Grundlagen. Murat Zabun. Seminar. Sicherheit im Internet. Universität Dortmund WS 02/03

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1 Grundlagen Murat Zabun Seminar Sicherheit im Internet Universität Dortmund WS 02/03 1

2 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS 1.Einleitung 1.1 Grundlagen der Kryptographie 1.2 Verfahren der Kryptographie Klassische Kryptographie Moderne Kryptographie 2.Grundlagen des Internets 2.1 Geschichte 2.2 Adressierung 2.3 Aufbau 3.Kryptographie und Sicherheit im Internet 3.1 Gefahren im Internet 3.2 Anwendungen der Kryptographie im Internet Signaturen 2

3 Einleitung 1. Einleitung 1.1 Grundlagen der Kryptographie Idee : Verschlüsselung Entschlüsselung Informationen werden codiert und in nicht lesbare Form gebracht Schlüssel wird nur an berechtigte Person weiter gegeben 3

4 Grundlagen der Kryptographie Verschlüsselung mathematische Algorithmen & Schlüssel Gefahr: Entzifferung durch Brute-Force-Attack aber nur möglich wenn : Schlüsselraum zu klein! Möglichst große Schlüssellänge Schlüssel möglichst geheim halten 4

5 Verfahren der Kryptographie 1.2 Verfahren der Kryptographie Klassische Kryptographie Problem: Versenden einer geheimen Nachricht ohne dass ein Dritter sie abfängt oder abhört Problemlösung: Sender verschlüsselt Klartext mit Hilfe eines Schlüssels Empfänger entschlüsselt Geheimtext mit Hilfe des Schlüssels in Klartext um. 5

6 Klassische Kryptographie Voraussetzungen für eine geheime Übermittlung: a) Empfänger kennt den Schlüssel b) Niemand sonst kennt den Schlüssel c) Ohne Kenntnis des Schlüssels unmöglich oder sehr schwierig den Klartext zurückzugewinnen Schwierigkeiten: a) Sender und Empfänger müssen gemeinsamen Schlüssel vereinbaren b) Beide Parteien müssen den Schlüssel geheim halten c) Sicheres Verschlüsselungsverfahren muss gefunden werden 6

7 Klassische Kryptographie Geschichte der Kryptographie: Alten Griechen kannten Verschlüsselungstechniken: Skytale ( Zylinder ) wurden benutzt Papier wurde spiralförmig aufgewickelt und der Text auf diesem Zylinder geschrieben Empfänger besaß den gleichen Zylinder mit dem gleichen Durchmesser 7

8 Geschichte der Kryptographie Caesar Chiffre: Erster Kryptographiescher Algorithmus von Julius Cäsar Jedem Buchstaben im Klartext wird ein vorher vereinbarter Buchstabe im Chiffre Text zugeordnet Beispiel : Chiffre-Text: ZR INJXJS YJCY EZ JSYXHMQZJXXJQS NXY PJNS UWTLWFRR STJYNL. Klartext: UM DIESEN TEXT ZU ENTSCHLUESSELN IST KEIN PROGRAMM NOETIG. Schlüssel: 5 Modulo Funktion der Mathematik 8

9 Caesar-Chiffre Kryptoanalyse des Verfahrens extrem einfach! Analytiker muss nacheinander 25 Schlüssel durchprobieren um es zu entschlüsseln Schwieriger: Jedem Buchstaben wird ein anderer Buchstabe zugeordnet 26! Mögliche Schlüssel 9

10 Geschichte der Kryptographie Vigenere: Alter aber noch heute benutzter Algorithmus: Zwei Parteien vereinbaren gemeinsames Passwort Absender chiffriert den Text, indem jedes Zeichen anhand des Schlüssels chiffriert wird Addition modulo 26 ( A = 0, Z = 25) Beispiel: Schlüssel = METER VIGENEREISTNICHTSICHER + METERMETERMETERMETERME HMZIEQVXMJFRBGYFWBGYQV V + M = H oder ( ) mod 26 = 7 Widersteht einer Kryptoanalyse aufgrund statistischer Häufigkeitsanalyse nicht lange! 10

