Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen

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1 Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen Michael Herfert GMD Darmstadt 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 12. November 1999, Symposium Televerwaltung, Trier 1

2 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 2

3 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? Sicherheitsmängel Netzwerkverbindung ist die Regel Firewall bietet keinen ausreichenden Schutz Sicherheitsmechanismen des Betriebssystems werden von den Benutzern nicht verstanden oder falsch benutzt Sicherheitsmechanismen des Betriebssystems beruhen auf Vertrauen in den Administrator Bildung von Gruppen ist oftmals schwierig Daten schutzlos bei Servicefall Rechnerverlust (Notebook) 3

4 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? Anforderungen Sicherheit in den Händen des Benutzers sehr einfache Anwendbarkeit (automatische Verschlüsselung) Systemadmin. kann Sicherheit nicht durchbrechen Durchsetzung organisatorischer Maßnahmen Gruppen einfach zu bilden einfach zu ändern Recovery-Möglichkeit bei Schlüsselverlust Krankheit eines Mitarbeiters Ausscheiden aus der Firma Mißbrauch der Recovery-Mechanismen ist sehr schwierig nachweisbar 4

5 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 5

6 1. Begriffe Personal Security Environment (PSE) Privater Schlüssel Öffentlicher Schlüssel Zertifikat der CA Zertifikat der Wurzel geschützt mit PIN des Benutzers Public Key von Alice Public Key von Bob Inhalt der PSE wird benutzt um zu verschlüsseln um zu signieren um zu entschlüsseln um zu verifizieren Bauformen der PSE: verschlüsselte Datei im Filesystem Smartcard 6

7 1. Begriffe Hybride Verschlüsselung Nachteil der asymmetrischen Verschlüsselung: aufwendig und langsam (Faktor verglichen mit sym.) Grund: Arithmetik mit sehr langen Zahlen Lösung: Mischung aus symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung 7

8 1. Begriffe Hybride Verschlüsselung (2) DEK für Alice Kopfteil Hier steht der symmetrische Schlüssel, verschlüsselt mit dem PK des Empfängers Rumpfteil Hier steht der Text, symmetrisch verschlüsselt Der symmetrische Schlüssel wird DEK genannt DEK = Data Encryption Key (alias session key) 8

9 2. Verschlüsselung von s Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 9

10 2. Verschlüsselung von s Sicherung des Transports Internet ist unsicher ( = Postkarte): Nachrichten können gelesen und modifziert werden Lösung: Verschlüsselung von s Einfachste Möglichkeit: Plugin für Mailprogramm Bsp.: PGP Klartext Plugin Kryptotext Plugin Klartext 10

11 2. Verschlüsselung von s Wiederherstellung von Daten bei PGP-Mail P out P in Firma P 1. DEK für Bob 2. DEK für Q in 3. DEK für P out Q out Q in Firma Q 11

12 2. Verschlüsselung von s Verschlüsselte Anhänge s können in verschlüsselter Form auf dem Server liegen Aber: Was passiert mit den verschlüsselten Dokumenten (Attachments)? 12

13 3. Verschlüsselung von Dateien Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 13

14 3. Verschlüsselung von Dateien Funktionsweise von FileSafe Integration in den Windows-Explorer Jede zu schützende Datei wird einzeln verschlüsselt Vor dem Bearbeiten ist Entschlüsselung notwendig 14

15 3. Verschlüsselung von Dateien Benutzersicht auf FileSafe 15

16 3. Verschlüsselung von Dateien FileSafe intern FileSafe erzeugt MailTrusT oder Dateien nach PKCS#7 Entspricht verschlüsseltem Attachment Eine Datei kann für mehrere Empfänger verschlüsselt werden Verschlüsselt mit Alices Public Key SessionKey Session Key Session Key Verschlüsselt mit Bobs Public Key Verschlüsselt mit Charlies Public Key Datei Verschlüsselt mit Session Key 16

17 3. Verschlüsselung von Dateien Verschlüsselung von Dateien PSE verwendbar + Smartcards verwendbar - umständlich zu bedienen -Temp-Files im Klartext -kein Schutz vor ungewolltem Mißbrauch (autoexec.bat) - organisatorische Regelungen nicht durchsetzbar - Gruppen? - Recovery? 17

