Digicomp Hacking Day 2013 Einführung Kryptographie. Kryptographie Einführung und Anwendungsmöglichkeiten. Andreas Wisler, CEO GO OUT Production GmbH

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1 Kryptographie Einführung und Anwendungsmöglichkeiten Andreas Wisler, CEO GO OUT Production GmbH 1 Übersicht Kryptologie Kryptografie Kryptoanalyse Steganografie Die Kryptologie ( versteckt, verborgen, geheim ) ist eine Wissenschaft, die sich mit technischen Verfahren für die Informationssicherheit beschäftigt.

2 Bedrohungen Abhören von Nachrichten oder Einsicht in Nachrichten. Personen nehmen Einblick in Informationen oder Nachrichten, obwohl dies vom Verfasser der Nachricht oder der Information unerwünscht oder ungewollt ist. Verändern von Nachrichten. Hier wird eine Nachricht soweit verändert, dass der Sinn oder Zweck der ursprünglichen Nachricht nicht mehr mit der veränderten übereinstimmt. Bestreiten des Versands von Nachrichten (Non Repudiation of origin). Hier wird vom Absender einer Nachricht bestritten, dienachricht versandt zu haben. Vortäuschen einer anderen Identität (Masquerade). Eine Person gibt sich als eine andere Person aus, um eine andere Person in die Irre zu führen. Einsatz Kryptographie Gewährleistung von Integrität Vertraulichkeit Authentizität Verbindlichkeit

3 Begriffe Plaintext Ciphertext Begriffe Plaintext Daten die von jedermann gelesen und verstanden werden können Encryption Verschlüsseln Ciphertext Darin ist die Botschaft vom plaintext verschlüsselt enthalten. Der Inhalt der Botschaft ist nicht ersichtlich, auch nicht für diejenigen, welche den ciphertext sehen können. Decryption Entschlüsseln - Wiederherstellen des Zustandes vor der Verschlüsselung Algorithmus Ein Set von Regeln, welche ver- & entschlüsseln

4 Kerckhoff s Prinzip Die Sicherheit eines Kryptosystems darf nicht von der Geheimhaltung des Algorithmus abhängen. Die Sicherheit gründet sich auf die Geheimhaltung frei wählbarer Eingangsgrössen des Algorithmus. Fakten: Hacker kennen jedes Detail des Kryptografie Algorithmus Hacker verfügen über das Equipment für die Ver- und Entschlüsselung (Hardware und Software) Hacker haben Zugriff auf eine Vielzahl von ver- und entschlüsselten Texten mit dem gleichen (unbekannten) Schlüssel. Ägypter

5 Spartaner / Skytale Babington Komplott Mary Stuart Königin von Schottland Elisabeth I Königin von England

6 Babington Komplott Navajo-Dialekt

7 Enigma Verschlüsselung Symmetrisches Verfahren Sender Empfänger

8 Verschlüsselung Symmetrisches Verfahren ein einziger Schlüssel für die Ver- und Entschlüsselung sehr schnell ideal, wenn Daten verschlüsselt und nicht übertragen werden müssen problematische Schlüsselverteilung Redundanz Buchstabe Häufigkeit in % Buchstabe Häufigkeit in % a 6,51 n 9,78 b 1,89 o 2,51 c 3,06 p 0,79 d 5,08 q 0,02 e 17,40 r 7,00 f 1,66 s 7,27 g 3,01 t 6,15 h 4,76 u 4,35 i 7,55 v 0,67 j 0,27 w 1,89 k 1,21 x 0,03 l 3,44 y 0,04 m 2,53 z 1,13

9 XOR-Transformation Funktionsweise DES

10 1 Runde DES (von 16) DES Modi Electronic Code Book (ECB) Cipher Block Chaining (CBC)

11 DES Modi Cipher Feedback (CFB) Output Feedback (OFB) DES Modi Counter Mode (CTR)

12 Verschlüsselung Asymmetrisches Verfahren Sender public key private key Empfänger plaintext encryption ciphertext decryption plaintext Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung zur Verschlüsselung wird ein Schlüsselpaar verwendet mit dem öffentlichen Schlüssel werden die Daten verschlüsselt mit dem privaten Schlüssel entschlüsselt der öffentliche Schlüssel ist allen bekannt, der private Schlüssel dagegen bleibt geheim. Oft auch als Public-Key Verfahren bezeichnet

