Internet Security: Verfahren & Protokolle
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- Eduard Schreiber
- vor 8 Jahren
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1 Internet Security: Verfahren & Protokolle Vorlesung im Grundstudium NWI (auch MGS) im Sommersemester SWS, Freitag 10-12, H10 ( : T2-205) Peter Koch pk@techfak.uni-bielefeld.de Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 1 von 32
2 Heutige Themen -verschlüsselung Sicherheitsprobleme bei s PKCS Verschlüsselung & Signaturen Zertifikate Web of Trust Zufallserzeugung Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 2 von 32
3 Security Postkarten-Analogie Schutz durch 206 StGB Absender fälschbar Authentizität Inhalt auf dem Weg einsehbar Vertraulichkeit Inhalt auf dem Weg modifizierbar Integrität Adressat(en) best effort delivery Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 3 von 32
4 PKCS Public Key Cryptography Standards Entwicklungen von RSA, Inc. beschreiben Kodierungen und Kombination von Verfahren PKCS #1 PKCS #15 PKCS #1 RSA Encryption (auch RFC 3447, Informational) PKCS #7 Cryptographic Message Syntax (auch RFC 2316, Informational) Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 4 von 32
5 Verschlüsselung in der Praxis Public-Key-Kryptographie ist rechenzeitintensiv Versendung an n Empfänger gleichzeitig n vollständige, verschlüsselte Nachrichten Abhilfe: Kombination von Public- und Secret-Key-Verfahren Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 5 von 32
6 PGP - Teile der Historie Phil Zimmermann, ab etwa 1989 RSADSI Kryptographiedebatte, grassroots approach 1991: PGP : PGP 2.0, 1993: PGP 2.3a (IDEA) 1994: MIT verteilt PGP 2.5 mit RSAREF PGP 2.6.3ia diverse, teils inkompatible Weiterentwicklungen 1998: OpenPGP standardisiert Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 6 von 32
7 IDEA-Verschlüsselung mit PGP pgp -c foo.bar foo.bar.pgp Binärdatei, Original unverändert pgp -ca foo.bar foo.bar.asc ASCII-Armor, Original unverändert pgp -wc foo.bar foo.bar.pgp Binärdatei, Original überschrieben und gelöscht Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 7 von 32
8 Aufbau einer verschlüsselten Nachricht Klartext mit IDEA verschlüsselter Text RSA(e,k IDEA ) Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 8 von 32
9 Aufbau einer verschlüsselten Nachricht (II) Klartext mit IDEA verschlüsselter Text RSA(e 1,k IDEA ) RSA(e n,k IDEA ) Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 9 von 32
10 RSA-Verschlüsselung mit PGP pgp -ea foo pk -----BEGIN PGP MESSAGE----- Version: 2.6.3i hiwcf4+o9galpnkbbacdqhkujdz+/wzvfo78avhhxom3ujx8dqxjnzvsq/2j0rib 8s3SQWUr6t0rxGggBnT0J28oatI4wiE8q+wyfP+f7DYWGsOZW6zBDQXlUEpfO6Ys BgsLD8oo++i/SlvoXxx1lKPzGOPBcndsp53bAb6RYUVB4vbC2A2uMoT/GXCOJaYA AAAw9zfAnxUy1HGzW7cB1DFDD6GDCnEVYUfR94qMGLB5oTTlLQCpE3IEsf5U2xc1 0RLO =ZB1B -----END PGP MESSAGE----- Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 10 von 32
11 PGP - sidenotes PGP (OpenPGP, RFC 2440) spezifiziert Algorithmen und Kodierung Patent- und sonstige Probleme Auswahl der Algorithmen (IDEA vs. DES oder 3DES) RSAREF US-Patentschutz 17 Jahre RSA bis Exportbeschränkungen Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 11 von 32
12 Digitale Signaturen in der Praxis Signaturen per Public-Key-Kryptographie sind rechenzeitintensiv unterschriebene Nachricht ist nicht direkt lesbar oder: Unterschrift hat die Größe der Nachricht Abhilfe: Einsatz von Hashes Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 12 von 32
13 Aufbau einer signierten Nachricht Nachricht m Nachricht m RSA(d,MD5(m)) Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 13 von 32
14 Unterschreiben mit PGP pgp -as foo -----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE----- wichtiger Text -----BEGIN PGP SIGNATURE----- Version: 2.6.3i Charset: ascii iqcvagubmduhrrepjvygi6tzaqexhap/cyzi3ma7rrmdu84q6xo49zv7fphrby97 VQZ4gXn/yU72g3DfbLSKaZu/zTCGk/QJmMc4kvwDG7Bn7SrTl5fUsq3XhPVNWi/X kzw7hryvk+r2rkabjmjd+99arxc6eexupybqt+xxyhe140gybzptpqn+hzhrycpc oztnejxg9b4= =Oe6h -----END PGP SIGNATURE----- Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 14 von 32
15 Schlüsselerzeugung mkdir $HOME/.pgp Verzeichnis für Schlüsselbunde etc. chmod 700 $HOME/.pgp Zugang ausschließlich für den Eigentümer pgp -kg Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 15 von 32
16 Schlüsselerzeugung (II) Pick your RSA key size: 1) 512 bits- Low commercial grade, fast but less secure 2) 768 bits- High commercial grade, medium speed, good security 3) 1024 bits- "Military" grade, slow, highest security Choose 1, 2, or 3, or enter desired number of bits: 3 Generating an RSA key with a 1024-bit modulus. Passphrase Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 16 von 32
17 Schlüsselerzeugung (III) We need to generate 765 random bits. This is done by measuring the time intervals between your keystrokes. Please enter some random text on your keyboard until you hear the beep: 0 * -Enough, thank you....****...**** Pass phrase is good. Just a moment... Key signature certificate added. Key generation completed. Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 17 von 32
