Sicherheitsuntersuchung des Apache Jakarta Tomcat Servlet Containers. Feinkonzept

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1 Feinkonzept

2 Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Postfach Bonn Tel.: +49 (0) Internet: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik 2006 Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 2 von (52)

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Einsatzszenarien Einsatzszenario 1: Tomcat als HTTP Server und JSP/Servlet Container Einsatzszenario 2: Tomcat als JSP/Servlet Container hinter Apache Server Einsatzszenario 3: Load Balancing mit Apache Einsatzszenario 4: Mehrere Web Anwendungen auf Tomcat Einsatzszenarien 5 und 6: Shared Tomcat Hosting Sicherheitsziele Bedrohungen Verlust der Vertraulichkeit Verlust der Integrität Verlust der Verfügbarkeit Verstoß gegen Gesetze Gegenüberstellung von Sicherheitszielen und Bedrohungen Mögliche Schwachstellen Sicherheitsanforderungen Identifizierung und Authentisierung Zugriffskontrolle Sicherheitsprotokollierung Unverfälschtheit Zuverlässigkeit der Dienstleistung Übertragungssicherheit Verschlüsselung Funktionen zur Wahrung der Datenintegrität Datenschutzrechtliche Anforderungen Minimale Rechtevergabe Die Sicherheitsfunktionen von Tomcat Allgemeine Aspekte der IT-Sicherheit in Tomcat Tomcat und Java Security Konfiguration der Tomcat Sicherheitsfunktionen Identifizierung und Authentisierung Zugriffskontrolle Sicherheitsprotokollierung Unverfälschtheit Zuverlässigkeit der Dienstleistung...33 Seite 3 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

4 7.7 Übertragungssicherheit Verschlüsselung Funktionen zur Wahrung der Datenintegrität Datenschutzrechtliche Anforderungen Minimale Rechtevergabe Testplan Funktionale Tests der Sicherheitsfunktionen von Tomcat Funktionale Tests für die Authentisierung Funktionale Tests für die Zugriffskontrolle Penetrationstests Quellcode-Analysen...51 Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 4 (von 52)

5 Einleitung Sicherheitsuntersuchung des Apache 1 Einleitung Tomcat ist die offiziellen Referenz Implementation eines Servlet Containers 1 der Java Servlet (http://java.sun.com/products/servlets) und Java Server Page (JSP) (http://java.sun.com/products/jsp) Technologien. Die Java Servlet und Java Server Pages Spezifikationen werden unter dem Java Community Process (http://java.sun.com/aboutjava/communityprocess/) von Sun Microsystems entwickelt. Tomcat seinerseits wird in einer offenen Umgebung entwickelt und unter der Apache Software Lizenz zur Verfügung gestellt. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die gegenwärtig aktuellen Tomcat Versionen und die zugehörigen Servlet/JSP Spezifikationen: Servlet/JSP Spezifikation Tomcat Version 2.4/ ( ) 2.3/ / Tabelle 1: Aktuelle Tomcat Versionen Die im Rahmen dieser Studie durchgeführte Sicherheitsuntersuchung beschränkt sich auf Tomcat Version 5.X ggf. in Verbindung mit dem Apache Web Server (Version 2.0.X) unter Linux. (Anmerkung: die zu untersuchende Version von Tomcat wird noch in Absprache mit dem BSI festgelegt.) Als Servlet Container ist Tomcat eine Schlüsselkomponente der Java 2 Enterprise Edition Plattform (J2EE). Dieser Standard definiert eine Sammlung von Java APIs, die dazu geeignet sind Web Anwendungen für große Software Systeme zu erzeugen. Tomcat ist daher Bestandteil vieler J2EE konformer Anwendungsserver. (Anmerkung: In diesem Zusammenhang bedeutet J2EE konform, dass der jeweilige Hersteller unterschiedliche Kompatibilitätstests bestanden hat und an Sun Microsystems Lizenzgebühren zahlt. Derzeit entstehen auch einige Open Source Anwendungsserver. Zwei dieser Anwendungsserver, JBOSS und Jonas, gelten als J2EE konform.) 1 Ein Servlet Container dient als Laufzeitumgebung für die Java Servlets bzw. Java Server Pages. Der Container ist die Schnittstelle zwischen den Web Server und den Servlets, die sich in dem Container befinden. Der Container lädt, initialisiert und führt die Servlets aus. Der Container ordnet einer ankommenden Anfrage einem Servlet zu und leitet diese Anfrage an das Servlet weiter. Das Servlet bearbeitet die Anfrage und erzeugt eine Antwort. Der Container leitet die Antwort an den Web Server weiter. 2 Derzeit wird in produktiven Umgebungen in der Regel Tomcat in der Version 5.0.X (und nicht 5.5.X) eingesetzt. Die Versionsnummer spiegelt den Übergang von J2SE 1.4.X auf J2SE 5.0 wider. Seite 5 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

