Dipl.-Ing. Marc Haase. Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik

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1 Chancen und Risiken drahtloser Kommunikationstechnologien Dipl.-Ing. Marc Haase Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Warum drahtlos? Technologie Single Chip Kommunikationslösungen Gesellschaft Netzwerkbasierte Kommunikation ( , Meetings, ) The mobile society Anytime, Anywhere, Everywhere Regierung und Wirtschaft Konkurrenzfähigkeit, Rationalisierung Flexibilität, Kostensenkung Öffnung des Telekommunikationssektors 1

2 Wo ist das Leck? Feuchtigkeitssensorknoten in Sandsäcken Sammlung und Vorauswertung in Sensorknoten Nur der feuchte Sandsack kennt das Leck!!! Mobilität, Reichweite, Kosten Mobiler Zugriff Lokaler Zugriff WiMAX a 2

3 Heterogene Kommunikation Globaler Bereich (WWAN) Always Best Connected Ad-Hoc Netzwerke Ortsbasierte Dienste Multi-Mode Geräte Adaptive Radio drahtgebundene Infrastruktur GSM UMTS Mobiles Gerät drahtgebundene Infrastruktur IrDA, Bluetooth, WLAN drahtgebundene Infrastruktur Privater Bereich (WPAN) Lokaler Bereich (WLAN) Chancen drahtloser Kommunikationstechnologien 3

4 Spontane Vernetzung LAN Access Internetzugang Freisprecheinrichtung Büro Datensynchronisation PDA <-> PC Drahtlose Sensornetzwerke Materialüberwachung Umweltüberwachung Messungen in Flüssigkeiten Sensor Knoten Abwasserreinigung Intrakorporale Messungen 4

5 Autarke Sensorknoten Picoradio (UCB) Blue-Node (UoR) Smart Dust (UCB) WINS (UCLA) Forschungsschwerpunkte Kommunikationsprotokolle, MAC, Routing, Adressierung Datenkonzentration, Redundanz, Verteilte Datenspeicherung und -verarbeitung Selbstorganisation Zukünftige aktive Quality of Service Sensorknoten Energieeffizienz Schnittstellen ins Internet (HTTP, SOAP, IP) WSN als verteilte Datenbank Betriebssysteme und Middleware Möglichkeit von all-ip WSN, minimal TCP/IP 5

6 Viterra Energy Services Flexibles Funksystem zur Erfassung von Zählerständen ISM 433,82 MHz 4-6 Wohnungen 6 Ablesungen pro Tag Quelle: Viterra Energy Services Ultra Wideband (UWB) PAN Technologie High-speed Short-range 3,1 10,6 GHz Spektrum, -41dbm/MHz Mbps / 3 10 m 6

7 Was ist an UWB interessant? OFDM Modulation Hohe spektrale Effizienz Robust Unempfindlich gegen Mehrwegeausbreitung Moore s Law Radio Bestens geeignet für Mobile Computing Datendurchsatz UWB und IEEE802.11a Kimyoung

8 Risiken drahtloser Kommunikationstechnologien IEEE Wardriving 8

9 IEEE Warchalking Schwachstellen IEEE Unzureichende Authentifizierung WEP (Wired Equivalent Privacy) Initialisierungsvektor zu kurz Schwächen im RC4 Algorithmus Keine Integritätssicherung Zugriffskontrolle Änderbarkeit von MAC Adressen 9

10 IEEE Sicherheitslösung IEEE i (draft) Robust Security Network (RSN) mit neuen Sicherheitsmechanismen Transitional Security Network (TSN) Übergangslösung mit RSN und WEP Systemen Status: 11/ % WPA Wi-Fi Protected Access Übergangslösung für aktuelle Wi-Fi Hardware TKIP Temporal Key Integrity Protocol RFID Technologie RFID Radio Frequency Identification Transponder Technologie Kombination von Funk mit Radartechnik 1948 Harry Stockman Communication by Means of Reflected Power EAS Electronic Article Surveillance (1960) 1-bit Transponder 10

11 RFID Technologie RFID Scanner RFID Tag Adress- und Sicherheitslogik EEPROM Spannungsversorgung Spannungsversorgung HF-Interface Smart Label CPU mit Kryptoprozessor RAM EEPROM ROM Betriebssystem HF-Interface RFID Anwendungen Ablösung der Barcode-Etiketten Speicherung weltweit eindeutiger Nummern EPC Electronic Product Code Konsumgüterindustrie Handel, Produktion, Logistik Zulieferer Produzent Handel Kunde 11

