PGP, NSA, SSL & Tor Verschlüsselung in Theorie und Praxis

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1 PGP, NSA, SSL & Tor Verschlüsselung in Theorie und Praxis Dr. Peter Tröger Hasso Plattner Institut, Universität Potsdam Wissenschaftstage 2014 Helmholtzschule, Potsdam

2 2013 Edward Snowden CIA / NSA Whistleblower Aufdeckung der globalen Überwachung von Internet und Telekommunikation Schrittweise Veröffentlichung in Zusammenarbeit mit der Presse

3 2013 Q: Does encrypting our s even work? A: As I ve said before, properly implemented strong encryption works. What you have to worry about are the endpoints. If someone can steal you keys (or the pre-encryption plaintext), no amount of cryptography will protect you. By combining robust endpoint security with transport security, people can have much greater confidence in their day to day communications.

4

5 Internet Client Server Anwendung (App) Anwendung Betriebs- system Transport Betriebs- system Hardware Hardware

6 Beispiel: WWW Client Server Firefox Apache Webserver HTTP Windows Linux Laptop Blade im Rechenzentrum

7 Beispiel: Client web.de Client Outlook Postfix Mailserver Apple Mail Windows SMTP Linux IMAP Mac OS X Laptop Blade im Rechenzentrum MacBook

8 Beispiel: WhatsApp Client Server Client WhatsApp WhatsApp Android XMPP XMPP ios Samsung Galaxy iphone

9 Internet Client Anwendung (App) Web Browser, Chat, , Spiele, Banking, Dropbox, Betriebs- system Android, ios, Windows, MacOS X Hardware Smartphone, PC, Laptop

10 Internet Server Anwendung Betriebs- system Rechenzentrum von Google, Facebook, Microsoft, Apple, Hardware

11 Internet Client Server Transport

12 Unterseekabel Übersicht der weltweiten Backbone-Verbindungen für den Datentransport im Internet

13 Keith B. Alexander! NSA Director Let s collect the whole haystack. Collect it all, tag it, store it. And whatever it is you want, you go searching for it.

14 2013 [theguardian.com]

15 Nichts zu verbergen Sind alle Gesetze uneingeschränkt richtig? Kennst du alle Gesetze, gegen die du potentiell verstossen kannst? Sollte die Exekutive so viel Macht haben? Entweder Privatsphäre oder Sicherheit? Transparenter Staat oder transparenter Bürger?

16 Nichts zu verbergen

17 Internet Client Server Anwendung (App) Anwendung Betriebs- system Transport Betriebs- system Hardware Hardware

18 Internet Client Server Anwendung (App) Anwendung Betriebs- system Transport Betriebs- system Hardware Hardware

19 Facebook Client Server Anwendung (App) Anwendung 1,26 Milliarden Nutzer und ihre Geräte HTTP ~ 9 Rechenzentren

20 Internet Client Server Anwendung (App) Prism Anwendung Betriebs- system Tempora, Upstream Transport Betriebs- system Hardware Hardware

21 Verschlüsselung Client Server Anwendung (App) Anwendung Prism Transport Betriebs- system Hardware Tempora, Upstream Betriebs- system Hardware

22 Symmetrische Verschlüsselung Daten werden mit Schlüssel kodiert, der nur Sender und Empfänger bekannt ist Beispiel: WLAN Kennwort (WEP, WPA2, ) Früher RC4 und Data Encryption Standard (DES), mittlerweile Advanced Encryption Standard (AES) als Standardlösung

23 Symmetrische Verschlüsselung Client Server Anwendung (App) Anwendung Transport Betriebs- system Betriebs- system Hardware Hardware

24 Asymmetrische Verschlüsselung Public Key -> Digitales Schloss Private Key -> Digitaler Schlüssel Sender Empfänger

25 Asymmetrische Verschlüsselung Sender Empfänger Sender Empfänger

26 Asymmetrische Verschlüsselung Sender Empfänger Sender Empfänger

27 Asymmetrische Verschlüsselung Öffentlicher Schlüssel ist frei verfügbar Kodierte Nachricht kann nur mit zugehörigen privaten Schlüssel geöffnet werden RSA als Standardverfahren, 1000x langsamer als symmetrische Verschlüsselung Austausch von shared secret über asymmetrische Verschlüsselung

28

29 HTTPS - HTTP über TLS / SSL Transport Layer Security (TLS) Webseite bietet digitales Zertifikat Enthält den öffentlichen Schlüssel Browser kann verschlüsselte Verbindung aufbauen, Austausch vom Sitzungsschlüssel Verschiedene Prüfungen (Herkunft, Gültigkeit, Servername, Aussteller u.s.w.)

