Hintergrundwissen zu OpenPGP

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1 Hintergrundwissen zu OpenPGP Was man wissen muss, damit die Kryptotools einem Sicherheit bieten und nicht nur die Illusion von Sicherheit Diese Präsentation steht unter einer Creative Commons -Lizenz: Verwendung und Bearbeitung auch ohne Namensnennung zulässig.

2 Was ist Kryptografie? 1) Verschlüsselung 2) Unterschriften (Beglaubigung) 3) Authentifizierung (selten) Theorie: Man möchte ein bestimmtes Maß an Sicherheit, im Extremfall die Garantie dafür, dass Daten nur vom gewünschten Empfänger gelesen werden können und/oder vom behaupteten Absender unterschrieben wurden. Praxis: Man macht irgendwas für das gute Gefühl: Sind Sie sicher, dass... Hä? <Klick>

3 symmetrisch vs. asymmetrisch symmetrisch: Derselbe Schlüssel (Passwort) verschlüsselt und entschlüsselt. Sicher und schnell. Problem: Schlüsseltransport (immer wieder) asymmetrisch: öffentlicher (Verschlüsselung, Signaturprüfung) & privater (Entschlüsselung, Signierung) Schlüssel. Problem: Zuordnung (nur einmal) Meistens hybride Verschlüsselung statt rein asymmetrisch nichttriviale Mathematik. Grundprinzip: Operationen, die sich schwer umkehren lassen (Multiplikation großer Primzahlen; Potenzierung)

4 Signaturen: Hashverschlüsselung Daten werden gehasht: Linux in MD5=EDC9F0A5A5D57797BF68E SHA1=83AD8510BBD3F22363D068E1C96F82FD0FCCCD31 SHA224=39F440BB365CADE040911B6095FD06C111FE9C4621AEDBD SHA256=4828E60247C1636F57B7446A314E7F599C12B53D40061CC851A FED Hash wird mit dem privaten Schlüssel verschlüsselt, kann mit dem öffentlichen entschlüsselt werden Ziele: Integrität und Nichtabstreitbarkeit Signatur nur so sicher wie das Schwächere von Hash und Schlüssel (ggf. Präferenzen im Schlüssel vermerkt) Es war einmal...: ein gültiges Fake-Zertifikat für microsoft.com (MD5) echo -n Linux gpg --print-mds

5 verbreiteter Einsatz asymmetrischer Kryptografie verschlüsselte Netzwerkverbindungen (SSL/TLS (v.a. https://), SSH, IPsec, OpenVPN) Sicherung der Softwareverteilung (gpg- Verwendung durch RPM u.ä.; Windows- Softwaresignatur) qualifizierte Signaturen (SigG), privat wenig verbreitet, v.a. elektronische Rechnungen (FA) Kommunikation (v.a. ): OpenPGP, S/MIME

6 Was kann man damit noch machen? einen gpg-editor (z.b. kgpg, gpa, mit Einschränkungen auch kleopatra) als simplen, aber sicheren Passwortmanager verwenden Webseiten signieren (abgetrennte Signaturen); sicherer als SSL und vor allem beweisbar für eigene Softwareverteilung nutzen Backups sicher auslagern Schlüssel anderer Systeme als Datei autorisieren (X.509-Zertifikate, SSH (minkeysphere), OTR)

7 Woraus ergibt sich Sicherheit? 1) einem sicheren (ausreichend langen) Schlüssel 2) sicheren Algorithmen für Verschlüsselung und Signaturen (bzw. Hashwerte) 3) sicherer Erzeugung, Speicherung und Verwendung des Schlüssels 4) sicherer Zuordnung der Schlüssel zu den Eigentümern 5) Kenntnis des jeweiligen Sicherheitsniveaus

8 Sicherheitsniveaus 1) Schutz gegen triviale - Absenderfälschung (inklusive Webmail) 2) -Versand und -Empfang auf dedizierten (kontrollierten) Systemen 3) Verträge mit erheblichen Rechtsfolgen (eher keine signierten Mails, sondern Mails mit zuvor signierten Attachments)

9 Sichere Algorithmen Verschlüsselung: AES256 und AES192 sind weniger sicher als AES128 (effektiv ca. 100 Bit), reichen aber aus Hashfunktionen (für Signaturen) sind problematischer: MD5 (128 Bit) und SHA-1 (160 Bit) sind raus. SHA-1: Kollisionsangriff noch etwa 2 52 Versuche, Preimage-Angriff Schlüssel- Fingerprints sind Preimage-Daten. Verträge möglichst nur kosmetisch modifiziert signieren. BSI limitiert die Gültigkeit von Algorithmen auf fünf Jahre (qualifizierte Signaturen)

10 Schlüssellänge Maßstab: symmetrisch ca. 100 Bit asymmetrisch kann nicht exakt in symmetrische Analogie umgerechnet werden RSA/DSA: 2048 (112), 3072 (128), (256) ECC: 256 (128), 512 (256) RSA und DSA skalieren schlecht. Die Zukunft gehört elliptischen Kurven (aber nicht sicher gegen Quantencomputer-Angriffe).