12 RFID Anwendungen Zugangskontrolle und elektronische Geldbörse Border Management Reisepass mit RFID Chip zur Speicherung biometrischer Daten Quelle: Idencom Barcode vs. EPC Barcode EAN Europäische Artikelnummer 13 Stellen Länderkennung Betriebsnummer Artikelnummer Hersteller mit jeweils Artikeln 40bit Informationsgehalt Electronic Product Code bit 28bit Hersteller 24bit Produktnummer 36bit Artikel-Seriennummer EPC Discovery Service 0x7361AE544 EPC 0x7361AE541 0x7361AE543 0x7361AE542 12

13 RFID Kritikpunkte Gefährdung der Privatsphäre der Kunden Wo befinden sich RFID Chips? Was passiert nach dem Kauf mit RFID Chip? Wer kann RFID Chips auslesen? Lösungen Entfernung beim Kauf RSA-Blocker-Tag RFID Security & Privacy Strategien Kill-Tag Approach behindert Applikationen, die einen aktiven Tag voraussetzen Faradayscher Käfig Interaktion entspricht der Verwahrung einer Checkkarte für größere Geräte nicht anwendbar Active Jamming aus Energieaspekten und Problemen mit Regulierungsbehörden für Telekommunikation unzweckmäßig Smart" RFID Tag Schutz der Privatsphäre mittels kryptographischer Algorithmen Entwicklung wegen der geringen Leistungsfähigkeit und der Anforderung an niedrige Produktionskosten sehr schwierig Regulation Approach Quelle:Juels, Rivest, Szydlo: The Blocker Tag: Selective Blocking of RFID Tags for Consumer Privacy, Proceedings of the 10th ACM conference on Computer and communication security,

14 Bluetooth Tracking Ist es möglich Geräte mit Bluetooth Schnittstelle zu verfolgen? Ansatz Bluetooth Gerät besitzt eindeutige MAC Adresse Periodische Suche nach Geräten liefert MAC Adresse Erstellung von Bewegungsprofilen durch Verkettung von MAC Adresse und Ort Architektur Bluetooth Gerät Bluetooth Scanner Floor R1219 R1218 R1217 R OG BlueTrack Server Lecture Hall 14

15 Architektur Bluetooth Scanner Apache/MySQL Server Bluetooth Scanner TCP/IP SQL Server Gateway SQL Database Bluetooth Scanner Analysis & Visualization Embedded Linux SOC WWW Browser Aktuelle Ergebnisse Universität Rostock 1 mobiler / 3 feste Sensoren 123 verschiedene Geräte Mobile Suche an öffentlichen Plätzen CeBIT mobiler / 1 fester Sensor 5294 verschiedene Geräte 500 Geräte während eines 4 stündigen Rundgangs 15

16 Erweiterte Profilbildung Geräteinformationen HCI_Remote_Name_Request HCI_Read_Remote_Supported_Features HCI_Read_Remote_Version_Information Service Konfiguration Zugriff auf persönliche Daten (Sicherheitslücke) Telefonbuch Terminkalender Angriffe auf Bluetooth Geräte Sicherheitslücken bei der Authentifizierung und beim Datentransfer von Bluetooth Geräten (November 2003, Adam Laurie, A.L. Digital Ltd) Angriffe Zugriff auf persönliche Daten (Telefonbuch, Kalender, IMEI) Backup der gesamten persönlichen Daten eines Mobiltelefons Steuerung mittels AT Befehlen 16

17 Flexible Zugriffskontrolle Anwendung UI Applikationen mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen Multiplexing Security Manager Geräte, Dienste Geräte mit unterschiedlichen Zugriffsrechten Bluetooth Modul / Link-Level Authentifizierung Lösung: Applikationsspezifische Zugriffskontrolle Near Field Communication Phillips, Sony, Nokia Drahtloses digitales Austausch- und Bezahlsystem über ortsbegrenzte Kanäle Max cm Vereinfachung der Authentifizierung bei Ad hoc Kommunikationsbeziehungen Quelle: Phillips 17

18 Zusammenfassung Drahtlose Kommunikationstechnologien besitzen enormes Wachstumspotenzial Hohe Anforderungen an Sicherheits-lösungen und Sicherheitsmanagement Privatsphäre Authentifizierung Schlüsselmanagement Benutzerfreundlichkeit Intel CMOS Radio of tomorrow Optimierte Prozesstechnologie für digitale Schalttransistoren reduzierte Versorgungsspannungen Analoge RF Schaltungen Re-Programmierbare, re-konfigurierbare digitale Kommunikationsplattform Hochleistungsprozessoren, DSP Technik und digitale Hochgeschwindigkeitslogik Re-konfigurierbar bezüglich unterschiedlicher drahtloser Übertragungsprotokolle 18