6 Einsatzszenarien 2 Einsatzszenarien In diesem Kapitel werden typische Beispiele für Einsatzumgebungen von Tomcat in Zusammenspiel mit dem Apache Web Server beschrieben. Die Einsatzszenarien hängen unmittelbar von den folgenden Eigenschaften von Tomcat und Apache ab: Connectoren von Tomcat: Die Connectoren von Tomcat stellen die externen Schnittstellen für die Tomcat Clients zur Verfügung. Tomcat verfügt über zwei unterschiedliche Arten von Connectoren der eine implementiert einen HTTP Stack (HTTP/HTTPS Connector) und der andere eine Verbindung zwischen einem externen Web Server und Tomcat (HTTP Web Server Connector). Die Konfiguration des HTTP Connectors ermöglicht es, den Tomcat als Web Server zu betreiben (Einsatzszenario 1). (Anmerkung: Der HTTP Connector verfügt nicht über den gleichen Funktionsumfang wie z.b. Apache. Daher kann auch schon aus Funktionalitätsgründen nicht immer auf einen Web Server verzichtet werden - Einsatzszenario 2.) Load Sharing: Manche Anwendungen haben hohe Verfügbarkeitsanforderungen. Der Connector zwischen Apache Web Server und Tomcat ermöglicht es den Apache Web Server als Load Balancer einzusetzen, wobei die Konfiguration Seamless Session ermöglicht (d.h. eine Web Session wird immer an die gleiche Tomcat Instanz geschickt Einsatzszenario 3). Virtual Server Hosting: Ein Anwendungsbeispiel für virtuelle Sever stellen Web Hosting Provider dar, die mit der Einführung von Tomcat begonnen, haben ihren Klienten auch Servlet/JSP Unterstützung anzubieten. Die im folgenden beschriebenen Einsatzumgebungen stellen die Grundlage für die Sicherheitsuntersuchung von Tomcat dar. Sie werden auch bei der Erstellung der im Rahmen der Studie zu erstellenden Check-Listen berücksichtigt. Die Auswahl der Einsatzszenarien berücksichtigt sowohl Web Anwendungen mit wenigen Benutzern und normalen Verfügbarkeitsanforderungen als auch Web Anwendungen mit sehr vielen Benutzern und hohen Verfügbarkeitsanforderungen. 2.1 Einsatzszenario 1: Tomcat als HTTP Server und JSP/Servlet Container Tomcat kann ohne Änderungen seiner Konfiguration statische HTML Seiten über eine HTTP Schnittstelle bereit stellen. Dazu verfügt Tomcat über einen HTTP Connector. Ab der Version 4.1 wird Tomcat mit dem Coyote HTTP Connector ausgeliefert. Dieser Connector unterstützt neben dem HTTP auch das HTTPS Protokoll. In der Standardkonfiguration des Tomcat stellt der HTTP Connector neben Servlets und JSP Seiten nur statische Inhalte bereit. Zusätzlich kann für den HTTP Connector die Unterstützung von Server Side Includes (SSI) und Common Gateway Interface Programmen (CGI) konfiguriert werden. Weitergehende Konfigurationsmöglichkeiten stellt Tomcat nicht zur Verfügung (z.b. ASP, PHP, Python, etc.) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 6 (von 52)

7 Einsatzszenarien Sicherheitsuntersuchung des Apache Abbildung 1: Tomcat als HTTP Server und JSP/Servlet Container 2.2 Einsatzszenario 2: Tomcat als JSP/Servlet Container hinter Apache Server Es gibt mehrere Gründen vor dem Tomcat einen Web Server wie Apache einzusetzen. Hier sind einige dieser Gründe aufgeführt: Performanz Tomcat ist von Natur aus langsamer als ein Web Server. Daher ist es effizienter, statische Inhalte über einen Web Server bereitzustellen und nur den dynamischen Inhalt (JSPs und Servlets) über Tomcat zu bedienen. Sicherheit Den Apache Web Server gibt es deutlich länger als Tomcat. Daher ist es wahrscheinlich, dass Apache weniger Sicherheitsschwächen als Tomcat hat. Stabilität Im Falle eines Absturzes von Tomcat stehen die statischen Web Inhalte weiter zur Verfügung. Konfigurationsmöglichkeiten Apache hat deutlich mehr Konfigurationsmöglichkeiten als Tomcat. Der Web Auftritt kann davon profitieren. Unterstützung von Legacy Web Komponenten Web Auftritte beinhalten oft Legacy Komponenten z.b. in Form von CGI Programmen. Diese Altlasten können auch Skript Sprachen wie Perl oder Python verwenden. Für Apache stehen spezielle Module für Perl und Python zur Verfügung. Browser Internet HTTP(S) Router/ FW Apache AJP Tomcat Abbildung 2: Tomcat als JSP/Servlet Container hinter Apache Server Tomcat verfügt für die Anbindung an einen externen Web Server über den Coyote AJP/1.3 Connector, der das Apache Jserv Protokoll Version 1.3 nutzt. Es handelt sich hierbei um eine Weiterentwicklung des Jserv Protokolls Version 1.2, das von mod_jserv und ajp12 verwende wurdet. Das Jserv Protokoll Version1.3 bietet eine bessere Performanz und Unterstütztung von SSL. Seite 7 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

