Netzsicherheit Architekturen und Protokolle Instant Messaging

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1 Instant Messaging

2 Versuch: Eigenschaften einer Unterhaltung Unterhalten Sie sich leise mit Ihrem Nachbarn über ein aktuelles Thema. Dauer ca. 2 Minuten welche Rollen gibt es in einem IM-System? Analysieren Sie dabei folgende Eigenschaften Authentizität Vertraulichkeit welche weiteren Eigenschaften können Sie feststellen? 1

3 Sichere und private Kommunikation Verschlüsselung und Signatur jeder Nachricht mit asymmetrischen Verfahren Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüssel des Empfängers Signatur mit privaten Schlüssel des Senders Probleme Performance: asymmetrisches Verfahren für jede Nachricht Lösung: Sitzungsschlüssel in erster Nachricht Schlüssel verschlüsselt und signiert Symmetrische Verschlüsselung und HMAC der Nachrichten 2 Frage: Welche weiteren Probleme gibt es?

4 Eigenschaften privater Kommunikation Welche Eigenschaften sind überhaupt wünschenswert? Authentifizierung Kommunikationspartner ist der, der er vorgibt zu sein Empfangener Inhalt stimmt mit gesendeten überein Verschlüsselung Angreifer kann Nachrichten nicht lesen Perfect Forward Secrecy Angreifer kann mit kompromittiertem Schlüssel aufgezeichnete Nachrichten nicht lesen Abstreitbarkeit Authentizität des Inhalts ist Dritten nicht zu beweisen 3

5 Wiederholung: Message Authentication Code Beweis der Authentizität des Inhalts und des Senders Empfänger soll dies einem Dritten nicht beweisen können Annahme: bestehendes gemeinsames Geheimnis zwischen Sender und Empfänger Dokument Dokument Hash- Algorithmus Vergleich: z.b. SHA-1, HMAC Hash- Algorithmus MAC (Hash-Algo) MAC ist authentisch bei Gleichheit Übertragene Dateneinheit 4 Erstellung des MAC Gemeinsames Geheimnis für HMAC Prüfung des MAC Gemeinsames Geheimnis für HMAC

6 Wiederholung: Digitale Signatur Identifizierung des Kommunikationspartners Vorraussetzung: transportierbare Bindung des öffentlichen Schlüssels an die Identität des Senders Dokument Dokument z.b. SHA-1 z.b. RSA, DSA Hash- Algorithmus PKK-Algorithmus mit privatem Schlüssel Signatur (Chiffrat + Hash-Algo + PKK-Algo + Signierende Instanz) signiertes Dokument Hash- Algorithmus PKK-Algorithmus mit öffentlichem Schlüssel Vergleich: Signatur ist authentisch bei Gleichheit 5 Erstellung der Signatur Prüfung der Signatur

7 Perfect Forward Secrecy 6 Unabhängigkeit zweier Schlüssel Geheimhaltung der Inhalte auch nach Offenlegung eines (langlebigen) Geheimnisses Einfaches Schlüsselaustausch-Protokoll ohne PFS 1. Alice erzeugt Sitzungsschlüssel S 2. Verschlüsselt S mit öffentlichem Schlüssel PUB Bob von Bob 3. Alice sendet [S]PUB Bob an Bob 4. Bob kann S mit PRIV Bob entschlüsseln, S beiden bekannt 5. Kommunikation über symmetrische Verschlüsselung mit S Verschlüsselung und Authentifizierung Problem Angreifer zeichnet verschlüsselte Kommunikation auf Klaut PRIV Bob kann S rekonstruieren alle Nachrichten entschlüsseln!

8 Signierter Diffie-Hellman Schlüsselaustausch Signierter Diffie-Hellman Schlüsselaustausch g a mod n, Sig priv Alice (ga ) g b mod n, Sig priv Bob (gb ) Alice Bob bekannt: a, g b bekannt: b, g a berechne: S=(g b mod n) a mod n berechne: S=(g a mod n) b mod n 7 Angriffsmöglichkeiten Aufnahme aller übertragenen Daten-Pakete Offenlegung des Signatur-Schlüssels Entschlüsselung der Datenpakete nicht möglich a bzw. b sind nicht ableitbar und damit DH nicht wiederholbar Offenlegung eines Sitzungsschlüssels Andere Schlüssel nicht ableitbar

9 Realisierung: Off-the-Record messaging Entwickelt als Plugin für Pidgin und andere IM Clients Vereinfachter Protokollablauf Sig priv Alice (ga1 ), pubkey Alice Sig priv Bob (gb1 ), pubkey Bob k 11 = (g b1 ) a1 mod n g a2, Enc k 11 (M 1), MAC({g a2, Enc k 11 (M 1)}, H(k 11 )) Alice g b2, Enc k 21 (M 2), MAC({g b2, Enc k 21 (M 2)}, H(k 21 )) Bob g a3, Enc k 22 (M 3), MAC({g a3, Enc k 22 (M 3)}, H(k 11 )) 8

10 Diskussion: Vergleich IM und Welche sicherheitsrelevanten Unterschiede bestehen zwischen Instant Messaging und ? Welche Rollen gibt es in einem -System? Welche Mechanismen können übertragen werden? Welche weiteren Sicherheitsprobleme bzw. Anforderungen gibt es in -Systemen? 9

11 Literatur [2.1] Off-the-record communication, or, why not to use PGP, Nikita Borisov, Ian Goldberg, Eric Brewer; Workshop On Privacy In The Electronic Society, Pages: 77 84, 2004; 10

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