13 Verschlüsselung Bekanntestes Verfahren ist RSA (Rivest, Shamir, Adleman; 1978) Shamir Rivest - Adleman Ein-Weg Funktion: Exponentielle Funktion y = f(x) = x e mod n kann mit angemessener Aufwand berechnet werden. Die inverse Funktion x = f -1 (y) ist extrem aufwändig zu berechnen. Digitale Unterschriften

14 Hash Verfahren Schlüsselaustausch Erfinder: Whitfield Diffie Martin Hellman Ralph Merkle

15 Diffie Hellman 1. Alice und Bob einigen sich auf p = 13 und g = Alice wählt die Zufallszahl a = 5. Bob wählt b = Alice berechnet A = 2 5 mod 13 = 6 und sendet dieses Ergebnis an Bob. 4. Bob berechnet B = 2 7 mod 13 = 11 und sendet dieses Ergebnis an Alice. 5. Alice berechnet K = 11 5 mod 13 = Bob berechnet K = 6 7 mod 13 = Beide erhalten das gleiche Ergebnis K = 7. Kryptoanalyse Kryptoanalyse ist die Wissenschaft ~ Codes zu knacken Geheimnisse (in Nachrichten) zu entschlüsseln Schwachstellen von krptographischen Algorithmen aufzudecken

16 Steganografie Das Wort "Steganografie" kommt aus dem Griechischen und heisst übersetzt "verborgenes Schreiben". Sie wird oft definiert als "die Kunst und Wissenschaft der Kommunikation auf einem Weg, welcher die Existenz der Nachricht verbirgt". Somit ist Sinn und Zweck die "Vertuschung" von Informationen. Die Sicherheit einer geheimen steganografischen Botschaft liegt also darin, dass dem Angreifer die Existenz einer solchen nicht auffällt. Technische Steganografie Computergestützte Steganografie Linguistische Steganografie SSL Verbindungsaufbau Sofern der Client eine Authentisierung fordert, sendet der Server sein Zertifikat (X.509 key) Der Client prüft die CA, welche das Zertifikat signiert hat Der Client verwendet den öffentlichen Schlüssel der CA um die digitale Signatur des Server Zertifikats zu prüfen, berechnet den Message Digest Der Client prüft Gültigkeitsdatum und URL im Zertifikat Der Client erzeugt einen Sitzungsschlüssel (Session Key) mit dem vorher ausgehandelten Algorithmus Der Sitzungsschlüssel wird mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers verschlüsselt und an den Server verschickt 32

17 SSL Service Name Port Protokoll https 443 / tcp http übertls/ssl smtps 465 / tcp smtp über TLS/SSL nntps 563 / tcp nntp über TLS/SSL sshell 614 / tcp shell über TLS/SSL ldaps 636 / tcp ldap über TLS/SSL ftps-data 989 / tcp ftp-data über TLS/SSL ftps 990 / tcp ftp über TLS/SSL telnets 992 / tcp telnet über TLS/SSL imaps 993 / tcp imap über TLS/SSL ircs 994 / tcp irc über TLS/SSL pop3s 995 / tcp pop3 über TLS/SSL 33 Certification Authority Die CA signiert Zertifikatsanfragen, verwaltet eine Zertifikats-Sperrliste, generiert Schlüsselpaare für Verschlüsselungszertifikate (key recovery) und publiziert signierte Zertifikate im öffentlichen Verzeichnis Sie verwaltet das Wurzelzertifikat und die in der Hierarchie darunter liegende Zwischenzertifizierungstellen. Stellt Trust Cross Zertifizierungen sicher 34