8 Einsatzszenarien 2.3 Einsatzszenario 3: Load Balancing mit Apache Hohen Verfügbarkeitsanforderungen kann auf unterschiedliche Arten genüge getan werden. Beim Zusammenspiel zwischen Apache Web Server und Tomcat kann der Apache Web Server als Load Balancer verwendet werden. Der Web Server verteilt dann seine Anfragen an mehrere Tomcat Server. Dies wird in diesem Einsatzszenario berücksichtigt. Tomcat Browser Internet HTTP(S) Router/ FW Apache AJP Abbildung 3: Load Balancing mit Apache 2.4 Einsatzszenario 4: Mehrere Web Anwendungen auf Tomcat In diesem Einsatzszenario werden mehrere Web Anwendungen auf dem Tomcat betrachtet und dabei die Möglichkeiten untersucht, mittels entsprechendem Code andere Web Anwendungen anzugreifen (bzw. mittels entsprechenden Konfigurationseinstellungen diese Angriffe zu verhindern). Dieses Einsatzszenario ist eine Abwandlung von Einsatzszenario Einsatzszenarien 5 und 6: Shared Tomcat Hosting Web Hosting Provider betreiben typischerweise auf einem Computer mehrere hundert virtuelle Systeme. Dabei werden die Ressourcen des Web Servers, des Datenbank Servers, des Mail Servers, etc. zwischen den virtuellen Server Systemen geteilt. Dieses Einsatzszenario berücksichtigt die Möglichkeit, Tomcat in Zusammenspiel mit dem Apache Web Server für Shared Tomcat Hosting einzusetzen. Im Rahmen der Studie werden zwei Einsatzszenarien unterschieden. In dem einen Szenario werden alle virtuellen Hosts in einer gemeinsamen Java Virtual Machine (JVM) betrieben (Einsatzszenario 5). In einem weiteren Einsatzszenario wird für jeden virtuellen Host eine eigene Java Virtual Machine bereitgestellt (Einsatzszenario 6). In der folgenden Abbildung sind die beteiligten Komponenten für Einsatzszenario 5 dargestellt: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 8 (von 52)

9 Sicherheitsziele Sicherheitsuntersuchung des Apache Apache Prozess Tomcat Prozess Web Client Request handler HTTP request HTTP response Virtual Host Modul ajp13 worker mod_jk2 Modul ajp13 handler "Context" VHost 1 VHost 2 VHost n... weitere 3 Sicherheitsziele Abbildung 4: Shared Tomcat Hosting In diesem Anschnitt werden die übergeordneten Sicherheitsziele aufgeführt, die bei dem Betrieb von Tomcat erreicht werden sollen. Sie dienen dazu, um die Bedrohungen zu bestimmen, die diese Sicherheitsziele gefährden. Die unten aufgeführten Sicherheitsziele gelten für alle oben beschriebene Einsatzszenarien des Tomcats (1 bis 6): SZ 1: SZ 2: SZ 3: SZ 4: SZ 5: SZ 6: Durch den Einsatz von Tomcat darf nicht gegen Gesetze verstoßen werden (u.a. Strafrecht, Urheberrecht und Bundesdatenschutzgesetz). Der Tomcat darf die Vertraulichkeit und Integrität der Information über den auf ihm eingesetzten Web-Anwendungen nicht gefährden. Dies betrifft u.a. den Quell-Code von Servlets oder JSPs. Der Tomcat darf die Vertraulichkeit und Integrität der über ihn erstellten und übermittelten Daten nicht gefährden. Dies betrifft die von Web-Anwendungen erstellten Informationen (z.b. HTML-Seiten, die mit JSPs und Servlets erstellt werden). Der Tomcat darf die Vertraulichkeit und Integrität seiner Konfigurationsdaten nicht gefährden. Dies betrifft Informationen zu den Einstellungen des Tomcats und zu den auf ihm zur Verfügung gestellten Web-Anwendungen, sowie Authentifizierungsinformation (Benutzernamen, Passwörter, evtl. Zertifikaten, Definitionen von Benutzerrollen), die entweder auf Tomcat oder auf externen Systemen abgelegt sind. Der Tomcat soll den zuverlässigen Zugang zu den auf ihm bereitgestellten Dienste gewährleisten (Verfügbarkeit der Dienstleistung). Informationen des internen Netzwerkes und der anderen Systeme, die mit dem Tomcat kommunizieren, sollen nicht nach außen gelangen (z.b. lokale IP Adressen). Seite 9 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