18 3. Verschlüsselung von Dateien Recovery bei FileSafe Laufwerk könnte auch für vertrauenswürdige Stelle verschlüsselt werden Zentralistisch Organisatorisch nicht durchsetzbar Alternativ: TrustCenter kennt alle geheimen Verschlüsselungsschlüssel 18

19 4. Kryptographische Laufwerke Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 19

20 4. Kryptographische Laufwerke Funktionsweise PGPdisk Initialisierung: System legt Datei mit Laufwerksgröße an (z.b. 100MB) Aktivieren (verbinden) des Laufwerks: Über Menü im Explorer, PIN erforderlich Benutzen: Wie jedes andere Laufwerk Deaktivieren (trennen): Über Menü im Explorer Dateien werden bei Anforderung entschlüsselt / verschlüsselt PSE optional Mehrere PINs für ein Laufwerk möglich Besitzer der Admin-PIN verwaltet PINs 20

21 4. Kryptographische Laufwerke Benutzersicht auf PGPdisk 21

22 4. Kryptographische Laufwerke PGPdisk intern Verschlüsselt mit Alices Master- PIN Datei-Key Datei-Key Datei-Key Verwaltungsdaten Verschlüsselt mit Bobs PIN Verschlüsselt mit Charlies Public Key Verschlüsselt mit Allices Master- PIN Datei Verschlüsselt mit Datei-Key 22

23 4. Kryptographische Laufwerke Kryptographische + Einfach zu verwenden + Gut für Notebooks + PGP-PSEs verwendbar (optional) Laufwerke + - verbundenes Laufwerk ist nicht kryptographisch geschützt --> unsicher im Netzwerk 1 Bit der PGPdisk-Datei defekt --> viele Dateien unlesbar keine Smartcards Gruppenbildung? 23

24 4. Kryptographische Laufwerke Recovery bei PGPdisk Datei könnte auch für vertrauenswürdige Stelle verschlüsselt werden Zentralistisch Organisatorisch nicht durchsetzbar Alternativ: TrustCenter kennt alle geheimen Verschlüsselungsschlüssel 24

25 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 25

26 5. Kryptographische Verzeichnisse Benutzersicht auf LAN Crypt Treiber wird automatisch geladen Benutzer schaltet seine PSE durch PIN frei PSE kann mehrere sym. Schlüssel enthalten PSE enthält Tabelle: (Verzeichnisname, Schlüsselname) Treiber bestimmt anhand der Dateiposition den Schlüssel Benutzer merkt nichts von der Verschlüsselung Treiber verweigert Zugriff, falls Benutzer nicht im Besitz des Schlüssels ist Keine Plugins erforderlich CD/Diskette/ möglich 26

27 Funktionsweise LAN Crypt Nur symmetrische Verfahren Lesezugriff: Dateien werden vom Treiber automatisch entschlüsselt Transparent für übergeodnete Schichten Schreibzugriff: Datei wird vom Treiber automatisch verschlüsselt Transparent für übergeordnete Schlüssel Im Dateisystem liegt Datei aus Kopf + Rumpf Beliebige Fileserver können angeschlossen werden Benutzer können PSEs nur lesen Mehrere Benutzer je PSE/PC möglich Security Manager verwaltet PSEs der Benutzer 27

28 5. Kryptographische Verzeichnisse LAN Crypt intern PSE (Key file) Verschlüsselt mit Alices PIN REF REF REF PSE-Key PSE-Key PSE-Key Verschlüsselt mit Bobs PIN Verzeichnis Name des Rollenschlüssels Benutzerliste Profile Schlüssel C:\Eigene Dateien C:\FinanzAuschuss D:\Betriebsrat ABC Finanzen Betriebsrat Name des Rollenschlüssels Rollenschlüssel, verschl. mit PSE-Key ABC Finanzen Betriebsrat Key-ABC Key-Finanzen Key-Betriebsrat 28

29 5. Kryptographische Verzeichnisse LAN Crypt intern (2) Aufbau einer verschlüsselten Datei Verschlüsselt mit Key-Betriebsrat Betriebsrat SessionKey Datei Verschlüsselt mit SessionKey 29

