Vorlesung IT-Sicherheit FH Frankfurt Sommersemester 2007

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1 Vorlesung IT-Sicherheit FH Frankfurt Sommersemester 2007 Dr. Volker Scheidemann

2 Digitale Zertifikate Public Key Infrastrukturen (PKI) Sicherheitsprozesse Seite: 2

3 Gefahr bei PKC: Die Man in the Middle-Attacke Grundproblem: Empfänger eines Public Key muss darauf vertrauen, dass der Sender des Public Key derjenige ist, für den er sich ausgibt Gesucht: Möglichkeit, einen Public Key an die Identität des Besitzers zu binden Lösung: Digitale Zertifikate und PKI Seite: 3

4 Digitale Zertifikate Ein Zertifikat ist eine mit einer digitalen Signatur versehene digitale Bescheinigung über die Zuordnung eines öffentlichen Schlüssels zu einer natürlichen Person. Zertifikate werden von Zertifizierungsstellen (engl. Certification Authority, CA) ausgegeben. Eine CA ist ein Teil eines Trustcenters. Ein Trustcenter spielt die Rolle eines vertrauenswürdigen Dritten. Seite: 4

5 Aufgaben eines Trustcenters Antragstellung und Registrierung (RA) Identifizierung (RA) Schlüsselgenerierung (CA) Zertifikatsausstellung (CA) Verzeichnis- und Zeitstempeldienst (CA) Sperrmanagement (CA) Seite: 5

6 Zertifikate für wen? Natürliche Personen Organisationen Webserver Software Seite: 6

7 Zertifikatstypen PGP-Zertifikate (RFC 2440) Dateiverschlüsselung X.509-Zertifikate (RFC 3280) (S/MIME) SSL-Verbindungen / Sicheres Browsen VPN (IPSec/IKE) Dateiverschlüsselung Digitale Signatur nach SigG Seite: 7

8 Was enthalten Zertifikate? X.509: Angaben zur Person (Name, Firma, Abteilung, Land, Bundesland, Ort, , etc.) Seriennummer Aussteller Gültigkeitsdauer Öffentlichen Schlüssel Extensions Signatur eines Trustcenters PGP (V5.x): Angabe zur Person (Name, ) Gültigkeitsdauer (optional) Öffentlicher Schlüssel Signaturen Dritter Seite: 8

9 Public Key Infrastruktur Eine PKI ist die Zusammenfassung aller technischen und organisatorischen Maßnahmen, die nötig sind, Methoden der Public Key Cryptography auf vertrauenswürdige Art und Weise zu nutzen. Seite: 9

10 Public Key Infrastruktur Bestandteile einer PKI: Besitzer von public/private-schlüsselpaaren Kryptografische Anwendungen, die von diesen Schlüsselpaaren Gebrauch machen Digitale Zertifikate, welche die Zugehörigkeit von öffentlichen Schlüsseln zu ihren Inhabern bestätigen Zertifizierungsstellen, welche die Zertifikate ausstellen Hard- und Software, welche die Verwaltung der eingesetzten Schlüssel und Zertifikate abwickelt. Seite: 10

11 Vertrauensmodelle Hierarchisches Modell (X.509) Quelle: Seite: 11

12 Vertrauensmodelle Web of Trust (PGP) Quelle: Seite: 12

13 Zertifikatsprüfung Empfängt man ein Zertifikat, muss man prüfen, ob es von einer CA ausgestellt wurde, der man vertraut. Man muss sich dann durch den Zertifizierungsbaum hindurch hangeln, bis man auf eine vertraute CA trifft (spätestens die Root-CA). Root CA CA1 CA2 CA1.1 CA1.2 CA2.1 CA2.2 cert1 cert2 cert3 CA1.2.1 cert5 cert6 cert7 cert8 cert9 cert10 cert11 Seite: 13

14 Zertifikatssperrung Wenn ein Schlüssel kompromittiert wird, muss das zugehörige Zertifikat gesperrt werden CA setzt Seriennummer des gesperrten Zertifikats auf eine Sperrliste (Certificate Revocation List, CRL) CA signiert die CRL digital und veröffentlicht sie CRLs können üblicherweise über LDAP oder OCSP abgefragt werden Seite: 14