10 Sicherheitsziele SZ 7: Angriffe auf andere Systeme sollen nicht durch den Einsatz von Tomcat ermöglicht oder begünstigt werden. Je nach Einsatzszenario des Tomcats werden die möglichen Bedrohungen dieser Sicherheitsziele unterschiedlich ausgeprägt sein. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 10 (von 52)

11 Bedrohungen Sicherheitsuntersuchung des Apache 4 Bedrohungen Die Bedrohungen gegen Tomcat lassen sich in Anlehnung an das BSI Grundschutzhandbuch in fünf Gefährdungskategorien einteilen. Diese sind höhere Gewalt, organisatorischen Mängel, menschliches Fehlverhalten, technisches Versagen und vorsätzliche Handlungen. Im Rahmen dieser Sicherheitsuntersuchung werden die Bedrohungen betrachtet, die auf das Produkt Apache Jakarta Tomcat Server Container zurückzuführen sind. Diese sind im wesentlichen in den beiden Gefährdungskategorien technisches Versagen (des Produkts Tomcat) und vorsätzliche Handlungen (eines Angreifers) zuzuordnen. Unter technisches Versagen sind hier Bedrohungen gemeint, die durch das Versagen von internen Sicherheitsmechanismen von Tomcat verursacht werden. Bedrohung, die auf eine Fehlkonfiguration des Tomcats zurückzuführen sind, können in die Kategorie menschliches Fehlverhalten eingeordnet werden und sind so nicht als reine Schwachstelle des Tomcats anzusehen. Eventuell könnten solche Bedrohungen durch eine hohe Komplexität der Tomcat-Konfigurationsvorgänge begünstigt werden. Die unten beschriebenen Bedrohungen gelten für alle Einsatzszenarien (1 bis 6) des Tomcats. Je nach Einsatzszenario könnten jedoch die Relevanz, die Ausprägung und die Folgen einzelner Bedrohungen sowie die geeigneten Gegenmaßnahmen, die gegen die Bedrohungen wirken, unterschiedlich sein. Falls dies im Folgenden der Fall ist, werden die Unterschiede bei den einzelnen Bedrohungen kurz vermerkt. Im Folgenden wird eine Unterscheidung der Bedrohungen bezüglich der Grundbedrohungen Verlust der Vertraulichkeit, Verlust der Integrität und Verlust der Verfügbarkeit vorgenommen. Hierbei bedeuten Vertraulichkeit: Vertraulichkeit ist gegeben, wenn die Information nur den dazu Befugten zugänglich ist und weder unbefugt noch ungewollt offenbart wird; Integrität: Integrität ist definiert als die Unversehrtheit, Korrektheit, Widerspruchsfreiheit und Vollständigkeit der Informationen und schließt ein, dass diese Informationen nur von den Befugten in zulässiger Weise modifiziert werden können; Verfügbarkeit: Verfügbarkeit ist definiert als die Bereitstellung der Funktion eines Systems innerhalb einer vorgegebenen Zeit. Zusätzlich wird als weitere Kategorie, der Verstoß gegen Gesetze hinzugenommen. Seite 11 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