30 5. Kryptographische Verzeichnisse Kryptographische + Einfach zu verwenden + Dateien werden einzeln verschlüsselt + Verzeichnisorientiert + PIN ist an Benutzer gebunden + Gruppenbildungmöglich und vorgesehen + Keine Schlüsselverwaltung durch den Benutzer + Automatische Umverschlüsselung + Anschluß + Datenträger + Temp-Files können berücksichtigt werden + Auch im Betrieb sicher gegenüber SysAdmin Verzeichnisse + - eigene PSEs keine Smartcards Security Officer kennt alle Schlüssel aller Benutzer Gruppenbildung nur nach Antrag Verkleinerung/Auflö -sung von Gruppen bedenklich 30

31 7. Recovery Recovery bei LAN Crypt System erlaubt sowohl Key- als auch Message- Recovery Kein konkretes Protokoll definiert Sehr zentralistisch 31

32 6. Gruppen Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 32

33 6. Gruppen Kriterien für die Verwaltung von Gruppen Gruppenbildung: einfach in der Anwendung? Vom Teilnehmer durchschaubar? Trustcenter erforderlich? Skalierbar? Gruppenausschluß: können einzelne Teilnehmer ausgeschlossen werden? Was kann Teilnehmer nach Auschluß noch lesen? Umverschlüsseln erforderlich? 33

34 6. Gruppen Gemeinsame / kopierte PSEs Einfache Lösung Keine Unterscheidung der Gruppenmitglieder Ergänzen der Gruppe: einfach Schwierigkeiten bei KeyGen auf Karte (nicht aktuell) Verkleinern der Gruppe: bei Smartcard: Abgabe bei Soft-PSE: alle Dateien müssen umverschlüsselt werden, die Gruppen-PSE darf nicht mehr benutzt werden Trustcenter (z.b. CA) muß private Keys speichern Gruppen können nur über Trustcenter eingerichtet werden Erfolgreicher Angriff auf Trustcenter wäre fatal Probleme beim Verwalten mehrerer PSEs 34

35 6. Gruppen Mehrere Empfänger ( Mail-Ansatz ) Prinzip: Datei wird für mehrere Empfänger verschlüsselt Nur geringer Overhead durch hybrides Verfahren Aber: Benutzer müssen Gruppen selber zusammenstellen Entzug von Gruppenrechten erfordert Modifikation aller verschlüsselter Dateien Gruppenverwaltung schwierig Verschlüsseltes File läßt Gruppe nicht erkennen 35

36 6. Gruppen Gruppen bei LAN Crypt Gruppen werden vom Security Officer gebildet Für jede Gruppe ist ein eigener Schlüssel erforderlich Security Manager fügt Gruppenschlüssel in PSEs ein Gruppenrechte können nicht mit kryptographischer Sicherheit entzogen werden 36

37 7. Recovery Wiederherstellung von Daten und Hinterlegung von Schlüsseln in großen Organisationen 0. Warum Kryptographie im lokalen Netz? 1. Grundlegende Begriffe 2. Verschlüsselung von s: PGP 3. Verschlüsselung von Dateien: FileSafe 4. Kryptographische Laufwerke: PGPdisk 5. Kryptographische Verzeichnisse: Utimaco 6. Gruppen 7. Recovery 37

38 7. Recovery Anforderungen an Recovery Anforderungen der Firma: Krankheit / Urlaub Ausscheiden Durchsetzbarkeit Anforderungen der Benutzer: kein Mißbrauch kein Big Brother Recovery-freie Zone? Anforderungen an das System: Mißbrauch schwierig Mißbrauch nachweisbar Teilung der Verantwortlichkeiten ( Vier-Augen-Prinzip ) 38

39 7. Recovery Weitergehende Ansätze für Recovery Recover Key (Trusted Information Systems): Multi-Header-Prinzip + Extra-Informationen für Authentifizierungsverfahren Besonderheit: Recovery ist leicht Secure Way (IBM): Mehrere Stellen müssen zusammenarbeiten, um den Session-Key rekonstruieren zu können SecureKEES (CertCo) Spezielle Hardware spaltet den privaten Schlüssel auf Privater Schlüssel wird auf mehrere Instanzen verteilt 39

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