Rechenzentren abhörsicher anbinden Echtzeit-Verschlüsselung mit 40 Gbit/s. Andreas Beierer Leiter Fachvertrieb

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1 Rechenzentren abhörsicher anbinden Echtzeit-Verschlüsselung mit 40 Gbit/s Andreas Beierer Leiter Fachvertrieb

2 Rohde & Schwarz SIT GmbH ı Gegründet 1991 ı 130 Mitarbeiter (Mathematiker, Informatiker und Ingenieure) ı Standorte in Berlin und Stuttgart ı 100%ige Tochter der Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG ı Behördlich zugelassene Produktion in den Werken von Rohde & Schwarz ı Weltweiter Service, Support und Vertrieb durch die Rohde & Schwarz Gruppe in über 70 Ländern it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 2

3 Rohde & Schwarz SIT ist seit 2004 IT-Sicherheitspartner der Bundesregierung it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 3

4 Daten im Rechenzentrum müssen verfügbar sein Big Data absichern ı Rechenzentren ermöglichen Cloud Computing Public Clouds (z. B. Dropbox, Twitter) Private Clouds (z. B. Enterprise Cloud, Government Green Cloud) ı Treiber Big Data SAN-Switching (Storage) Virtualisierung Low-Latency-Netzwerke IT-Security (Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit) it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 4

5 Verfügbarkeit baut auf Integrität und Vertraulichkeit Disaster Recovery für Rechenzentren ( DR ) ı Notfallwiederherstellung DR erfordert Backup-Standorte, auf denen die Daten redundant vorgehalten werden (Geo-Redundanz) Vertraulichkeit und Integrität der übertragenen Daten kann nur durch Kryptografie gewährleistet werden Zentrale Backup Standort it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 5

6 Angriffe auf das Backbone sind einfach Netzwerke und Standleitungen sind unsicher Netzwerke bieten viele Angriffspunkte Standleitungen können angezapft werden ANGRIFF ANGRIFF ANGRIFF ANGRIFF ANGRIFF ANGRIFF PITS 2014: Zeitgemäße Breitbandverschlüsselung 6

7 Optische und elektrische Leitungen können einfach angezapft werden ı Arten von Netzwerk-Taps Mirror- bzw. Monitor-Ports in vielen Routern/Switchen Promiskuitive Ethernet Sonden am Ethernet Switch Passive Optische Splitter ı Funktionsweise Elektrisch: Regeneration des Signals Optisch: Spalten des Signals (50:50, 70:30, 90:10) Vollständig passiv Identische Kopie des Netzwerkverkehrs Netzwerk-Verbindung wird nur einmal unterbrochen (zur Installation) Quelle it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 7

8 IP-Verschlüsselung (L3) für Standleitungen und Netzwerke Unterstützt Leitungen (Punkt-zu-Punkt) und vermaschte Netze (>2 Standorte) Herstellerübergreifender Betrieb ist möglich (IPsec ist ein Standard) Viele Zugangsdienste sind IP-basiert Overhead: klassische IP-Kryptos reduzieren die nutzbare Bandbreite auf bis zu 30% Latenz: IP-Kryptos vergrößern die Latenz, die z. B. bei synchronem Backup klein sein muss Bisher sind keine spezialisierten IP-Kryptos mit 10 Gbit/s Durchsatz verfügbar Schlüsselvereinbarung Zert 1 Zert 2 Sitzung Datenverschlüsselung mit wechselnden Sitzungsschlüsseln it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 8

9 Link Encryption (L1) verschlüsselt Standleitungen Overhead: Link Encryption verschlüsselt den Bitstrom nahezu ohne Overhead Höchste Vertraulichkeit (vollständig verschlüsselte Datenübertragung) Nur für Leitungen (Punkt-zu-Punkt-Verbindungen) - keine Vermaschung Kein Integritätsschutz: Manipulation der verschlüsselten Bits ist unbemerkbar möglich Kein Schutz vor Wiedereinspeisungen ( Replay-Attacke ) Oftmals keine Schlüsselvereinbarung zwischen den Geräten (Schlüssel werden länger genutzt, da Schlüsselwechsel downtime bedeutet) Datenverschlüsselung it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 9

10 Ethernet-Verschlüsselung (L2) sichert Standleitungen und Low-Latency-Netzwerke Unterstützt Leitungen (Punkt-zu-Punkt) und vermaschte Netze Overhead: optimierte Verschlüsselungsprotokolle beinflussen kaum die Bandbreite Latenz: die Latenz wird nicht merklich beeinflusst Hohe Vertraulichkeit (IP-Pakete sind vollständig verschlüsselt) Kein IP Routing im Übertragungsnetz Schlüsselvereinbarung Zert 1 Zert 2 Sitzung Datenverschlüsselung mit häufig wechselnden Sitzungsschlüsseln it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 10