12 Bedrohungen 4.1 Verlust der Vertraulichkeit B 1: B 2: B 3: B 4: Ein Unbefugter bekommt Zugriff auf vertrauliche Informationen, wie z.b. die Einstellungen der Konfiguration des Tomcats, Authentifizierungsdaten, oder interne IP Adressen oder Systembezeichnungen. Ein Unbefugter bekommt Zugriff auf vertrauliche und/oder personenbezogene Daten eines Benutzers, z.b. Daten der Web-Anwendungen, die auf Tomcat laufen. Ein Unbefugter bekommt Zugriff auf vertrauliche und/oder personenbezogene Daten eines Benutzers, die vom System des Benutzers zum Angreifer durch Ausnutzung einer Schwachstelle des Tomcat übermittelt werden. Ein Unbefugter bekommt Zugriff auf von Tomcat gespeicherte Informationen zu Web- Anwendungen, z.b. auf den Quell-Code eines JSPs oder auf den ausführbaren Code eines Servlets. 4.2 Verlust der Integrität B 5: B 6: B 7: B 8: Ein Unbefugter missbraucht das Tomcat System für Angriffe gegen interne oder fremde Systeme. Ein Unbefugter modifiziert die zwischen Browser und Tomcat übermittelten Daten eines Benutzers. Ein Benutzer erhält administrativen Zugriff auf Tomcat und kann so die Tomcat- Einstellungen oder die Web-Anwendungen modifizieren ( Web Page Defacing ). Ein Benutzer greift auf für ihn nicht vorgesehene Web-Anwendungen, z.b. auf Servlets oder JSPs einer Web-Anwendung, wofür der Benutzer nicht autorisiert ist, zu (relevant für alle Einsatzszenarien, in denen mehrere Web-Anwendungen vorgesehen sind). 4.3 Verlust der Verfügbarkeit B 9: B 10: Die Ressourcen des Systems werden durch Angriffe vollständig verbraucht, so dass Tomcat seine Antworten nicht mehr in einer akzeptablen Zeit liefern kann (Denial of Service durch Überbelastung). Ein Angreifer erlangt Zugang zu einer administrativen Schnittstelle von Tomcat und kann so das Programm anhalten oder herunterfahren (Denial of Service). 4.4 Verstoß gegen Gesetze B 11: Tomcat gibt personenbezogene Daten an Unbefugte preis, was ein Verstoß gegen den Datenschutz darstellt. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 12 (von 52)

13 Bedrohungen Sicherheitsuntersuchung des Apache 4.5 Gegenüberstellung von Sicherheitszielen und Bedrohungen Die folgende Tabelle stellt zusammen, welche der aufgeführten Bedrohungen welche Sicherheitsziele gefährden: SZ 1 SZ 2 SZ 3 SZ 4 SZ 5 SZ 6 SZ 7 Einsatzszenarien B 1 ü ü ü ü ü alle B 2 ü ü alle (Unterschiede beim Einsatzszenario 1 verglichen mit anderen) B 3 ü ü alle B 4 ü ü ü alle B 5 ü ü alle B 6 ü ü alle B 7 ü ü alle B 8 ü ü ü alle (insbesondere für die Einsatzszenarien 4, 5, 6) B 9 ü alle B 10 ü alle (weniger stark ausgeprägt beim Einsatzszenario 3) B 11 ü alle Tabelle 2: Gegenüberstellung, welche Bedrohung welche Sicherheitsziele gefährden Seite 13 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

14 Mögliche Schwachstellen 5 Mögliche Schwachstellen Mögliche Schwachstellen von Tomcat können ihre Ursache in der Implementierung, in der Komplexität der Konfiguration und in der Architektur haben. Implementationsschwächen sind z.b. Speicherlecks, Pufferüberlaufschwächen und Format String Schwächen (bei Tomcat jedoch nur in zusätzlichen, nicht in Java programmierten Programmkomponenten wie z.b. Connectoren auf Apache Seite) sowie versteckte Hintertüren. Typisch für Konfigurationsfehler ist, dass die einzelnen beteiligten Software-Komponenten in einem Einsatzszenario richtig funktionieren, aber eine Sicherheitsschwachstelle trotzdem entsteht, z.b. durch Fehler in der Installation. Beispiele hierfür sind unzureichendes Einspielen von Patches, Vergabe von zu vielen Benutzerrechten, unzureichendes Passwort Management und unzureichendes oder ungeeignetes Logging. Typische Architekturfehler sind z.b. Race Condition Schwachstellen, schlecht abgesicherte administrative Zugänge und das Fehlen eines definierten sicheren Fehlerzustandes. Im Folgenden werden mögliche Schwachstellen aufgeführt. Anmerkung: Diese Liste ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt des Projekts als high-level und vorläufig anzusehen und wird im Laufe des Projektes ggf. konkretisiert und erweitert. Sie dient hauptsächlich dazu, einen ersten konzeptionellen Rahmen und Richtlinie für die Betrachtung und Klassifizierung der Schwachstellen des Tomcats zu liefern. Vul 1: Versagen der Sicherheitsmechanismen von Tomcat Falls es in der Implementierung der Sicherheitsmechanismen von Tomcat wie z.b. die Zugriffskontrolle, in der Authentisierung oder im Logging-Mechanismus Schwachstellen gibt, so können diese Sicherheitsmechanismen möglicherweise umgangen werden. Vul 2: Unzureichende Überprüfungen Tomcat verarbeitet Daten, die aus nicht vertrauenswürdigen Quellen stammen. Ein Angreifer kann versuchen, durch nicht protokollkonforme Kommunikation mit den von Tomcat bereitgestellten Diensten ungewollte Aktionen hervorzurufen. Beispiele für solche Vorgänge in alten Tomcat Versionen sind: Tomcat empfängt eine Benutzeranfrage (URL) für ein JSP; die Anfrage enthält eingebetteten Script-Code, der vom Tomcat ausgeführt wird. Dies begünstigt einen Cross-Site Scripting Angriff (CAN ). Beim Empfang einer HTTP-Anfrage, die Sonderzeichen enthalt, z.b. binäre Null oder Backslash, gibt Tomcat Verzeichnis-Information preis (CAN ). Die Bezeichnungen CAN-... oder CVE-... verweisen auf bekannte Schwachstellen aus der ICAT-Datenbank der Common Vulnerabilities and Exposures (http://icat.nist.gov/icat.cfm). Vul 3: Unzureichendes Ressourcenmanagement Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 14 (von 52)

