FH Schmalkalden Fachbereich Informatik. Kolloquium 21. März 2002

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1 FH Schmalkalden Fachbereich Informatik 1/17 Kolloquium 21. März 2002 Entwicklung eines JCA/JCE API konformen Kryptographischen Service Providers für HBCI unter Java Uwe Günther

2 Motivation für JHBCI 2/17 Keine Open Source Lösung für HBCI-Homebanking. HBCI ist ein offener Standard. HBCI wird von Banken für zukünftiges Homebanking favoritisiert. Java Write Once, Run Anywhere.

3 HBCI 2.2 3/17... verwendet CEPT oder TCP/IP als Transportprotokoll.... ist ein nachrichtenbasiertes Protokoll.... HBCI-Nachrichten müssen signiert und verschlüsselt übertragen werden.... basiert auf zwei unterschiedlichen kryptographischen Verfahren.

4 Kryptographische Verfahren in HBCI 2.2 4/17 DDV DES-DES-Verfahren Reine Chipkartenlösung (+) Sicherheit basiert auf dem Vertrauensverhältnis Kunde Bank ( ) RDH RSA-DES-Hybridverfahren momentan reine Softwarelösung Private Key wird auf einem Datenträger gespeichert ( ) Ziel in zukünftigen Versionen von HBCI ist die RSA-Chipkarte (++)

5 RDH-Verfahren 5/17 Signieren Erzeugen des Hashwertes einer Nachricht mittels RIPEMD160 Formatierung des Hashwertes nach ISO Verschlüsslung des formatierten Wertes mit dem RSA private Key des Senders Verschlüsseln Erzeugen eines zufälligen DES Schlüssels (112 Bit) Verschlüsseln der Nachricht mittels Triple-DES Verschlüsseln des DES Schlüssels mittels RSA public Key des Empfängers

6 Java Cryptography Architecture 6/17 Java Cryptography Architecture Cryptography API [ Engine Klassen ] SPI Service Provider Interface [ Abstrakte SPI Klassen ] Service Service Service Provider #1 Provider #2 Provider #n

7 Java Cryptography API 7/17 Java Cryptography API Cryptography API Java 2 SDK Security API Java Cryptography Access Control, Cryptography permissions Extension (JCE) JCE Service Provider müssen mit einem von Sun ausgestelltem Developer Certificate signiert sein.

8 DES Implementierung Sun liefert keine DES Implementierung mit, die den Anforderungen von HBCI gerecht wird (kein Padding nach ISO ). 8/17 Eine Eigenentwicklung war notwendig, nicht zuletzt um providerunabhängig zu sein. Entwicklung der drei Algorithmen DES mit 56 Bit Schlüssellänge (1 Key) DES ede (Triple DES) mit 112 Bit Schlüssellänge (2 Key) DES ede (Triple DES) mit 168 Bit Schlüssellänge (3 Key) Padding ISO der letzte 64 Bit Datenblock ist mit zufälligen Inhalt gefüllt und das letzte Octet enthält die Anzahl der Padding Octets. CBC (Cipher Block Chaining) Modus einzelne verschlüsselte Datenblöcke werden miteinander XOR verknüpft.

9 2-Key-Triple-DES im CBC-Modus 9/17 Plain Text Block 1 Plain Text Block 2 Plain Text Block 3 Key 1 encrypt DES Key 1 encrypt DES Key 1 encrypt DES Initialization Vector Key 2 decrypt Key 1 encrypt DES DES Cipher Text Block 1 Key 2 decrypt Key 1 encrypt DES DES Cipher Text Block 2 Key 2 decrypt Key 1 encrypt DES DES Cipher Text Block 3

10 Erzeugung/Konvertierung von DES Schlüsseln 10/17 Schlüsselerzeugung 64 Bit, 128 Bit oder 192 Bit Zufallswert erzeugen ungerade Parity herstellen auf schwache bzw. halbschwache DES Schlüssel testen Schlüsselkonvertierung notwendig, um DES Schlüssel aus festen Werten zu erzeugen

11 RSA Implementierung 11/17 Sun liefert keine RSA Implementierung mit, die den Anforderungen von HBCI gerecht wird. Signierung RIPEMD160 Hash berechnen 160 Bit Hashwert auf RSA Moduluslänge mit ISO formatieren formatierten Wert mit RSA private Key des Senders verschlüsseln Verschlüsslung zufällig generierten DES Schlüssel mit dem public Key des Empfängers verschlüsseln

12 RSA Signierung und Verschlüsslung 12/17 Message 128 Bit Triple DES Key RIPEMD160 Padding RSA private Key RSA ISO Signature RSA public Key RSA Encrypted Triple DES Key

13 RSA Schlüsselpaar Erzeugung HBCI Standard fordert die Verwendung von starken Primzahlen zur Erzeugung von RSA Schlüsselpaaren. 13/17 Erzeugung von starken Primzahlen ist eine sehr teure Operation Verwendung des Algorithmus von John Gordon Relativ aufwändige Implementierung: Fest vorgegebener Öffentlicher Exponent e = Suchen der starken Primzahlen p und q, so dass (p 1) (q 1) relativ prim zu e ist Finden der multiplikativen Inversen d zu e mittels des erweiterten Euklidschen Algorithmus Berechnung der Chinese Remainder Theorem Werte zur Speicherung im private Key

14 Konvertieren von RSA Schlüsseln 14/17 Notwendig, um RSA Schlüssel aus festen Werten zu erzeugen Konvertierung zwischen der CRT Repräsentation und der Exponent/Modulus Darstellung eines private Keys

15 CryptoTool 15/17

16 CryptoTool Schlüsselerzeugung $ CryptoTool -genkey -keysize keyfile keyfile 15/17

17 CryptoTool Schlüsselerzeugung $ CryptoTool -genkey -keysize keyfile keyfile 15/17 Export des public Key $ CryptoTool -export -keyfile keyfile -pubkey pubkey

18 CryptoTool Schlüsselerzeugung 15/17 $ CryptoTool -genkey -keysize keyfile keyfile Export des public Key $ CryptoTool -export -keyfile keyfile -pubkey pubkey Verschlüsslung $ CryptoTool -encrypt -in plaintext.txt -out ciphertext.bin\ -pubkey pubkey

19 CryptoTool Schlüsselerzeugung 15/17 $ CryptoTool -genkey -keysize keyfile keyfile Export des public Key $ CryptoTool -export -keyfile keyfile -pubkey pubkey Verschlüsslung $ CryptoTool -encrypt -in plaintext.txt -out ciphertext.bin\ -pubkey pubkey Entschlüsslung $ CryptoTool -decrypt -in ciphertext.bin -out plaintext.txt\ -keyfile keyfile

20 CryptoTool Signierung 16/17 $ CryptoTool -sign in plaintext.txt -sigfile sigfile.bin\ -keyfile keyfile

21 CryptoTool Signierung 16/17 $ CryptoTool -sign in plaintext.txt -sigfile sigfile.bin\ -keyfile keyfile Verifizierung $ CryptoTool -verify -in plaintext.txt -sigfile sigfile.bin\ -pubkey pubkey

22 CryptoTool Signierung 16/17 $ CryptoTool -sign in plaintext.txt -sigfile sigfile.bin\ -keyfile keyfile Verifizierung $ CryptoTool -verify -in plaintext.txt -sigfile sigfile.bin\ -pubkey pubkey Hashwertberechnung $ CryptoTool -digest -in plaintext.txt\ -digestfile digestfile.txt

23 17/17 Vielen Dank!

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