18 Zertifikat Extras Internetoptionen Inhalte Zertifikate 35 Zertifizierungspfad 36

19 Sperrlisten Ist ein Zertifikat nicht mehr gültig, so kann es gesperrt werden. Jede CA sollte in regelmässigen Abständen diese Sperrliste (Key Revocation List) veröffentlichen. Wo der Ort der Sperrlisten ist, steht meistens im Root Zertifikat der CA drin. So ist es beispielsweise bei Verisign: 37 ZertES Seit 1. Januar 2005 werden elektronische Signaturen der handschriftliche Unterschriften gleichgestellt. Der Bundesrat hat die ausführende Verordnung zum Bundesgesetz über die elektronische Signatur verabschiedet. Dieses definiert die Bedingungen, unter denen Anbieterinnen von Zertifizierungsdiensten auf freiwilliger Basis anerkannt werden können, und regelt ihre Tätigkeiten im Bereich der elektronischen Zertifikate. Es legt zudem die Voraussetzungen fest, die eine elektronische Signatur erfüllen muss, um die gleichen Wirkungen wie eine handschriftliche Unterschrift erzielen zu können. Die neuen gesetzlichen Bestimmungen sind mit der geltenden Regelung der Europäischen Union kompatibel. Informationen: 38

20 SuisseID Die SuisseID ist der erste standardisierte elektronische Identitätsnachweis der Schweiz, mit dem sowohl eine rechtsgültige elektronische Signatur wie auch eine sichere Authentifizierung möglich sind. Das SuisseID-System enthält drei Elemente: Elektronischer Identitätsnachweis Qualifizierte elektronische Signatur Elektronischer Funktionsnachweis Anbieter QuoVadis / Trüb Post (Swiss Sign) Swisscom (Unternehmen) BIT (Verwaltungen) 39 Eigene CA 40

21 Verschlüsselung Festplattenverschlüsselung mit Bitlocker 41 Verschlüsselung Verschlüsselung mit TrueCrypt Freie Software Partition- und/oder Container Verschlüsselung Seit Windows 2000, Mac OS X 10.4 verfügbar Auch als Portable Version AES, Twofish, Serpent 42

22 PGP Verdienst eines einzelnen Mannes: Phil Zimmermann 1991: erste Freeware Version als Resultat eines Projektes ohne finanzielle Unterstützung ohne industrielle Unterstützung als Ein-Personen Projekt 1993: ViaCrypt verteilt erste kommerzielle Version 1996: Gründung von PGP Inc. 1997: PGP Inc. Wird von Network Associates aufgekauft : Strafverfolgung von Phil Zimmermann PGP benützt RSA and Merkle-Hellmann Technologie, beides Patentrechtlich geschützt. Zusätzlich darf Verschlüsselungssoftware nicht aus den USA exportiert werden ohne die explizite Genehmigung vom State Department. 43 Verschlüsselung 44

23 Authentifikation 1. Der Sender erstellt die Nachricht. 2. Mit SHA-1 generiert er einen 160-bit langen Hash Code von der Nachricht. 3. Der Hash Code wird mit dem privaten RSA Schlüssel des Senders verschlüsselt und an die Nachricht angehängt. 4. Der Empfänger entschlüsselt den Hash Code mit dem Public RSA Schlüssel des Senders. 5. Der Empfänger berechnet den Hash Code vom Dokument und vergleicht ihn mit dem angehängten.. 45 Verschlüsselung 1. Der Sender generiert die Nachricht und eine Zufallszahl von 128 Bit (=Session Key für diese Nachricht). 2. Die Nachricht wird mit dem Session Key verschlüsselt (Algorithmen: CAST-128, IDEA oder 3DES) 3. Der Session Key wird mit dem RSA Public Key vom Empfänger verschlüsselt und der verschlüsselten Nachricht vorgehängt. 4. Der Empfänger entschlüsselt den Session Key mit seinem privaten RSA Key. 5. Mit dem Session Key kann er die Nachricht entschlüsseln. 46

24 Entschlüsselung 47 Fazit Verschlüsselung wird an vielen Orten genutzt Verschlüsselung bietet idealen Schutz Verfahren sind noch immer sehr komplex 48

25 Mit uns wissen Sie, wie es um Ihre IT-Sicherheit steht! A. Wisler Th. Furrer S. Müller M. Schneider E. Kauth C. Wehrli S. Walser K. Haase N. Rasstrigina Dienstleistungen

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