11 Ethernet-Verschlüsselung spart Bandbreite im Vergleich zu IPsec mit höherer Vertraulichkeit IPsec (Layer 3) L2 Hdr IP Hdr Payload Data L2 Hdr New IP Hdr Encrypted Data (IP Tunnel Mode) ICV Verteilung IP-Pakete nach Größe ( IMIX Traffic ) Ethernet Verschlüsselung (Layer 2) L2 Hdr IP Hdr Payload Data Bis zu 44% Größe Anzahl 40 Byte Byte Byte 1 L2 Hdr Encrypted Data (L2 Transport Mode) ICV it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 11

12 Mehr Bandbreite bei höherer Sicherheit Aufteilung IP-Pakete nach Größe ( IMIX Traffic ) Größe Anzahl 40 Byte Byte Byte it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 12

13 Eingebaute Router-Sicherheit? Szenario: Angreifer attackieren Netzwerk-Knoten (Router): ı Integrierte Sicherheitslösung: Kompromittierte Router gefährden die eingebaute Verschlüsselung ı Externe Sicherheitslösung: Separate Verschlüsselungs- Appliance ist nicht betroffen und bleibt aktiv it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ

14 Profi-Equipment für Verschlüsselung Zufallszahlen und Manipulationsschutz ı Qualitativ hohe Sitzungsschlüssel Durch echten Hardware-Zufallszahlengenerator Maximale Ausnutzung des Schlüsselraumes Für Punkt-zu-Punkt- sowie für Gruppenschlüssel ı Physischer Manipulationsschutz Physischer Zugriff auf das Gerät (z. B. Öffnungsversuche) führen zum Notlöschen it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 14

15 Profi-Equipment für Verschlüsselung Starke Authentisierung und Rot-Schwarz-Trennung ı Starke Authentisierung Wissen und Besitz Gerät-Gerät, Gerät-Server, Server-Gerät, Administrator-Gerät, Administrator-Server Zertifikatsbasiert ı Rot-Schwarz-Trennung (Keine Krypto-Umgehung) Sensible unverschlüsselte Daten werden nicht mit verschlüsselten Daten vermengt Physische Trennung durch unterschiedliche Leitungen bzw. Stecker innerhalb des Gerätes it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 15

16 Zeitgemäße Verschlüsselung für Standleitungen und Low-Latency-Netzwerke R&S SITLine ETH Standort mit Backup-Rechenzentrum 2x 10 Gbit/s Standleitung R&S SITLine ETH40G Zentrale mit Rechenzentrum, Carrier, Satellit und Standleitung R&S SITLine ETH40G Produktion 1x 1 Gbit/s Carrier R&S SITLine ETH1G Low-latency, vermascht Standort mit Forschung und Entwicklung 1x 1 Gbit/s Carrier R&S SITLine ETH1G it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 16

17 Geringe Betriebskosten dank Online-Sicherheitsmanagement und ausgliederbarem Netzmanagement R&S SITLine ETH Online- Sicherheitsmanagement SNMP Netzwerkmanagement durch Dienstleister ı 2-Faktor-Authentisierung mit Passwort und Token ı Benutzerollen ı Netzplan verwalten ı Gerätezertifikate erstellen und verteilen ı Zentrale Stelle für Logs und Audits ı SNMPv3-Credentials ı Gerätetest und Durchsatzmessungen ı Statistiken it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 17

18 Leitungs- und Netzwerk-Verschlüsselung mit 40 Gbit/s R&S SITLine ETH 40 Gbit/s in nur einer Höheneinheit Maximale Bandbreiteneffizienz Geringste Latenz Sitzungsschlüssel mit hoher Entropie Starke 2-Faktor- Authentisierung durch Passwort und Token Manipulationsresistente Geräte 100 Watt Nennleistung, 90% Wirkungsgrad Weniger Strom und weniger Abwärme Optimiert für Kaltgangseinhausungen 99,9941% Verfügbarkeit (höchste MTBF) Im Betrieb wechselbare Netzteile, Lüfter und Batterien Automatischer Krypto- Betrieb Höchste Performance Wirksame Verschlüsselung Green IT 24x7 serienmäßig it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 18

19 R&S SITLine ETH für Rechenzentrum/Storage Vorteile ı Ethernet Hardware Encryption Made in Germany ı Vom BSI zugelassene Verschlüsselungskomponenten ı Migrationskonzept: Bei Erweiterungen sind keine Veränderung in der Firmware der Basisprodukte oder in bereits bestehenden Installationen erforderlich ı Hochskalierbar für die Verschlüsselung von Campus- und Unternehmensnetzwerken ( Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/s, 40 Gbit/s) ı Integration in das R&S SITScope Managementsystem und in ein übergeordnetes Managementsystem über Standard SNMP/MIB Einbindung it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ 19

20 it-sa 2014 Halle 12, Stand 642 Verschlüsseln mit 40 Gbit/s it-sa 2014: Echtzeit-Verschlüsselung für RZ

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