11 Geschichte der Kryptographie One - Time - Pad: Buchstaben des Klartextes werden nicht immer durch denselben Buchstaben ersetzt Statistische Analyse nicht möglich ABENDZEIT +TXEDUBNHW TYIQXARPP Sicheres Verschlüsselungsverfahren, da so viele mögliche Schlüssel wie mögliche Klartexte es gibt Nachteil: Schlüssel gleich lang wie Klartext Jeder Schlüssel darf nur ein einziges mal verwendet werden 11

12 Moderne Kryptographie Moderne Kryptographie Symmetrische Verschlüsselung: System der klassischen Kryptographie Chiffrierung und auch Dechiffrierung derselbe Schlüssel Grundproblem: Alle Befugte Personen müssen denselben geheimen Schlüssel besitzen Schwierig bei großen Entfernungen ( Abfangen Unbefugter Personen) 12

13 Symmetrische Verschlüsselung 13

14 Asymmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung: Problem der symmetrischen Verschlüsselung: Bank und Tausende von Kunden Tausende von geheimen Schlüsseln notwendig! Problem lösbar: Asymmetrische Verschlüsselung ( Public Key Verfahren ) Arbeiten mit zwei Schlüsseln: 1. öffentlichen zum Verschlüsseln 2. privaten zum Entschlüsseln 14

15 Asymmetrische Verschlüsselung Daten, die mit einem Schlüssel chiffriert wurden, können nur mit dem anderen wieder dechiffriert werden Beteiligte besitzen ein Schlüsselpaar 15

16 Asymmetrische Verschlüsselung RSA Verfahren: Bekannteste und gebräuchlichste asymmetrische Verschlüsselungsverfahren RSA Verschlüsselung im Alltag: Alice will eine Nachricht an Bob schicken Sucht auf Key Server Bobs öffentlichen Schlüssel Nachricht wird mit öffentlichem Schlüssel verschlüsselt Bob entschlüsselt Nachricht mit seinem privatem Schlüssel Privater Schlüssel ist nur Bob bekannt 16

17 Hybride Verfahren Hybride Verfahren: Mischung aus symmetrischen und asymmetrischem Verfahren Jeweiligen Vorteile werden ausgenutzt: 1. Schnelligkeit des symmetrischen Verfahrens 2. Sicherer Schlüsselgebrauch des asymmetrischen Verfahrens 17

18 Grundlagen des Internets 2. Grundlagen des Internets 2.1 Geschichte 1969: ARPA ( Advanced Research Projects Agency ) des US amerikanichen Militärs gegründet 1972: ARPANET mit ca. 40 Rechnern wird auf der First International Conference on Computer Communications vorgestellt 1973: DARPA ( Defense Advanced Research Projects Agency) gegründet ( Interneting Project ) Vernetzen verschiedener Netzwerke 1974: TCP/ IP (Tranmission Control Protocol/Internet Protocol ) entwickelt 1981: CSNET gegründet eigenständiges Netzwerk an das ARPANET angeschlossen 18

19 Geschichte 1982: EUnet (European UNIX Network) gegründet 1982/83: ARPANET wechselt auf das TCP/IP Protokoll 1983/84: Name Server, Domain Name System entwickelt 1986: NSFNET gegründet (Backbone 56 Kbit/s), NSF unterstützt den Anschluß regionaler Netze 1988: EUnet wechselt auf TCP/IP 1988: NSFNET Backbone (2 Mbit/s) 1990: ARPANET aufgelöst, NSFNET übernimmt seine Rolle 19