11 Schlüsselerzeugung sicheres System vom Readonly-Medium (z.b. Knoppix oder Live-System einer Distribution) und ohne Netzwerk Hauptschlüssel von Unterschlüsseln trennen und vom Arbeitssystem fernhalten (Offline- Hauptschlüssel) idealerweise vorher Schlüsselrichtlinie verfassen und gleich mit dem Hauptschlüssel signieren

12 Schlüsselspeicherung Passphrase der Unterschlüssel an die Sicherheit des Systems anpassen sichere Passphrase (16 Zeichen) für den Hauptschlüssel generell und für die Unterschlüssel, wenn auf unsicheren Medien (Backups); nur auf sicheren Systemen eingeben Smartcards & Kartenleser mit PIN-Pad

13 Zuordnung der Schlüssel Verschlüsselung und Signatur sind ohne sichere Zuordnung nahezu wertlos. größtes Praxisrisiko: Faulheit Beglaubigt wird ein Schlüssel immer zusammen mit genau einer User-ID (beliebiger Text, meistens Name (Kommentar) ) Identifiziert wird ein Schlüssel über den Fingerprint (Problem: SHA-1)

14 Schlüsselverwendung Der Schlüssel ist wie bei Plattenverschlüsselung nie sicherer als das System, das ihn verarbeitet (im Ergebnis auch bei Smartcards!). kritische Daten & zu zertifizierende Schlüssel: auf ein Medium kopieren, auf das man von einem sicheren System zugreifen kann; sicheres System booten; Kryptooperation durchführen

15 Struktur der OpenPGP-Schlüssel pub 1024D/0xECCB5814 D44C 6A5B 71B0 427C CED3 025C BD7D 6D27 ECCB 5814 uid Hauke Laging sig 0xECCB5814 Hauke Laging sig 0x Foo Bar uid Hauke Laging sig 0xECCB5814 Hauke Laging sig 0x Foo Bar sub 2048g/0xE623EF [verfallen: ] sig 0xECCB5814 Hauke Laging sub 2048R/0x51B279FA [verfällt: ] sig 0xECCB5814 Hauke Laging

16 direkte Beglaubigung Schlüssel oder (typischerweise) Fingerprint aus sicherer Quelle beschaffen Schlüssel aus unsicherer Quelle herunterladen Fingerprint telefonisch, mittels Papier oder durch persönlichen Kontakt prüfen ggf. -Adresse überprüfen (Verschlüsselung) UIDs mit dem eigenen Schlüssel unterschreiben; ggf. die Signatur verbreiten (Datenschutz: nur an den Schlüsselbesitzer)

17 indirekte Beglaubigung WoT Web of Trust: Man vertraut den Zertifizierungen anderer Nutzer mindestens einen fremden Schlüssel gültig machen (primär durch direkte Beglaubigung) den gültigen Schlüssel einen Zertifizierungs- Vertrauenswert zuweisen (das ist nicht das Vertrauen in die Echtheit des Schlüssels!) Anzahl der nötigen Zertifikate festlegen (1, 3)

18 Vertrauensketten (1)

19 Vertrauensketten (2)

20 Kenntnis des Sicherheitsniveaus Schlüsselrichtlinie Wofür ist der Schlüssel gedacht? Verweis per policy URL sichere Signaturen (Hauptschlüssel & Dritte) Zertifizierungsrichtlinie (cert level, notations) im UID-Kommentar vermerken

21 GnuPG Konsolenprogramm gpg (gpgsm für X.509) Bibliothek gpgme gpg 2.0: gpg-agent für Passphraseverwaltung und SSH (zwingend) GUIs: gpa, kleopatra, kgpg (KDE), gpg4win nicht so mächtig wie gpg Mailclients: integriert (Kmail), gpg-aufruf (Enigmail Thunderbird)

