Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe

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1 Moritz Platt Vortrag zum 14. Deutschen IT-Sicherheitskongress (20. Mai 2015) Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe

2 Agenda Einführung Föderiertes Identitätsmanagement Sichere Authentifizierung Identitätssicherung Implementierung Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 2

3 Hintergrund Mitarbeit in der Bundesdruckerei im Jahr 2014 Daraus hervorgehend: Veröffentlichung unter dem Titel Secure Authentication and Attribute Sharing in Federated Identity Scenarios Beispielhafte Proof-of-Concept Implementierung Weitere Untersuchung des gesellschaftlichen und technischen Rahmens für Identitätsmanagementsysteme im Internet Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 3

4 Identitätskriminalität nimmt zu Fallzahlen von Identitätsdiebstahl in den USA: 2,500,000 1,500, , [Federal Trade Commission, 2014] Benutzer finanzielle Schäden, emotionale Folgen Unternehmen finanzielle Schäden, Zahlungsausfallrisiko Öffentliche Hand Gefährdung der Vertaulichkeit/Verlässlichkeit von E-Governement, hoher Strafverfolgungsaufwand Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 4

5 Sicherheitskonzepte im Web halten nicht mit der e-business Entwicklung schritt Bedarf und Verbreitung von e-commerce/e-government steigt stetig Für einen zentralen Erfolgsfaktor von Geschäftsbeziehungen Identität im Internet gibt es noch keine verlässliche Herangehensweise: Aus Sicht eines Dienstanbieters: Authentifizierung Ist diejenige wirklich die, die sie zu sein vorgibt? Besteht das Risiko von Identitätsdiebstahl? Risikoabschätzung Mit welcher Wahrscheinlichkeit sind Identitätsattribute zutreffend? Wie verlässlich ist die Identitätsinformation? Aus Sicht eines Individuums: Identitätsdiebstahlrisiko Wie vermeide ich, dass meine Identität missbräuchlich verwendet werden kann? Datenschutz/Privatsphäre Wie behalte ich die Kontrolle über die Verwendung meiner Identitätsinformationen? Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 5

6 Bilaterales Identitätsmanagement impliziert Interessenskonflikte Die Interessen von Benutzern und Dienstanbietern stehen mitunter im Konflikt miteinander e-commerce Erwartung der Benutzer: hohe Bequemlichkeit, zurückhaltende Freigabe von Identitätsdaten, schnelle Auftragsabwicklung, Authentifizierung mit hoher Usability, etc. Erwartung der Händler: geringes Debitorenrisiko durch zutreffende Identitätsinformationen, Risikomanagement, etc. e-government Erwartung der Benutzer: hohe Bequemlichkeit, einfache Abläufe, schnelle Abwicklung von Verwaltungsvorgängen Erwartungen staatlicher Stellen: Gesetzeskonformität, Angemessenheit, rechtssicheres Identitätssicherungsniveau Idee: Entkopplung verschiedener Ansprüche durch Föderation Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 6

7 Föderiertes Identitätsmanagement

8 Die föderierte Authentifizierungslandschaft Benutzer Sicherheit Bequemlichkeit Verlässlichkeit Dienstanbieter Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 8

9 Die föderierte Authentifizierungslandschaft Benutzer Identitätsdokumente Beweis Identitätsanbieter Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 9

10 Die föderierte Authentifizierungslandschaft Benutzer Sicherheit Bequemlichkeit Verlässlichkeit Identitätsdokumente Beweis Identitätsintermediär Dienstanbieter Zusicherung Identitätsanbieter Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 10

11 Die föderierte Authentifizierungslandschaft Benutzer Sicherheit Bequemlichkeit Verlässlichkeit Sicherheit Bequemlichkeit Identitätsdokumente Beweis Zusicherung Identitätsintermediär Zusicherung Dienstanbieter Identitätsanbieter Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 11

12 FIM unterstützt Benutzer und Dienstanbieter Föderiertes Identitätsmanagement ist kein Selbstzweck Verschiedene Stakeholder im FIM-Umfeld: Benutzer Dienstanbieter, z.b. E-Commerce-/E-Government-Anwendungen Identitätsanbieter, z.b. Registrierungsstellen, institutionelle Anbieter Hauptziel: Prozesse für Benutzer und Dienstanbieter verbessern Sicherheit für Benutzer erhöhen Gut benutzbare Anwendungen für Benutzer bereitstellen Dienstanbietern Identitätsattribute von gesicherter Qualität zur Verfügung stellen Identitätsattribute werden zentral bei einem Identitätsintermediär abgelegt Benutzer und Dienstanbieter greifen auf Identitätsattribute über einen Identitätsintermediär zu Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 12

