein zweites Ticket, den der Windows 140

142 Live ID mit dem öffentlichen Schlüssel des Onlinedienstes verschlüsselt hat, direkt an den Onlinedienst weiter, der die Authentisierungsanfrage geschickt hat. 5. Durch die Entschlüsselung des Tickets kann der Onlinedienst den Benutzer authentifizieren und erlaubt dem Benutzer Zugang auf seine Dienste. Er speichert das erhaltene Ticket wieder verschlüsselt auf den Browser ab um ihn später schneller erkennen zu können. Mögliche Risikofaktoren: Es gelten allgemein die gleichen Risikofaktoren wie beim FB Connect: So gelten auch die Schwächen des Passwortverfahren und man muss Microsoft als zentralisierter Identitätsprovider vertrauen können und darauf hoffen, dass er immer erreichbar ist und mit den Daten sorgsam umgeht. Große Sicherheitsprobleme mit.net Passport führten zum Vertrauensverlust und Unternehmen wie ebay unterstützen das System deshalb nicht. Es ist daher auch möglich, dass durch Programmierfehler noch unbekannte Schwächen in Windows Live ID stecken, da sie auch auf das alte System basiert Windows CardSpace (ehemals InfoCard) Windows CardSpace (ehemals InfoCard) ist eine Technologie zur Identitätsverwaltung und kann als Authentifzierung gegenüber Webseiten genutzt werden [Microsoft CardSpace, 2011]. Es ist Bestandteil des.net Frameworks verfolgt aber einen anderen Ansatz als das ehemalige.net Passport. Die Entwicklungsarbeiten von Windows CardSpace 2.0 im Februar 2011 wurden eingestellt und Microsofts Produkte unterstützen SAML 2.0, OpenID 2.0, OAuth WRAP and OAuth 2.0 [Microsoft Corporation, 2011]. Das System funktioniert ohne Benutzernamen und Passwort und verfolgt eine dezentrale Strategie mit einem Client (z.b. der Benutzer), Identity Provider (IdP) und Relying Party (RP, z.b. der Onlinedienst). Die Grundidee dabei ist, dass man sich wie im echten Leben mit verschiedenen Dokumenten ausweisen kann, die man je nach Situation vorlegt. So legt man z.b. in einer Videothek als Altersnachweis einen Führerschein vor und keine Kreditkarte, da die Kreditkartennummer in dem Fall nicht angebracht ist und die Kreditkarte keinen Geburtsdatum hat. Auch sollte man dem Fahrkartenkontrolleur die entsprechende Fahrkarte für das öffentliche Verkehrsmittel vorlegen. Der Benutzer besitzt auf seinem PC zwei Arten von InfoCards, die persönliche Karte und die ausgestellte Karte. Sie werden von der Software CardSpace verwaltet und die persönliche Karte kann der Benutzer selber (durch einen eigenen Identitätsprovider von CardSpace) erstellen (und damit Pseudonyme benutzen) und individuell dem Onlinedienst anpassen. Verwaltete Karten werden als Datei dem Benutzer von einem Identitätsprovider zugeschickt werden und muss dann von dem Kartenverwaltungsprogramm importiert werden. Die Authentifizierung basiert daher nicht auf Benutzernamen und Passwort, sondern auf signierte Sicherheitstoken (z.b. vom Identitätsprovider). 141

143 Ablauf [Chappel, 2006]: Abbildung 136: Interaktion zwischen Benutzer, Identitätsprovider und Onlinedienst 1. Der Benutzer möchte sich auf eine Webseite vom Onlinedienst einloggen und wählt dabei Windows CardSpace als Login aus. Damit fragt er nach den Voraussetzungen für den Sicherheitstoken. 2. Der Onlinedienst schickt dem Browser die Richtlinien zu, die besagen, welches Format das Sicherheitstoken (z.b. SAML Tokens, Kerberos Tickets, X.509 Zertifikate usw.) des Onlinedienstes akzeptiert und was das Token beinhalten muss. Diese Information wird vom Browser an CardSpace weitergeleitet. Abbildung : CardSpace Kartenauswahlschirm 3. Der Benutzer kann jetzt die InfoCard auswählen, die den Richtlinien des Onlinedienstes entsprechen (Abbildung 137). Wählt der Benutzer die entsprechende InfoCard aus, dann us/library/aa