22 Unterschiede OpenPGP X.509 X.509 ist (de facto) streng hierarchisch den CAs wird immer voll vertraut X.509 kennt keine Unterschlüssel X.509 zertifiziert nicht nur den Hauptschlüssel und eine UID, sondern alles; keine Änderungen nach der Zertifizierung mehr möglich X.509 differenziert stärker nach Fähigkeiten Man kann X.509 in OpenPGP nachbauen, aber nicht umgekehrt; Näherung: eigene CA (und keine andere)

23 Signaturgesetz: qualifizierte Signaturen derzeit (schon aus technischen Gründen) nur X.509 möglich, nicht aber OpenPGP gesetzliche Anforderungen: Schlüsselexport unmöglich (Smartcard) nur zertifizierte Hardware eindeutige Zuordnung zu einer Person sichere Rechnerumgebung (problematisch) Zertifikat von einer CA, die dem SigG entspricht nur vom BSI freigegebene Algorithmen

24 Signaturgesetz: OpenPGP grundsätzlich erzeugt OpenPGP fortgeschrittene elektronische Signaturen wichtig: eindeutige Zuordnung zu einer Person (nicht präzisiert; wohl UID; Pseudonym OK) hilfreich: Signatur über das Zertifikat (öffentlichen Schlüssel), also über die exportierte Datei

25 Operationen: Verschlüsselung Auswahl der Zielschlüssel und ggf. Passphrase Auswahl des Algorithmus Passphrase: Auswahl der Iterationen ggf. Maskierung der Empfängerschlüssel Auswahl des Speicherformats (ASCII-Armor)

26 Operationen: Signaturen eigenen Schlüssel auswählen (eventuell explizit Hauptoder Unterschlüssel) Hashfunktion auswählen (ggf. mehrere Signaturen mit unterschiedlichen Hashes) Ausgabeformat (eine einzelne kombinierte Datei oder abgetrennte Signatur) ggf. Ausgabeformat (binär oder ASCII-Armor) ggf. Ablaufdatum der Signaturgültigkeit ggf. signature notations

27 Operationen: Schlüsselimport Schlüssel aus Datei oder vom Keyserver holen Authentizität überprüfen: Fingerprint aus sicherer Quelle besorgen und vergleichen: D44C 6A5B 71B0 427C CED3 025C BD7D 6D27 ECCB 5814 (SHA-1, 160 Bit) Schlüssel gültig machen selber zertifizieren (ggf. mit lsign-schlüssel) oder ownertrust level auf ultimate setzen durch das Web of Trust als gültig akzeptieren

28 Workshop-Vorbereitung Für welche Sicherheitsniveaus werden Schlüssel gewünscht? Welche -Adressen sollen in denselben Schlüssel, welche überhaupt in einen? idealerweise Schlüsselrichtlinie verfassen und Gültigkeitszeitraum (Haupt- und Unterschlüssel) und den bevorzugten Keyserver festlegen sicheres Bootmedium besorgen eventuell einen dedizierten USB-Stick eventuell Smartcards und Kartenleser ggf. Add-on für den Mailclient besorgen (Enigmail für Thunderbird)

29 Workshop-Vorbereitung Für welche Sicherheitsniveaus werden Schlüssel gewünscht? Welche -Adressen sollen in denselben Schlüssel, welche überhaupt in einen? idealerweise Schlüsselrichtlinie verfassen und Gültigkeitszeitraum (Haupt- und Unterschlüssel) und den bevorzugten Keyserver festlegen sicheres Bootmedium besorgen eventuell einen dedizierten USB-Stick eventuell Smartcards und Kartenleser ggf. Add-on für den Mailclient besorgen (Enigmail für Thunderbird)

30 Mitmachen andere auf Kryptografie aufmerksam machen alle eigenen s signieren bei Unternehmen signierte und/oder verschlüsselte Mails fordern Keysigning-Partys GnuPG-Mailingliste: Smartcard und Kartenleser mit PIN-Pad besorgen Know-How: SSL/TLS in eigenen Netzen Meine OpenPGP-Seite verlinken... :-)

31 Was soll hängenbleiben? unterschiedliche Lösungen für unterschiedliche Anforderungen; nichts Unsinniges erzwingen das schwächste Glied in der Kette beachten: Schlüssellänge, -erzeugung, -speicherung, -überprüfung, -benutzung, Art der Daten Fingerprints sind Dein Freund. Wer über dieses Stöckchen nicht springen will, kann das Thema gleich sein lassen. Papier rulez!

32 Geschafft! Danke fürs Zuhören Nicht entmutigen lassen! Fragen, Anregungen, Wünsche für den Workshop an Onlinesupport per XMPP: (natürlich mit OTR...)

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