13 Benutzer entscheiden fallabhängig über ihre Daten Das Identitätsdiebstahlrisiko muss durch verlässliche Authentifizierung minimiert werden Identitätsattribute müssen verlässlich sein Nichtmandatierte Zugriffe auf Benutzerdaten müssen bestmöglich erschwert werden Ziele aus Benutzersicht Benutzer müssen volle Kontrolle über die Verwendung ihrer Daten haben Benutzer müssen der Datenfreigabe explizit zustimmen Ein Zugriffsmandat für Benutzerdaten muss wie folgt gestaltet sein: Zeitlich beschränkt Beschränkt im Umfang (d.h. Beschränkt auf eine Menge bestimmter Attribute) Beschränkt im Berechtigungskreis (z.b. nur für einen bestimmten Dienstanbieter) Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 13

14 Sichere Authentifizierung

15 Passworte bieten nur wenig Sicherheit Aktuell verwendet der Großteil der Online-Dienstanbieter Authentifizierung auf Basis von Benutzername und Passwort Diese bietet niedrige Sicherheit durch Anfälligkeit für diverse Angriffe: Nicht-technische Angriffe Beobachtung während der Passworteingabe Educated Guessing eines Passworts oder von Wiederherstellungsinformationen Missbrauch veröffentlichter Passworte Phishing Technische Angriffe Brute Force Angriffe Wörterbuchbasierte Angriffe Kompromittierung eines Systems (Key logging, Traffic Logging) Kompromittierung von Kommunikationskanälen ( Man-in-the-Middle ) Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 15

16 Passworte überwinden: Wissen und Besitz Es gab zahlreiche Versuche, Passworte durch überlegene Authentifizierungstechnologien zu ersetzen Viele nutzten Hardware-Tokens Vielen fehlte industrielle Unterstützung, Unterstützung durch Standards und Herstellerunabhängigkeit Ein aufkommender Standard ist FIDO U2F Breite Industrieunterstützung (ARM, Google, Mastercard, Microsoft, VISA, etc.) Benötigt USB-/NFC-fähige Hardware (z.b. Yubico YubiKey NEO) Low-level (ADPU) und high-level (Java- Script) Schnittstellen Einfaches Challenge-Response-Verfahren basierend auf SHA Signaturen Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 16

17 Hardware Authentifizierung erhöht die Sicherheit Resistent ggü. Beobachtung Resistent ggü. Raten Resistent ggü. interner Beobachtung Resistent ggü. Leaks anderer Dienstanbieter Resistent ggü. Phishing Resistent ggü. Diebstahl Passwörter FIDO Hardware [Bonneau et al., 2012] Eine Kombination von Hardwareauthentifizierung und Passworten ( Second Factor ) maximiert die Authentifizierungssicherheit Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 17

18 Identitätssicherung

19 Komponenten einer gesicherten digitalen Identität Digitale Identitäten bestehen aus Attributen und deren Werten Identitätsattribute können mehr oder weniger vertrauenswürdig sein Der ISO Standard für Identity proofing [ISO/IEC WD 29003] definiert vier Vertrauenslevel (Level of Assurance; LOA ): Low (Little or no confidence in the claimed or asserted identity) Medium (Some confidence in the claimed or asserted identity) High (High confidence in the claimed or asserted identity) Very High (Very high confidence in the claimed or asserted identity) Attributname Attributwert LOA First Name Oliver High Last Name Jones High Address Station Road 7 High Post Code M6 5WG High City Salford High Address Medium Website Low Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 19

20 Identitätsanbieter zertifizieren Benutzeridentitäten Die Bewertung von Attributen hinsichtlich ihres Vertrauenslevels nehmen Identitätsanbieter vor Sie geben die Daten an den Identitätsintermediär weiter Diese Daten werden dann vom Identitätsintermediär gespeichert und verteilt Ein Identitätsintermediär hat keinen Einfluss auf die Art der Attributverifizierung durch einen Identitätsanbieter Es gibt zahlreiche Wege, Attribute mit hohem Vertrauenslevel zu gewinnen: Direkte Übertragung von Daten (z.b. Registerdaten) Bereitstellung elektronisch ausgelesener Identitätsdaten (z.b. Personalausweisdaten) Manuelle Überprüfung von Identitätsdokumenten (z.b. Überprüfung eines Führerscheins) durch ausgebildetes Personal Wiederverwendung von Attributen aus bestehenden Geschäftsbeziehungen (z.b. Zahlungsdaten) Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 20

21 Implementierung

22 Wiederholung: Föderiertes Identitätsmanagement Benutzer OAuth 2.0 UI REST API Identitätsintermediär REST API Dienstanbieter Identitätsanbieter Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 22

23 Systemüberblick Serversysteme Benutzerschnittstellen II (A) Tomcat Application Server (A.1) Identity Intermediary Reference Implementation de.mplatt.idi I (C) (D) Identity Intermediary User Interface (Virtual) U2F Token (A.2) Apache Oltu org.apache.oltu (A.3) Hibernate Persistence Framework org.hibernate IV (A.4) Java RESTful Webservice Interfaces javax.ws.rs III (B) PostgreSQL Database Server Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 23