144 verlangt CardSpace bei dem entsprechenden Identitätsprovider der InfoCard das Sicherheitstoken. 4. Der Identitätsprovider schickt das angeforderte Sicherheitstoken an CardSpace. Abbildung : Anzeige der übermittelnden Daten, die der Benutzer bestätigen muss. 5. Loggt sich der Benutzer das erste Mal auf die Webseite ein, dann muss er bestätigen, welche Daten er versendet und kann nochmals überprüfen, ob er mit tatsächlich mit dem Onlinedienst in Verbindung steht (Abbildung 138). Bestätigt der Benutzer es, dann wird der Sicherheitstoken von CardSpace über den Browser an den Onlinedienst gesendet und der Browser kann den Sicherheitstoken überprüfen und danach den Benutzer auf seine Webseite den Zutritt erlauben. Mögliche Sicherheitsrisiken: Die Authentifizierung ist von der Software abhängig, die auf dem PC des Benutzers installiert ist. Viren könnten da die Software manipulieren. Die InfoCards können unterschiedliche Sicherheitsstufen voraussetzen und sind dementsprechend je nach Sicherheitstoken anfällig auf Man-in-the-Middle oder Replay Angriffe. Windows CardSpace wird nicht mehr weiterentwickelt. Dadurch könnten eventuelle Sicherheitslücken nicht geschlossen werden, falls man dafür neuere Versionen voraussetzt Mozilla BrowserID BrowserID von Mozilla wurde am 14. Juli 2011 eingeführt und befindet sich noch in der experimentellen Phase [Mills, 2011]. Es basiert auf den Verified Protokoll [Mozilla Wiki, 2011] und soll die Sicherheit erhöhen und den Loginprozess für den Benutzer sowie für den Anbieter vereinfachen. Für die Authentisierung wird nur eine verifizierte Adresse benutzt und kein Passwort. Eine Passworteingabe ist nur einmalig bei der Erstellung einer BrowserID bei einem Identitätsprovider nötig. Zurzeit wird nur HTML und Javascript benötigt und es soll auch auf alten Browsern, IE und Mobilgeräten funktionieren. Die Hauptmerkmale sind [Hilaiel, 2011]: us/library/aa

145 als Identität: In BrowserID gibt es keine Benutzernamen, sondern Adressen werden stattdessen verwendet. Menschen können sich normalerweise über eine identifizieren und man braucht keine neue Infrastruktur um zuverlässig die Echtheit zu überprüfen. Dezentralisierung: Bei einer Benutzerauthentifizierung mit einer Webseite braucht man keinen dritten Benutzer. Dies kann effizient sein und dem Schutz der Privatsphäre dienen. Auch kann man jede beliebige Adresse benutzen und jeder Provider könnte BrowserID unterstützen, indem es als primärer Identitätsprovider dient, d.h. für die Identität des Benutzers garantieren kann. Auf Besitz-basierte Authentifizierung: Der Browser verwaltet die Authentifizierungsdaten welches ohne ein Passwort benutzt werden kann. Darum ist es mehr auf Besitz abhängig als auf dem Faktor Wissen. Schon heute nutzbar und für die Zukunft gewappnet: Durch HTML 5 Implementation oder JavaScript kann es jetzt schon benutzt werden. Zusätzlich wird BrowserID entwickelt um für den Einsatz verschiedener Browsertypen. Direkte Unterstützung von Browsern könnte die Sicherheit und Benutzererfahrung erhöhen. BrowserID benutzt asymmetrische Kryptographie 121 und digitale Signaturen mit der man signierte Assertions 122 über die Identität des Benutzers erstellen kann und einen Identitätsprovider der für einen Benutzer bürgt indem er das Schlüsselpaar signiert. Außerdem benutzt BrowserID Cross Document Messaging [Cross-document messaging, 2011] um zwischen Dokumenten unterschiedlicher Domains zu kommunizieren. Damit ist eine Implementation von BrowserID sofort möglich ohne bereits existierende Browser anzupassen. Ablauf: BrowserID ist dezentralisiert und es existiert ein gesundes Misstrauen während der Interaktion zwischen den Parteien. Folgende Parteien sind dabei involviert [Hilaiel, 2011]: Primärer Identitätsprovider (Primary Identity Authorities): Ein Dienst, der eine Benutzeridentität in Form einer Adresse zur Verfügung stellt (z.b. Yahoo! mail oder gmail). Es kann "BrowserID support" erstellen und direkt für die Benutzeridentität bürgen. Falls ein provider BrowserID nicht unterstützt, kann man browserid.org benutzen 123. Relying Parties (RPs): Webseiten, die BrowserID für Authentifizierung benutzen. Implementation Provider (IP): Webbrowser, der BrowserID unterstützt oder browserid.org füllt diese Rolle aus indem es Webressourcen (Schlüsselverwaltung und Implementation der benötigten Algorithmen) zur Verfügung stellt. Bei der Interaktion zwischen den Parteien gibt es drei wichtige Abläufe, die ich nun näher vorstellen möchte [Hilaiel, 2011]: Erstellung einer Browser ID Erstellung einer Identität Assertion 121 Kompatibel zu JSON Web Key (JWK) 122 Kompatibel zu JSON Web Token (JWT) 123 Als sogenannter sekundärer Identitätsprovider (Secondary Identity Authorities). 144