20 Grundlagen des Internets 2.2 Adressierung Kennung im Internet für jeden Rechner: 1. IP Adresse 2. DNS - Adresse IP Adresse: 32 - Bit Format Unterteilung in vier 8 Bit Formaten Umwandlung in Dezimalzahlen Enstehung von vier Zahlenblöcken

21 Adressierung DNS Adresse( Domain Name System) : Unterschied zur IP Adresse Buchstaben statt Zahlen Umwandlung der Buchstaben in Zahlen von DNS Servern Verschickung der Pakete im Internet Beispiel : Informatik.uni-dortmund.de 21

22 Aufbau 2.3 Aufbau LAN ( Local Area Network ): Grundbaustein des Internet Vernetzung im Client/ Server Prinzip organisiert Alle Clients sind an einem Server angeschlossen Internet verbindet Netzwerke miteinander MAN ( Metropolitan Area Network ): Einzelne LAN s werden zu MAN s zusammengefasst Geordnet nach geographischen oder thematischen Gesichtspunkten 22

23 Aufbau WAN ( Wide Area Network ) / Backbone: Einzelne MAN s werden zu WAN s zusammengefasst Ermöglichen Netzwerken von verschiedenen MAN s demselben WAN zu unterstehen Backbone oberste Instanz Kommunikation Rund um die Welt 23

24 Aufbau Desktop-PC LAN Router WAN Desktop-PC Desktop-PC Router Desktop-PC Backbone LAN Desktop-PC Desktop-PC Router Desktop-PC Desktop-PC Router WAN Desktop-PC 24

25 Aufbau Verwaltung: Internet besitzt keine zentrale Verwaltung Uneingeschränkte Informations- und Meinungsfreiheit Zusammensetzung aus vielen unabhängigen Netzwerken mit eigenen Besitzern 25

26 Kryptographie und Sicherheit im Internet 3. Kryptographie und Sicherheit im Internet 3.1 Gefahren im Internet Viren, Würmer und Trojaner: Virus: Programm, das Computerdateien infiziert Einfügen einer Kopie von sich selbst in die Datei Kopie ensteht bei Laden der Programmdatei in den Speicher Hard und Software können beschädigt werden 26

27 Gefahren im Internet Wurm: Über Netzwerke verbreitete Viren Setzen sich aus verschiedenen über das Netzwerk verteilten Komponenten zusammen Trojaner: Aus technischer Sicht kein Virus Tarnt sich als Nützliches und führt Unerwünschtes oder Schädliches aus, z.b. Knacken eines Passwortes 27

28 Anwendungen der Kryptographie im Internet 3.2 Anwendungen der Kryptographie im Internet Kryptographie hauptsächlich im Internet Telefon und Fernsehsignale werden auch verschlüsselt Bereich Identifikation und Authentifikation ( Zugangskontrolle ) Passworte für die Zugangskontrolle verschlüsselt 28

29 Anwendungen der Kryptographie im Internet E - Mail PGP ( Pretty Good Privacy ) als Standard entwickelt Mittels PGP Kryptographie für s und elektronische Unterschrift Text komprimiert und mit symmetrischen IDEA Algorithmus verschlüsselt, dabei ein Session Key eingesetzt Session Key wird mit öffentlichem Schlüssel des Empfängers verschlüsselt Chiffre Text wird zusammen mit dem verschlüsselten Schlüssel verschickt Empfänger entschlüsselt mit Privatem Schlüssel zuerst Session Key, anschließend Nachricht dechiffriert Komprimerter Text entpackt 29

30 Anwendungen der Kryptographie im Internet Signaturen Digitale Signaturen für versenden von Nachrichten Hashing Algorithmus wird angewandt Erzeugung Fingerabdruck von Daten Fingerandruck wird mit privatem Schlüssel verschlüsselt und an die Daten angehängt Empfänger entschlüsselt mit öffentlichem Schlüssel des Absenders die Signatur Daten erneut gehasht und mit Fingerandruck verglichen 30

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