24 Benutzeroberfläche Dienstanbieter fordern Identitätsdaten durch OAuth 2.0 Anfragen an Benutzer werden dann zur Authentifizierungsseite weitergeleitet https://localhost:8080/idi/auth?client_id=ec3ec0e5-d6b9-472c-a611-1b87f301bfdc&response_type=code&scope=read:firstname%20read:date IDI Identity Intermediary Sign-In The service provider Smith s Bikes is requesting one-time access to your personal data stored by the Identity Intermediary Service. The service provider requests the following attributes: Address Last Name First Name Address of Residence Do you want to share these personal attributes with Smith s Bikes? You will have the chance to review the attributes before making your final decision. No. Cancel Sign In. Yes. Review these attributes. Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 24

25 Benutzeroberfläche Benutzer authentifizieren sich dann beim Identitätsintermediär Authentifizierung findet mittels Hardware ( FIDO token) und Passwort statt https://localhost:8080/idi/confirm IDI Intermediary Sign-In To share data with Smith s Bikes please perform FIDO multi-factor authentication. Authenticate with your local device The authentication process can be performed in various ways depending on the vendor of the FIDO token used. Authentication normally takes place via USB or wirelessly. Enter your IDI password Password Submit Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 25

26 Benutzeroberfläche Benutzer können die angeforderten Attribute dann überprüfen Daten können auch attributweise abgewählt werden https://localhost:8080/idi/review IDI Identity Intermediary Sign-In Please review the data you are going to share with Smith s Bikes: Address Last Name First Name Address of Residence Jones Odharnait Station Road 7, Salford M6 5WG Do you want to share these personal attributes with Smith s Bikes? No. Cancel Sign In. Yes. Share these attributes. Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 26

27 Datenverschlüsselung Bestätigte Attribute (A 1..3 ) werden in einer Basisrepräsentation (R B ) und je einer separaten Repräsentation (R A1, R A2 ) pro berechtigtem Serviceprovider abgelegt Die serviceproviderspezifische Repräsentation kann nur vom jeweiligen Serviceprovider entschlüsselt werden R B R A1 R A2 A 1 I U S 1 S 2 I U S 1 S 2 I U S 1 S 2 A 2 I U S 1 S 2 I U S 1 S 2 A 3 I U S 1 S 2 Dieses Verfahren ist durch verschiedene kryptographische Verfahren auf Serverseite und Clientseite (W3C Web Cryptography API) realisiert Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 27

28 Schlussfolgerung

29 Die vorgestellte Architektur ist ein Schritt in die richtige Richtung Die Kombination eines föderierten Identitätsmanagementsystems mit dem FIDO U2F Standard hat großes Potenzial, aber der Zielkonflikt zwischen Sicherheit und Usability wird durch die zusätzlichen Hardwareanforderungen spürbar. die FIDO U2F Spezifikation ist noch nicht vollständig ausgereift. FIDO U2F Token bieten nur Signaturfunktion (fortgeschrittene kryptographische Funktionen sind nicht durch die API erreichbar). Der Erfolg des vorgestellten Ansatzes setzt ein Netzwerk von Dienstanbietern und Identitätsanbietern und eine hohe Markdurchdringung von FIDO U2F Hardware voraus Die Wahl eines geeigneten Betreibers des Identitätsintermediärsdienstes ist eine Herausforderung Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 29

30 Diskussion

31 Literaturnachweis Bonneau, J., Herley, C., Oorschot, P. C. v. and Stajano, F. The quest to replace passwords: A framework for comparative evaluation of Web authentication schemes University of Cambridge, Computer Laboratory, 2012 (UCAM-CL-TR-817) Federal Trade Commission Consumer Sentinel Network Data Book for January - December 2013 Federal Trade Commission, 2014 Harrell, E. and Langton, L. Victims of Identity Theft, 2012 U.S. Department of Justice, Office of Justice Programs, Bureau of Justice Statistics, 2013 (NCJ ) ISO/IEC Information technology Security techniques Identity proofing International Organization for Standardization, 2012 (WD 29003) Perlroth, N. Adobe Hacking Attack Was Bigger Than Previously Thought Perlroth, N. and Gelles, D. Russian Hackers Amass Over a Billion Internet Passwords Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 31

32 Whittaker, Z million LinkedIn passwords leaked online Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 32

33 Bildnachweis Piktogramme: Seiten 5, 6, 7, 8, 22: Business by Thomas Helbig from The Noun Project Passport by Hunor Csaszar from The Noun Project Identification by Stefan Spieler from The Noun Project shop by Christian Wad from The Noun Project institution by Christian Wad from The Noun Project Cloud by matthew hall from The Noun Project Seite 23: USB Flash Drive by Michael Rowe from The Noun Project Computer by Océan Bussard from The Noun Project Website by Mister Pixel from The Noun Project Fotografie Page 1: Key Exchange by Thomas Hawk is licensed under a Attribution-NonCommercial 2.0 Generic license. Based on a work at https://www.flickr.com/photos/thomashawk/ To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/legalcode. Page 13: YubiKey NEO on Keychain from Used in accordance with the usage policy available online per Identitätsmanagement mit sicherer Authentifizierung und Attributweitergabe 33

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