18 Zufall erzeugen RFC 1750 Randomness Recommendations for Security, Dez 1994 jedes Bit muß von allen vorherigen statistisch unabhängig sein Sequenz muß unvorhersagbar sein (System-)Uhren problematisch: Auflösung, Artefakte Datenbestände als Quelle problematisch: Zufälligkeit der Auswahl guter Zufall : radioaktive Zerfallsprozesse... praktikabler Zufall: offene Audio-/Video-Eingänge, Festplattengeschwindigkeit,... /dev/random (Interface vs. Implementierung) Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 18 von 32
19 Schlüssel-Authentizität pgp -kv Type Bits/KeyID Date User ID pub 1024/A716C /01/01 Rektor UniBi pub 1024/27A39C /08/15 Hans Eichel Schlüssel ebenfalls unterschreiben Certification Authority Web of Trust Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 19 von 32
20 Ist Vertrauen transitiv? A vertraut B, B vertraut C? = A vertraut C Vertrauen in Authentizität Vertrauen in Ehrlichkeit Vertrauen in Sachverstand/Kompetenz Vertrauen in Gründlichkeit/Hartnäckigkeit Kette erweiterbar? Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 20 von 32
21 Key-View und -Check pgp -kvc pk Type Bits/KeyID Date User ID pub 1024/068BA4D9 1996/02/05 Peter Koch Key fingerprint = AD F C D pgp -kc pk Type Bits/KeyID Date User ID pub 1024/068BA4D9 1996/02/05 Peter Koch <pk@techfak.uni-bielefeld.de> sig! 3029F2F9 1996/04/03 Joern Clausen <joern@techfak.uni-bielefeld.de> sig? 6437CBE5 (Unknown signator, can t be checked) [...] Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 21 von 32
22 Das Web of Trust Wissen um die Gültigkeit eines Schlüssels Vertrauen in den Eigentümer (Ehrlichkeit, Kompetenz) Vertrauen in Gültigkeit signierter Schlüssel PGP bietet mehrere Stufen des Vertrauens anarchische Struktur Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 22 von 32
23 Schlüsselverwaltung pgp -ka joeskey Key for user ID: Joe User 1024-bit key, key ID BB171D59, created 1996/06/29 Key fingerprint = A B1 36 C7 A2 EA D4 34 7B 7A This key/userid association is not certified. Questionable certification from: Joe User <juser@techfak.uni-bielefeld.de> Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 23 von 32
24 Schlüsselverwaltung (II) READ CAREFULLY: Based on your own direct first-hand knowledge, are you absolutely certain that you are prepared to solemnly certify that the above public key actually belongs to the user specified by the above user ID (y/n)? y You need a pass phrase to unlock your RSA secret key. Key for user ID: Peter Koch <pk@techfak.uni-bielefeld.de> 1024-bit key, key ID 068BA4D9, created 1996/02/05 Enter pass phrase: Pass phrase is good. Key signature certificate added. Just a moment... Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 24 von 32
25 Schlüsselverwaltung (III) Make a determination in your own mind whether this key actually belongs to the person whom you think it belongs to, based on available evidence. If you think it does, then based on your estimate of that person s integrity and competence in key management, answer the following question: Would you trust "Joe User <juser@techfak.uni-bielefeld.de>" to act as an introducer and certify other people s public keys to you? (1=I don t know. 2=No. 3=Usually. 4=Yes, always.)? 2 Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 25 von 32
26 Die Key-Server Infrastruktur zur Verteilung von PGP-Public Keys keine Certification Authority Zugriff per WWW, z.b. < oder per Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 26 von 32
27 Interoperabilität PEM (Privacy Enhanced Mail) PGP (Pretty Good Privacy) S/MIME (Secure Multipurpose Internet Mail Extensions) Frameworks mehrere Verschlüsselungsverfahren unencumbered technology Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 27 von 32
28 DSS/DSA Digital Signature Standard/Digital Algorithm ausschließlich für Signaturen nutzt SHA-1 Variante von El Gamal Kritik bei der Einführung politisch: NSA-Beteiligung, RSA de facto Standard technisch: Effizienz, Sicherheit Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 28 von 32
29 Probleme in einer Multiuser-Umgebung offenliegende unverschlüsselte Texte Beobachtung Passphrase im Speicher (Environment-Variablen) Abhören des Netzwerks Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 29 von 32
30 Schwachstelle Mensch schwache Passphrase vergessene Passphrase verlorener secret keyring kompromittierte Passphrase key revocation Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 30 von 32
31 Weitere Fragen Gruppenschlüssel gemeinsame Unterschriften wertbegrenzte Unterschriften Laufzeiten für Signaturen (auf Schlüsseln) Rückzug von Signaturen (auf Schlüsseln) Key Recovery Key Escrow Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 31 von 32
32 Zusammenfassung Verfahren zur -verschlüsselung definieren Framework mehr als ein Framework existiert pro Framework sind unterschiedliche Algorithmen einsetzbar Interoperabilität + Flexibilität Authentizität des Schlüssels ist kritisch Zertifizierungs-Policies ebenso Erzeugung guten Zufalls ist essentiell aber nicht trivial Internet Security: Verfahren und Protokolle -verschlüsselung 32 von 32
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