Unterhalten Sie sich leise mit Ihrem Nachbarn über ein aktuelles Thema. Dauer ca. 2 Minuten

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1 Versuch: Eigenschaften einer Unterhaltung Instant Messaging 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

2 Sichere und private Kommunikation Eigenschaften privater Kommunikation 2 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 Frage: Welche weiteren Probleme gibt es? 3 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 Symmetrische Verfahren benötigen öffentl. Schlüssel des Kommunikationspartners Muss sicher sein, dass Schlüssel gültig ist und zu Kommunikationspartner gehört Vorraussetzung: Zuordnung von öffentlichen Schlüssel an Identität ist gewährleistet Performance bei IM meist kein Problem, da starke Rechnenpower und selten Nachricht Kann aber Problem werden, wenn kleine Systeme (PDA, Handheld, Handy, ) verwendet werden Abstreitbarkeit: ich will nicht, dass mein Kommunikationpartner einem Dritten beweisen kann, was ist gesagt habe, oder dass ich überhaupt mit meinem Kommunikationspartner geredet habe

3 Wiederholung: Message Authentication Code Wiederholung: Digitale Signatur 4 Beweis der Authentizität des Inhalts und des Senders Empfänger soll dies einem Dritten nicht beweisen können Annahme: bestehendes gemeinsames Geheimnis zwischen Sender und Empfänger z.b. SHA-1, HMAC Erstellung des MAC Gemeinsames Geheimnis für HMAC MAC (Algo) Übertragene Dateneinheit Vergleich: MAC ist authentisch bei Gleichheit Prüfung des MAC Gemeinsames Geheimnis für HMAC 5 Identifizierung des Kommunikationspartners Vorraussetzung: transportierbare Bindung des öffentlichen Schlüssels an die Identität des Senders z.b. SHA-1 z.b. RSA, DSA PKK- mit privatem Schlüssel Erstellung der Signatur Signatur (Chiffrat + Algo + PKK-Algo + Signierende Instanz) signiertes PKK- mit öffentlichem Schlüssel Prüfung der Signatur Vergleich: Signatur ist authentisch bei Gleichheit Wie ein solches gemeinsames Geheimnis dynamisch ausgehandelt werden kann, werden wir im Kapitel Schlüsselaustausch genauer sehen. Keyed Hash Konkatenation von gemeinsamen Geheimnis und ; anschließende Berechnung des Hashs Problem: Anfällig für Angriffe, wie anhängen weiterer Daten an das HMAC: Sicheres schlüsselbasiertes Verfahren zur Erstellung eines MACs Immer noch ein Problem Initiierung des Verfahrens noch über Signaturen, daher kann Sitzungsschlüssel später wieder berechnet werden Gewisse Abstreitbarkeit erreicht, da immer einer der Kommunikationspartner den Inhalt erstellt hat Kommunikationspartner kann nicht beweisen, dass ich die Nachricht erstellt habe, er hätte es auch selbst machen können ich kann abstreiten den Inhalt erstellt zu haben Im Kapitel PKI wird gezeigt, wie eine solche Bindung realisiert und verwaltet werden kann

4 Perfect Forward Secrecy Signierter Diffie-Hellman Schlüsselaustausch 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! 7 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 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 Im ersten Beispiel sind langlebige Schlüssel, wie z.b. bei Public-Key-Krypto Schlüssel, welche durch DH Austausch generiert werden sind kurzlebig. Daher verschwinden sie nach kurzzeitigem Gebrauch wieder und können nicht später geklaut werden. Alice und Bob vergessen nicht mehr notwendige Schlüssel und speichern sie nicht. Diffie-Hellman: Schlüsselaustauschprotokoll, welches garantiert, dass nur Alice und Bob den resultierenden Schlüssel kennen, obwohl Kanal abgehört, manipuliert etc. werden kann Forward Secrecy: Unabhängigkeit von Schlüsseln

5 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 Diskussion: Vergleich IM und Welche sicherheitsrelevanten Unterschiede bestehen zwischen Instant Messaging und ? Welche Rollen gibt es in einem -System? Welche Mechanismen können übertragen werden? Alice g a2, Enc k 11 (M 1), MAC({g a2, Enc k 11 (M 1)}, H(k 11 )) g b2, Enc k 21 (M 2), MAC({g b2, Enc k 21 (M 2)}, H(k 21 )) Bob Welche weiteren Sicherheitsprobleme bzw. Anforderungen gibt es in -Systemen? g a3, Enc k 22 (M 3), MAC({g a3, Enc k 22 (M 3)}, H(k 11 )) 8 9 OTR setzt die vier vorgestellten Primitive um (www.cypherpunks.ca/otr) Authentifizierung des Kommunikationspartners Integrität des Inhalts Perfect Forward Security Malleable Encryption (nicht dargestellt) Kann man das OTR Verfahren einfach auf übertragen? Problematik mit Online/Offline-Status der Kommunikationspartner? Synchron/Asynchrone Kommunikation? M: Die zu sendende Nachricht Sig(): RSA Enc(): AES-CTR MAC({M}, k): SHA1-HMAC über Nachricht M mit Schlüssel k H(): SHA1-Hash über Schlüssel Signierter Diffie-Hellman Schlüsselaustausch in ersten beiden Nachrichten: authentisches gemeinsames Geheimnis Alle Diffie-Hellman Werte verstehen sich (mod n)! Alle weiteren Nachrichten bestehen aus drei Teilen Einem neuen Diffie-Hellman Wert: Erzeugung eines neuen Schlüssels (Re-Keying); alle temporären Schlüssel nur kurz gültig Der verschlüsselten Nachricht Einem MAC zur Authentifizierung des neuen Diffie-Hellman Parameters und der verschlüsselten Nachricht

6 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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