Vorlesung Computerforensik. Kapitel 2: Grundlagen der digitalen Forensik

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1 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vorlesung Computerforensik Kapitel 2: Grundlagen der digitalen Forensik Harald Baier Hochschule Darmstadt, CASED SS 2015

2 Harald Baier Einleitung / SS /26 Forensische Grundlagen Vor- und Nachteile digitaler Spuren Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip

3 Harald Baier Einleitung / SS /26 Forensische Grundlagen Forensische Grundlagen Vor- und Nachteile digitaler Spuren Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip

4 Harald Baier Einleitung / SS /26 Forensische Grundlagen W-Fragen der Kriminalistik 1. Wer? 2. Was? 3. Wo? 4. Wann? 5. Womit? 6. Wie? 7. Weshalb?

5 Harald Baier Einleitung / SS /26 Anforderungen (1/2) Forensische Grundlagen Anforderungen an den Ermittlungsprozess samt genutzter Werkzeuge (gemäß BSI-Leitfaden bzw. Geschonneck): 1. Akzeptanz 2. Glaubwürdigkeit 3. Wiederholbarkeit 4. Integrität 5. Ursache und Auswirkungen 6. Dokumentation 7. Lückenlosigkeit (engl. chain of custody ).

6 Harald Baier Einleitung / SS /26 Anforderungen (2/2) Forensische Grundlagen Quelle: BSI-Leitfaden

7 Harald Baier Einleitung / SS /26 Forensische Grundlagen Vor- und Nachteile digitaler Spuren Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip

8 Harald Baier Einleitung / SS /26 Zum Begriff Digitale Forensik 1. Begrifflichkeit: Computerforensik vs. IT-Forensik vs. digitale Forensik 2. Ziel der digitalen Forensik: (Gerichtsverwertbares) Identifizieren, Sicherstellen, Selektieren, Analysieren, Korrelieren und Dokumentieren digitaler Spuren 3. Zentrale Fragestellungen der digitalen Forensik: Wo entstehen digitale Spuren? Wie kann man diese finden und erkennen? Wie bewertet man digitale Spuren? Wie sichert man digitale Spuren, damit sie forensically sound sind?

9 Harald Baier Einleitung / SS /26 Digitale Spur 1. basieren auf Daten, die in IT-Systemen gespeichert sind oder zwischen IT-Systemen übertragen werden / wurden 2. Physische Spuren: Magnetisierung einer Festplatte Ladezustand von Transistoren im flüchtigen Speicher Elekromagnetische Welle auf Kabel 3. Physische Spuren vs. digitale Spuren

10 Harald Baier Einleitung / SS /26 Wo entstehen digitale Spuren?

11 Harald Baier Einleitung / SS /26 Wo entstehen digitale Spuren? 1. Lokal: Computer Smartphone Digitalkamera Weitere Datenträger wie USB-Stick, SD-Karte, DVD, CD 2. Remote: Dienste: Webserver, Mailserver, soziales Netzwerk Cloud Mobilfunkanbieter

12 Harald Baier Einleitung / SS /26 Beispiele für lokale digitale Spuren

13 Beispiele für lokale digitale Spuren 1. Inhaltsdaten einer Datei (z.b. doc-datei, sqlite-datei) 2. Dateisystem (z.b. Zeitstempel, Journal) 3. Dateinamen 4. Komfortdaten von Applikationen (z.b. Browser-History, Browser-Cache, recently used ) 5. Windows-Registry 6. Log-Dateien (von lokalen Diensten) 7. Temporäre Dateien 8. Lokale Daten von Diensten (z.b. soziale Netzwerke, Instant Messenger) 9. Backups Harald Baier Einleitung / SS /26

14 Harald Baier Einleitung / SS /26 Beispiele für nicht-lokale digitale Spuren

15 Harald Baier Einleitung / SS /26 Beispiele für nicht-lokale digitale Spuren 1. Verkehrsdaten bei Internet Service Provider 2. Inhaltsdaten bei Online-Speicherdiensten 3. Daten bei Diensten (z.b. soziale Netzwerke, Instant Messenger, Suchmaschinen, Bahn, HRS) 4. Firewalls 5. SIEM (Security Information and Event Management) 6. Digitale Überwachungskamera 7. Geldausgabeautomat 8. Daten des Mobilfunkanbieters (Abrechnungsdaten, Standortdaten)

16 Harald Baier Einleitung / SS /26 vs. Physische Spuren 1. ergeben sich aus Interpretation der physischen Spuren. benötigen Tools zur Interpretation Ermittler sieht nur diese Interpretation, nicht aber die physischen Spuren Interpretation erstreckt sich oft über mehrere Interpretationsebenen Jede dieser Ebenen kann zu einer Fehlinterpretation führen 2. Wie kann Ermittler eine Fehlinterpretation erkennen?

17 Harald Baier Einleitung / SS /26 Beispiel für Interpretationsebenen: Text-Datei

18 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vermeidbare vs. unvermeidbare digitale Spuren 1. Technisch unvermeidbare digitale Spuren (essential): Sie werden für die Funktionsweise des Systems (z.b. des Datenträgers, des Dateisystems, der Applikation) benötigt. Beispiele: Partitionstabelle, Zeiger auf Inhaltsdaten, Magic Numbers. 2. Technisch vermeidbare digitale Spuren (non-essential): Spuren, die zusätzliche Informationen bereitstellen. Sie werden für die Funktionsweise des Systems (z.b. des Dateisystems, der Applikation) nicht benötigt. Beispiele: Zeitstempel, Log-Dateien, History. 3. Unvermeidbare Spuren sind vertrauenswürdiger, da sie nicht oder nur mit hohem Aufwand manipulierbar sind.