15 Anwendungen von PKI Telearbeit über VPN Online-Shopping Elektronische Bankgeschäfte Intranet Anwendungen Online-Reisebuchung Verbindliche Verträge Online-Behördengänge Sicheres Surfen Seite: 15

16 Beispiel: SSL SSL = Secure Sockets Layer 1994 von Netscape entwickeltes Protokoll für verschlüsselte Netzwerkkommunikation (Client-Server) Heute hauptsächlich eingesetzt für verschlüsselte Webanwendungen (https) Seite: 16

17 Beispiel: SSL Der Client sendet eine Verbindungsanfrage an den Server. Der Server antwortet mit derselben Nachricht und sendet eventuell ein Zertifikat. Der Client versucht, das Zertifikat zu authentifizieren (bei Misserfolg wird die Verbindung abgebrochen). Dieses Zertifikat enthält den öffentliche Schlüssel des Servers. Nach erfolgter Authentifizierung erstellt der Client das pre-master secret, verschlüsselt dieses mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers und sendet es an den Server. Ebenfalls erzeugt der Client daraus das master secret. Seite: 17

18 Beispiel: SSL Der Server entschlüsselt das pre-master secret mit seinem privaten Schlüssel und erstellt das master secret. Client und Server erstellen aus dem master secret den session key. Das ist ein einmalig benutzter symmetrischer Schlüssel, der während der Verbindung zum Ver- und Entschlüsseln der Daten genutzt wird. SSL unterstützt für die symmetrische Verschlüsselung mit diesem session-key u.a. Triple DES. Client und Server tauschen mit diesem session key verschlüsselte Nachrichten aus und signalisieren damit ihre Kommunikationsbereitschaft. Die SSL-Verbindung ist aufgebaut. Seite: 18

19 SSL-Handshake Seite: 19

20 SSL-PKI Server benötigt Serverzertifikat von einer CA Clients (z.b. Webbrowser) benötigen CA-Zertifikat(e), um Authentizität des Serverzertifikats zu prüfen Für Webanwendungen sind Browser bereits bei Auslieferung mit einer Reihe von CA-Zertifikaten ausgestattet Seite: 20

21 Probleme bei PKI Persönliche Registrierung der Anwender nötig Unter Umständen hoher Aufwand bei der Zertifikatsverteilung Form der Schlüssel-/Zertifikatsverteilung (Software, Smartcards etc.) Verfügbarkeit der Sperrlisten Was tun bei Schlüsselverlust? Was tun bei ablaufenden Zertifikaten? Seite: 21

22 Beispiel: Kostenrechnung Unternehmen mit 500 Mitarbeitern Jeder Mitarbeiter muss Personalien bei RA angeben (15 min) Kosten pro Arbeitsstunde: 40 Produktivitätsverlust durch Registrierung: 125 Stunden Entstehende Kosten allein durch die Registrierung: Nicht mit eingerechnet: Kosten für Schlüssel und Zertifikate (Smartcards) Gebühren für die CA-Dienstleistung Verwaltungskosten Hard- und Software zum Betrieb der PKI Seite: 22

23 Kritikpunkte an PKI Kosten Komplexität beim Aufbau einer großen PKI Zertifikate bestätigen nur, dass ein öffentlicher Schlüssel zu einer Person gehört, nicht aber, wer diese Person ist Seite: 23

24 PKI: Fazit Pro: PKI löst das Problem der Man in the Middle-Attacke PKI ermöglicht gesicherte Geschäftsprozesse und erschließt dadurch u.u. neue Geschäftsfelder Contra: PKI muss gut geplant werden Kosten und Nutzen müssen vorher genau analysiert werden Seite: 24

25 Sicherheitsprozesse Sicherheitsanalysen, Risikomanagement und Security Awareness

26 Sicherheitsprozesse Sicherheit ist mehr als eine Sammlung technischer Komponenten Sicherheit entsteht nur im Zusammenspiel von Technik und den Menschen, die sie benutzen Sicherheit ist kein Selbstzweck Sicherheit ist ein Prozess Seite: 26