15 Mögliche Schwachstellen Sicherheitsuntersuchung des Apache Tomcat benötigt unterschiedliche System Ressourcen (RAM, Plattenplatz, Filedescriptoren etc.). Durch entsprechende Anfragen/Erwiderungen lassen sich möglicherweise die System Ressourcen aufbrauchen, so dass Tomcat nicht mehr in einer angemessenen Zeit antwortet (Denial-of-Service). Beispielsweise verbraucht Tomcat System-Ressourcen nach dem Empfang von Anfragen, die nur aus mehreren Nulls bestehen (CVE ). Vul 4: Verletzung der Datenschutzbestimmungen oder anderen Gesetzte. Tomcat speichert personenbezogenen Daten. Dies können u.a. Benutzernamen und/oder IP Adressen des Benutzerrechner sein. Die folgende Tabelle stellt zusammen, welche der aufgeführten möglichen Schwachstellen welche Bedrohung begünstigt: B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 Vul 1 ü ü ü ü ü ü ü ü ü Vul 2 ü ü ü ü ü ü ü Vul 3 Vul 4 Tabelle 3: Aufstellung, welche der aufgeführten möglichen Schwachstellen welche Bedrohungen begünstigen ü ü Seite 15 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

16 Sicherheitsanforderungen 6 Sicherheitsanforderungen Die Sicherheitsanforderungen an Tomcat ergeben sich aus den möglichen Einsatzszenarien und den Sicherheitszielen, die bei diesen Einsatzszenarien zugrunde gelegt werden, sowie den Bedrohungen, die die Erreichung der Sicherheitsziele gefährden könnten. In den folgenden Kapiteln werden die Sicherheitsanforderungen an Tomcat in Anlehnung an die Anforderungen der Common Criteria, Teil 2, dargestellt. Dabei werden die generischen Oberbegriffe der ITSEC als Leitschnur verwendet. 6.1 Identifizierung und Authentisierung Neben den für die eigentliche Funktion des Tomcat vorgesehenen Zugriffen auf Servlets oder JSPs, stellt er auch Administrationszugriffe zur Verfügung. Diese wird z.b. über die webbasierten Configurator- ( admin ) oder Manager- ( manager ) Anwendungen realisiert. Weitere administrative Zugriffe sind über das Betriebssystem durch direkte Modifikation der entsprechenden Konfigurationsdateien (z.b. server.xml, web.xml, tomcatusers.xml,...) möglich. Die Bedrohungen, die aus solchen direkten Zugriffen auf das Dateisystem hervorgehen, werden hier nicht weiter betrachtet, da diese nicht Tomcat zuzuschreiben sind. Für beide Zugriffsarten sind Mechanismen zur Identifizierung und Authentisierung nötig. Die Sicherheitsanforderungen an die Identifizierung und Authentisierung können unterschiedlich sein. Beispielsweise könnte es nötig sein, dass ein bestimmtes Servlet nur einem begrenzten Benutzerkreis zur Verfügung stehen soll, dessen Nutzer sich vorher durch ein persönliches SSL-Client-Zertifikat authentisiert haben. Andere, weniger sicherheitskritische Servlets könnten auch nicht-authentisierten Benutzern angeboten werden. Die Möglichkeit einer sicheren Identifizierung und Authentisierung wird in der Regel für Administratoren immer benötigt. Tomcat bietet die Möglichkeit des Single-Sign-On ; d.h., bereits authentisierte Benutzer müssen sich nicht mehrmals authentisieren. Die Sicherheitsanforderungen an Identifizierung und Authentisierung müssen auch in einer Umgebung, in der Single-Sign-On verwendet wird, erfüllt werden. SA 1 SA 2 SA 3 Administrative Zugriffe auf den Tomcat dürfen nur nach erfolgter Authentisierung möglich sein. Für administrative Zugriffe über ein unsicheres Netzwerk muss eine verschlüsselte Übertragung der Authentisierungsdaten (Benutzerkennungen, Paßwörter) möglich sein. Identifizierung und Authentisierung für normale Benutzer muss in Tomcat konfigurierbar sein. Das System muss geeignete Mechanismen zur Identifizierung und Authentisierung zur Verfügung stellen. 6.2 Zugriffskontrolle Eine fein abgestufte Zugriffskontrolle muss in Tomcat möglich sein. Der Zugriff von authentisierten Benutzern auf die von Tomcat zur Verfügung gestellten System-Ressourcen wie Dateisystem, Speicher oder Netzwerkverbindungen durch die Servlets und JSPs sollte Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 16 (von 52)