19 Harald Baier Einleitung / SS /26 Manipulation und Zuordnung digitaler Spuren 1. Grundprobleme der Manipulation: können leicht manipuliert werden: Beabsichtigt: Durch Straftäter, böse Ermittler Unbeabsichtigt: Durch unerfahrene Ermittler Manipulation ist oft schwer erkennbar (unbeabsichtigte Manipulation ggfls. vermeidbar durch Arbeit an Arbeitskopie) 2. Zuordnung digitaler Spuren zu Personen: Erfordert geeigneten Authentifikationsmechanismus Dateien waren im Home-Verzeichnis der Person mit BitLocker oder EFS verschlüsselt Computer war physisch nur dieser Person zugänglich

20 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vor- und Nachteile digitaler Spuren Forensische Grundlagen Vor- und Nachteile digitaler Spuren Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip

21 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vor- und Nachteile digitaler Spuren Forensische Vorteile digitaler Spuren 1. Exaktes Duplizieren eines Originaldatenträgers: Originaler Datenträger wird physisch geschont und kann dauerhaft weggeschlossen bleiben. Übereinstimmung kann später nachgewiesen werden. Spätere Manipulationen an Kopie wird erkannt. 2. sind schwer zu vernichten: Gelöschte Dateien einer Festplatte sind oft für lange Zeit später rekonstruierbar. Praktisch kaum möglich, alle digitalen Spuren einer Computerstraftat zu beseitigen (vgl. Locards Prinzip). Oft kann man durch aktuellen Zustand auf vergangenen Zustand schließen.

22 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vor- und Nachteile digitaler Spuren Digitale Daten sind schwer zu löschen (1/2)

23 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vor- und Nachteile digitaler Spuren Digitale Daten sind schwer zu löschen (2/2)

24 Harald Baier Einleitung / SS /26 Vor- und Nachteile digitaler Spuren Forensische Nachteile digitaler Spuren 1. Riesige Datenmengen: Zentrales Problem: Zustandsmenge S sehr, sehr groß Datenüberlastung (z.b. mehrere 1 TiB große Datenträger sind zu untersuchen). Identifikation von forensisch irrelevanten Daten (z.b. Systemdateien, nicht strafbare Bilder,...) Richtige Interpretation der forensisch relevanten Daten 2. Sicherung digitaler Spuren im Erstkontakt erfordert viel Kenntnis, Erfahrung und Vorsicht: Sicherung flüchtiger Daten (z.b. vorgefundenes RAM) Keine Änderung von Datei- oder Verzeichnisattributen (beispielsweise durch den Linux-Befehl ls)

25 Harald Baier Einleitung / SS /26 Größe der Zustandsmenge Vor- und Nachteile digitaler Spuren 1. Beispiel Hauptspeicher: Heute gängige Größe: 8 GiB. Wie groß ist der Zustandsraum S (also S ) des RAM? Berechnung:

26 Harald Baier Einleitung / SS /26 Größe der Zustandsmenge Vor- und Nachteile digitaler Spuren 1. Beispiel Hauptspeicher: Heute gängige Größe: 8 GiB. Wie groß ist der Zustandsraum S (also S ) des RAM? Berechnung: Jedes Bit hat zwei Zustände. Anzahl freier Bits S = 2 Bei 8 GiB gibt es freie Bytes = Bits = 2 36 Bits Also folgt S = Bemerkung: Großteil der Zustände ist nicht sinnvoll interpretierbar (d.h. Zustandsmüll )

27 Harald Baier Einleitung / SS /26 Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip Forensische Grundlagen Vor- und Nachteile digitaler Spuren Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip

28 Harald Baier Einleitung / SS /26 Klassifikation Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip 1. Flüchtigkeit: Persistente digitale Spuren sind lange vorhanden (z.b. auf einer Festplatte, einer DVD). Semi-persistente digitale Spuren sind bei Spannungsversorgung lange vorhanden (z.b. Daten im Hauptspeicher), gehen aber ohne Spannungsversorgung verloren. Flüchtige digitale Spuren sind bei Spannungsversorgung nur kurzzeitig vorhanden (z.b. Prozessorregister, Netzwerkdaten). Bei Datensicherung daher Order of Volatility beachten. 2. Flüchtigkeit führt zu Unterscheidung Post-mortem vs. Live Forensik. 3. Entfernung zum Tatort: Menge der hinterlassenen digitalen Spuren nimmt mit Entfernung zum Tatort ab.

29 Harald Baier Einleitung / SS /26 Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip Übertragung von Locards Prinzip auf digitale Spuren 1. Locards Austauschprinzip stammt vom Anfang des 20. Jahrhunderts, d.h. aus der analogen Welt. 2. Zentrale Frage: Gilt es auch für digitale Spuren? Also: Gibt es ein digitales Austauschprinzip? 3. Behauptung / Axiom: Ist ein System (analog/digital) hinreichend komplex, dann kommt es zu einem Austausch. 4. Folgerung: Digitales Austauschprinzip: In jedem hinreichend komplexen digitalen System hinterlässt Datenverarbeitung notwendigerweise digitale Spuren.

30 Harald Baier Einleitung / SS /26 Klassifikation digitaler Spuren und das digitale Austauschprinzip Fragen? Source:

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