146 Verifikation der Assertion. Erstellung eines BrowserID Accounts: Abbildung 139: BrowserID Erstellung 1. Der Benutzer möchte eine BrowserID über eine verifizierte Adresse erstellen. Dafür gibt er beim Identitätsprovider seine Adresse und ein Passwort an. Dies kann bei manchen primären Identitätsprovidern schon genügen. Abbildung 140: Erstellung eines BrowserID Kontos 2. In unserem Beispiel genügt nicht nur die Eingabe von Adresse und Passwort. Über Webfinger lookup sollte der Identitätsprovider auch überprüfen, dass die Domain der Adresse gültig ist. Auch sendet der Identitätsprovider eine an den Benutzer mit einem Link, die durch das Anklicken den Prozess bestätigen und abschließen kann. Damit möchte man sicher gehen, dass der Benutzer die Adresse eingegeben hat. Dieser Prozess ist für sekundäre Identitätsprovider empfehlenswert, wenn primäre Identitätsprovider 145

147 (normalerweise die Provider) BrowserID nicht unterstützen. Dann wird die Generierung der Schlüssel usw. über einen sekundären Identitätsprovider weitergeleitet. Abbildung : Bestätigungsnachricht 3. Bestätigt der Benutzer die Adresse, dann wird vom Identitätsprovider der Befehl gestartet, damit die im Browser implementierte Funktion einen privaten und öffentlichen Schlüssel generiert. Der private Schlüssel wird im Cache für die Session gespeichert. 4. Über eine gesicherte SSL Verbindung schickt der Browser den öffentlichen Schlüssel an den Identitätsprovider. 5. Der Identitätsprovider speichert nun den öffentlichen Schlüssel in seine Datenbank und kann sie auf einen öffentlichen Server hochladen, damit Onlinedienste diesen runterladen können. Eine bessere Methode wäre es, wenn der Identitätsprovider ein signiertes Objekt 125 den Onlinediensten zur Verfügung zu stellen. Dabei signiert der Identitätsprovider mit seinem privaten Schlüssel ein Objekt, die die Adresse des Benutzers, den öffentlichen Schlüssel vom Benutzer, die Gültigkeitsdauer und sonstige optionale Daten enthält. 6. Hat der Identitätsprovider ein signiertes Objekt erstellt, dann schickt er das zurück an den Benutzer. 7. Der Benutzer speichert das Zertifikat und den privaten Schlüssel im Cache in seinem lokalen Speicher vom Browser sicher ab. Der Browser könnte das signierte Objekt dem Onlinedienst zuschicken, der dann den öffentlichen Schlüssel nicht mehr runterladen muss. Der Onlinedienst könnte das Zertifikat stattdessen akzeptieren und benutzen JSON Web Token: Ein JSON Objekt, dass signiert wurde mit JSON Web Signature 146

148 Erstellung einer Assertion: Abbildung 142: Erstellung einer Identität Assertion 1. Möchte sich der Benutzer nun mit der BrowserID anmelden, dann klickt er auf dem Webbrowser auf das Sign in Symbol. Das Symbol könnte im Browser eingebaut sein oder auch als normaler Link auf der Webseite auftauchen. Abbildung 143: Sign in Symbol bei eingebauter BrowserID Funktion Danach kann der Benutzer zwischen verschiedenen Adressen wählen. Der Browser holt dann von der ausgewählten Adresse den geheimen Schlüssel und erstellt dann eine Identität Assertion. Die Identität Assertion besteht aus zwei Teilen: Der erste Teil wird mit dem geheimen Schlüssel der Adresse signiert und der zweite Teil besteht aus dem Zertifikat vom Identitätsprovider. Der erste Teil beinhaltet dabei die Adresse vom Benutzer, die Audience (die Adresse vom Onlinedienst und gegebenenfalls Port), eine Gültigkeitsdauer (als Nonce) und den sekundären Identitätsprovider, falls der provider BrowserID nicht unterstützen sollte

149 Abbildung : Auswahl der Adresse bei der Anmeldung Assertion Verifizierung: Abbildung : Beispiel einer Identität Assertion in JSON Struktur Abbildung 146: Benutzer wird authentifiziert über Assertion https://wiki.mozilla.org/labs/identity/verified protocol#certification 148

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