30

31 Asymmetrische Verschlüsselung Client Server Anwendung (App) Anwendung Transport Betriebs- system Betriebs- system Hardware Hardware

32 Asymmetrische Verschlüsselung Client Server Anwendung (App) Anwendung Transport Betriebs- system Betriebs- system Hardware Hardware

33 Public Key Infrastructure (PKI) Erstellung von beglaubigten öffentlichen Schlüsseln durch Zertifizierungstellen

34 ? Public Key Infrastructure (PKI) Erstellung von beglaubigten öffentlichen Schlüsseln durch Zertifizierungstellen

35 Man-in-the-Middle Angriff (1) Aneignung fremder Zertifikate (2) Transparente Zwischenschaltung

36 Verschlüsselung Q: Does encrypting our s even work? A: As I ve said before, properly implemented strong encryption works. What you have to worry about are the endpoints. If someone can steal you keys (or the pre-encryption plaintext), no amount of cryptography will protect you. By combining robust endpoint security with transport security, people can have much greater confidence in their day to day communications.

37 SSL in der Realität Weniger als 1/4 der Webseiten benutzen TLS / SSL korrekt Komplexität als Feind der Sicherheit

38 Verschlüsselung des Datentransport SSL / TLS geht nicht nur für Webseiten Chat-Software mit SSL - Unterstützung Bank-Software kommuniziert mit Bank-Server Verschlüsselte Kommunikation mit dem -server (SMTP / POP3 / IMAP über TLS) Potentiell schlechte Verschlüsselung ist besser als keine Verschlüsselung!

39 Metadaten Client Anwendung (App) Wann? Wer? Von Wo? Wie viel? Server Anwendung Transport Betriebs- system Hardware Tempora, Upstream Betriebs- system Hardware

40 Metadaten Oft reichen die Metadaten einer Kommunikation aus, ohne den Inhalt zu kennen Verschlüsselung der Inhalte egal Metadaten für den Transport unabdingbar (Bsp. - Empfänger) Anonyme Server-Anfragen?

41

42 Tor

43 Die Cloud Client Server Anwendung (App) Anwendung Prism Transport Betriebs- system Hardware Tempora, Upstream Betriebs- system Hardware

44 Die Cloud Daten liegen ungeschützt beim Anbieter Adressbücher, -geschichte, Facebook Timeline, Twitter-Historie, Amazon Einkaufshistorie, Zugangsberechtigung überwacht vom Anbieter, nicht vom Kunden!

45 PRISM

46 PGP / GPG Pretty Good Privacy Verschlüsselungsprogramm von Phil Zimmermann, seit 1991 Offene Version mit OpenPGP Standard und dessen Implementierungen (gnupg.org) Basiert auf asymmetrischer Verschlüsselung und dem Web of Trust Prinzip

47 Heidi (Bekannte) direkt Michel (Fremder) direkt Peter (ich) indirekt direkt indirekt Susi (Fremde) Web of Trust Direkte und indirekte Verifizierung von öffentlichen Schlüsseln durch digitale Signierung

48 PGP Key Server Auffinden der öffentlichen Schlüssel anderer Leute anhand der - Adresse Anzeige des Web-Of-Trust für diesen Schlüssel Wer vertraut diesem Schlüssel?

49

50 PGP Grundprinzip funktioniert unabhängig von Daten s, Dateien, Bilder, Kaum in der Praxis angekommen Software erst in letzter Zeit benutzerfreundlich Mehraufwand ohne sichtbaren Nutzen

51 Forschung Jeder symmetrische Schlüssel ist knackbar! Schrittweise durchprobieren (brute force) Clever durchprobieren Kernfrage: Wie lange dauert es (feasibility)?

52 Asymmetrische Verschlüsselung Vereinfachte Grundidee Öffentlicher Schlüssel: Produkt großer Primzahlen Privater Schlüssel: Primfaktoren öffentlich -> privat: Faktorisierung (schwer) privat -> öffentlich: Multiplikation (einfach)

53 Energieaufwand zur Faktorisierung

54

55 Elliptic Curve Crypto (ECC) Neueres Verfahren für asymmetrische Verschlüsselung Faktorisierung ist seit der Erfindung von RSA schneller geworden Mathematische Alternative Gleiche / größere Sicherheit bei kleineren Schlüsseln

56 Bullrun Speculations about successful RC4 / RSA attacks

57 Quantum Computing Quantum Computer Völlige neue Art von Computer-Hardware Bisher nur in Prototypen Shor s Algorithmus Primfaktorzerlegung auf einem Quantum Computer Könnte RSA brechen

58 Und nun? Diskussion über Folgen für die Kryptographieforschung läuft noch schneier.com Völlig neue Ideen sind gefragt Architektur von Betriebssystemen Architektur von mobilen Anwendungen

59 Und nun? Diskussion über Folgen für die Kryptographieforschung läuft noch schneier.com Völlig neue Ideen sind gefragt Architektur von Betriebssystemen Architektur von mobilen Anwendungen

60 Schengen-Routing?

61 Fazit Beckstrom s Law of Cybersecurity Anything attached to a network can be hacked. Everything is being attached to networks. Everything is vulnerable. Problem der Politik, oder der

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