27 Sicherheitsprozesse Seite: 27

28 Risikoanalyse Aufnahme aller zu schützenden Daten Worst-Case-Szenario: Was passiert, wenn alle Daten verloren gehen/in falsche Hände geraten? Bewertung einzelner Verlustszenarien Aufnahme aller Bedrohungen (Wer bedroht was?) Bewertung der Wahrscheinlichkeit eines Schadensfalls Seite: 28

29 Risikoanalyse Verschiedene Aspekte des Risikos: BWL: Risiko = Verlustsumme x Schadenswahrscheinlichkeit Entspricht das gefühlte Risiko der Faktenlage? Aufstellen einer Risikoverteilung (von hoch zu niedrig) Seite: 29

30 Sicherheitsanalyse Bewertung des aktuellen Sicherheitsstandards Definition von Sicherheitszielen Erstellen einer Sicherheitsrichtlinie Finden von Sicherheitsmaßnahmen gemäß der Risikoverteilung, um die Ziele zu erreichen Bewertung des Restrisikos nach Installation der Sicherheitsmaßnahme Bewertung des Sicherheitsstandards nach Installation aller Sicherheitsmaßnahmen Seite: 30

31 Technologieauswahl Auswahl von Technologie zum Erreichen der Sicherheitsziele Überprüfung der Wirtschaftlichkeit der gewählten Lösung: Kosten der Lösung dürfen (auf lange Sicht) den Wert der zu schützenden Güter/Daten nicht überschreiten ROSI (Return on Security Investment) Überprüfung der Nutzerakzeptanz der Lösung Seite: 31

32 Implementierung Installation einer technischen Sicherheitslösung Evtl. Schulung der Anwender und Administratoren Einführung notwendiger organisatorischer Maßnahmen (z.b. Einrichtung eines Helpdesk) Sicherstellung des Betriebs Seite: 32

33 Audit Regelmäßige Überprüfung Funktioniert die Technik? Wird die Technik von den Nutzern angewendet? Erreicht die Technik das gesteckte Sicherheitsziel? Ist die Technik konform zu Datenschutzauflagen oder anderen rechtlichen Anforderungen? Bewertung aller noch bestehenden Risiken, die von der Sicherheitslösung nicht erfasst wurden seit Installation der Lösung neu hinzu gekommen sind Seite: 33

34 Security Awareness Der Mensch als Sicherheitslücke

35 Häufige Meinungen Wir sind sicher. Wir haben Antivirus-Software. Wir sind sicher. Wir haben eine Firewall. Ich sichere meine Daten täglich. Wir sind sicher. Sicherheit liegt in der Verantwortung der IT-Abteilung. Uns greift schon keiner an. Meine Daten sind nicht geheim. Sicherheit ist was für Weicheier. Seite: 35

36 Security Awareness Menschen denken nicht über Sicherheit nach, sie nehmen sie als gegeben an. Menschen stellen Bedrohungen in Frage oder wissen gar nichts von ihnen. Menschen machen Fehler: Passwörter auf Post-Ist Ausplaudern von vertraulichen Daten Fahrlässiger Umgang mit Laptops Fehlbedienung von Sicherheitssoftware Seite: 36

37 Security Awareness: Maßnahmen Anwender mit Sicherheitszielen vertraut machen Anwender auf Sicherheitslösungen schulen Positives Image für Sicherheit vermitteln Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien überwachen Aber auch: Aufklärung über Risiken Zur Not leider unvermeidlich Strafmaßnahmen ergreifen Seite: 37

38 Security Awareness: Maßnahmen Imagekampagnen (Poster, Rundmails, Vorträge etc.) Vermittlung der Botschaft Sicherheit geht ALLE an Sicherheit konkret machen. Beispiele bringen, die jeder kennt. Mut zum Melden von Sicherheitsproblemen aufbauen Wichtig: alle müssen wissen, wer im Zweifel der Ansprechpartner ist Vorbilder schaffen Unterstützung von oben holen. Sicherheit als Führungsaufgabe annehmen. Seite: 38

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