17 Sicherheitsanforderungen Sicherheitsuntersuchung des Apache kontrollierbar sein. Die Zugriffskontrolle soll es erlauben, verschiedene Rechte an verschiedene Benutzer, beispielsweise durch die Definition von Benutzerrollen, zu erteilen. SA 4 Es ist erforderlich, dass Tomcat eine fein abgestufte Zugriffskontrolle für den Zugriff auf System-Ressourcen über Servlets und JSPs ermöglicht. 6.3 Sicherheitsprotokollierung Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, muss Tomcat verschiedene Überwachungsmöglichkeiten bereitstellen, sofern dies nicht bereits über das Betriebssystem möglich ist. SA 5 SA 6 Es ist erforderlich, die Leistung von Tomcat überwachen zu können. Dies betrifft Fehlermeldungen und Informationen über die von Tomcat verwendeten System- Ressourcen. Es ist erforderlich, Einbruchs- oder Missbrauchsversuche in Tomcat erkennen zu können. Hierzu muss es möglich sein, z.b. Anmeldeversuche und Anfragen von Benutzer, Zugriffe auf Ressourcen sowie Systemmeldungen zu protokollieren. 6.4 Unverfälschtheit SA 7 Die Inhalte, die Tomcat zur Verfügung stellt, müssen gegen Veränderungen durch Unbefugten geschützt sein. (Siehe auch 6.8 unten.) SA 8 Die SSL Kommunikation zwischen einem Browser und Tomcat (Einsatzszenario 1) darf nicht modifiziert werden können. 6.5 Zuverlässigkeit der Dienstleistung SA 9 Der Tomcat muss Sicherheitsmechanismen zur Gewährleistung der Verfügbarkeit der Dienstleistung bereitstellen (z.b. Clustering, Monitoring). 6.6 Übertragungssicherheit SA 10 Zwischen Tomcat und Benutzern (Client-Web-Browser bzw. Web-Server) oder Back-End-Systemen (Datenbanken, Verzeichnisdienste, etc.) muss eine gesicherte Übertragung von Daten möglich sein. Dies betrifft die Integrität und Vertraulichkeit der übertragenen Informationen. Seite 17 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

18 Sicherheitsanforderungen 6.7 Verschlüsselung SA 11 Verschlüsselte Kommunikationen, z.b. SSL-Verkehr zwischen Browser und Tomcat im Standalone-Modus (Einsatzszenario 1), dürfen von Unautorisierten nicht entschlüsselt werden können. 6.8 Funktionen zur Wahrung der Datenintegrität SA 12 Die auf Tomcat gespeicherten Web-Anwendungen (Servlets bzw. JSPs) sowie Informationen zur Konfiguration oder zur Administration des Systems dürfen von Unbefugten nicht modifiziert werden. 6.9 Datenschutzrechtliche Anforderungen SA 13 Der Protokollierungsumfang des Tomcat muss den datenschutzrechtlichen Anforderungen entsprechen können Minimale Rechtevergabe SA 14 Es muss möglich sein, dass der Tomcat-Dienst mit minimalen Rechten läuft. Die Kompromittierung des Dienstes darf nicht unmittelbar zu einer Kompromittierung des gesamten Systems führen. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 18 (von 52)

19 Die Sicherheitsfunktionen von Tomcat Sicherheitsuntersuchung des Apache 7 Die Sicherheitsfunktionen von Tomcat Im diesem Kapitel werden die Sicherheitsfunktionen von Tomcat detailliert betrachtet. Die Gliederung entspricht der Auflistung der Sicherheitsanforderungen (Kap. 6). Zuerst werden in Kap. 7.1 einige allgemeine Aspekte der IT-Sicherheit erläutert, z.b. die Verbindungen zwischen Tomcat und der Java-Umgebung und die allgemeinen Möglichkeiten, die Sicherheitsfunktionen des Tomcat zu konfigurieren. In Kap werden die Tomcat Sicherheitsfunktionen entsprechend den Sicherheitsanforderungen aus Kap. 6 detailliert beschrieben. 7.1 Allgemeine Aspekte der IT-Sicherheit in Tomcat Tomcat und Java Security Viele der Sicherheitsfunktionen von Tomcat benutzen Sicherheitsdienste, die von der Java- Umgebung zur Verfügung gestellt werden. Beispiele hierfür sind der Java Authentication and Authorisation Service (JAAS) und die Java Secure Sockets Extensions (JSSE). Der Tomcat enthält Schnittstellen zu diesen Java-Sicherheitsfunktionen und kann, abhängig von seiner Konfiguration, diese ansteuern. Um die Java-Sicherheitsfunktionen zu benutzen, muss der Java Security Manager gestartet sein. Zusätzlich zu den Java-Sicherheitsmechanismen implementiert Tomcat auch einige seiner eigenen Sicherheitsfunktionen, die unabhängig von der Web-Anwendungen sind. Generell kann die Wirkung der vom Tomcat implementierten Sicherheitsmechanismen sehr detailliert bestimmt werden. Beispielsweise können Zugriffsrechte entweder global, für alle Web-Anwendungen, gelten, oder sie können für bestimmte Web-Anwendungen zugeschnitten werden. Die Java-Sicherheitsdienste zählen formell zu den Sicherheitsfunktionen von Tomcat. Die Analyse der Sicherheitsfunktionen der Java-Komponenten selbst und deren evtl. existierenden Schwachstellen werden in dieser Studie nicht weiter betrachtet. Dieser ist auf die Analyse der entsprechenden Schnittstellen zu Tomcat, deren Konfigurationsmöglichkeiten sowie die möglichen Schwachstellen begrenzt. Unabhängig von der Sicherheitseinstellungen des Tomcat können auch die eingesetzten Web-Anwendungen Sicherheitsfunktionen implementieren. Sie können beispielsweise über entsprechenden Software-Schnittstellen auf dieselbe Java-Sicherheitsfunktionen wie der Tomcat zugreifen. Die Anwendungen könnten im Prinzip auch ihre eigene Sicherheitsfunktionen implementieren, die von der Java Virtual Machine unabhängig sind. Eine solche Implementierung von Sicherheitsfunktionen durch die Web-Anwendungen gehört zur sog. programmatic security, da die Funktionen in einer Web-Anwendung definiert und programmiert sind. Dagegen sind die Sicherheitsfunktionen von Tomcat ein Beispiel für container-managed security : Tomcat steuert z.b. die Wirkung der externen Java- Sicherheitsmechanismen. Vorteilhaft bei der container-managed security ist die Trennung zwischen Sicherheitspolitik und Logik der Web-Anwendungen: so können Änderungen in der Sicherheitspolitik unabhängig von Code-Änderungen in den Web-Anwendungen realisiert werden. Mechanismen der programmatic security in Web-Anwendungen können natürlich zusätzlich zu den Sicherheitsfunktionen der container-managed security des Tomcat implementiert werden. Sie stellen eine second line of defense dar. Diese sind aber nicht Gegenstand dieser Untersuchung. Seite 19 (von 52) Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

20 Die Sicherheitsfunktionen von Tomcat Konfiguration der Tomcat Sicherheitsfunktionen Um die Konfigurationsmöglichkeiten der verschiedenen Sicherheitsfunktionen von Tomcat und die Wechselwirkungen der Funktionen untereinander nachzuvollziehen, ist es hilfreich, eine allgemeinen Überblick der Software-Architektur des Tomcat und der Hierarchie der Komponenten zu haben. Abbildung 5 gibt einen schematischen Überblick der Tomcat Architektur 3. Abbildung 5: Tomcat Architektur Hierbei sind die Hauptkomponenten: Tomcat Server: Service: Catalina Engine: Security Realm: Host: Context: der Server selbst; eine Instanz von Tomcat, die in einer übergeordneten Java Virtual Machine (oben nicht eingezeigt) läuft; evtl. können mehrere Servers in getrennten JVMs laufen (Einsatzszenario 6) Sammlung von mehreren Connectors und (maximal) einer Engine top level container ; Einheit, die die Anfragen von Clients verarbeitet; kann mehrerer Hosts enthalten; eine Engine kann mit maximal einem Security Realm verbunden werden Bereich, in dem eine Sicherheitspolitik gilt; insbesondere, Spezifizierung der Methode zur Kontrolle der Authentisierungsdaten eines Benutzers virtueller Host, z.b. mit einer Web Site verbunden; kann mehrere Contexts enthalten (einzelne Web-Anwendungen) die Web-Anwendung selbst; bei Tomcat bestehend aus Servlets und/oder JSPs 3 nach Professional Apache Tomcat 5, V. Chopra et al. (J. Wiley Publishing, Indianapolis, IN, 2004), S. 46. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Seite 20 (von 52)

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