SSL/TLS. Präsentation zur Seminararbeit. im Seminar Internetsicherheit. Michael Hübschmann 26. Juni 2014 Betreuung: Dipl. Inf.
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1 SSL/TLS Präsentation zur Seminararbeit im Seminar Internetsicherheit Michael Hübschmann 26. Juni 2014 Betreuung: Dipl. Inf. Kuzman Katkalov
2 Überblick 1. Motivation 2. Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 3. Funktionsweise von SSL/TLS 4. Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 5. Fazit und Ausblick 6. Diskussion Überblick 2
3 MOTIVATION 3
4
5 Motivation 5
6 SSL/TLS Verschlüsselung Motivation 5
7 VON SSL ZU TLS, DIE GESCHICHTE DER SICHEREN DATENÜBERTRAGUNG IM INTERNET 6
8 Netscape Navigator Quelle: Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 7
9 Von SSL zu TLS SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
10 Von SSL zu TLS 1993 SSL 1.0 SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
11 Von SSL zu TLS SSL 1.0 SSL 2.0 erster öffentlicher Verschlüsselungs algorithmus für das Internet SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
12 Von SSL zu TLS SSL 1.0 SSL 2.0 erster öffentlicher Verschlüsselungs algorithmus für das Internet SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
13 Von SSL zu TLS SSL 1.0 SSL 2.0 erster öffentlicher Verschlüsselungs algorithmus für das Internet 1996 SSL 3.0 SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
14 Von SSL zu TLS SSL 1.0 SSL 2.0 erster öffentlicher Verschlüsselungs algorithmus für das Internet 1996 SSL IETF Working Group for TLS SSL T Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
15 Von SSL zu TLS TLS Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
16 Von SSL zu TLS 1996 TLS 1.0 TLS Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
17 Von SSL zu TLS 1996 TLS 1.0 TLS Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
18 Von SSL zu TLS TLS 1.0 TLS 1.1 TLS Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
19 Von SSL zu TLS TLS 1.0 TLS TLS 1.2 TLS Von SSL zu TLS, die Geschichte der sicheren Datenübertragung im Internet 8
20 FUNKTIONSWEISE VON SSL/TLS 9
21 Was ist SSL/TLS? Authentizität Funktionsweise von SSL/TLS 10
22 Was ist SSL/TLS? Authentizität Vertraulichkeit Funktionsweise von SSL/TLS 10
23 Was ist SSL/TLS? Authentizität Vertraulichkeit Integrität Funktionsweise von SSL/TLS 10
24 Was ist SSL/TLS? Client-Server Protokoll Authentifikation: Asymetrische Verschlüsselung Nachrichtenverschlüsselung: symmetrisch Austauschbare Verschlüsselungs- und Hash Algorithmen Funktionsweise von SSL/TLS 11
25 Verwendung im Internet Funktionsweise von SSL/TLS 12
26 Verwendung im Internet Funktionsweise von SSL/TLS 12
27 TLS Record Protocol CipherSuite Schlüsselaustausch und/oder Authentifizierungs Algorithmus Verschlüsselungsalgo rithmus (Block- oder Stromchiffre) Hash Algorithmus Funktionsweise von SSL/TLS 13
28 TLS Record Protocol CipherSuite Schlüsselaustausch und/oder Authentifizierungs Algorithmus Verschlüsselungsalgo rithmus (Block- oder Stromchiffre) Hash Algorithmus Funktionsweise von SSL/TLS 13
29 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
30 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
31 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
32 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
33 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
34 TLS Record Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 14
35 TLS Handshake Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 15
36 TLS Handshake Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 16
37 TLS Handshake Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 17
38 TLS Change Cipher Spec Protocol ChangeCipherSpec Nachricht 1 Byte lang Funktionsweise von SSL/TLS 18
39 TLS Change Cipher Spec Protocol ChangeCipherSpec Nachricht 1 Byte lang Warum dafür ein Eigenes Protokoll? Vorher unverschlüsselt, nachher CipherSuite In einem Fragment unverschlüsselt und verschlüsselt? Funktionsweise von SSL/TLS 18
40 TLS Change Cipher Spec Protocol ChangeCipherSpec Nachricht 1 Byte lang Warum dafür ein Eigenes Protokoll? Vorher unverschlüsselt, nachher CipherSuite In einem Fragment unverschlüsselt und verschlüsselt? Geht nicht Funktionsweise von SSL/TLS 18
41 TLS Public Key Infrastructure Zertifikat Öffentlicher Schlüssel a b9 46 7b ae e b c9 34 c e1 c b2 e3 e8 f8 b5 e3 23 Zertifikatinhaber Universität Augsburg Gültig bis Ausstellende Zertifizierungsstelle UAUX-CA Signatur der Zertifizierungsstelle e 5e 9f 46 cf fa 28 dd 35 4e b7 fb bf 3e f6 da Funktionsweise von SSL/TLS 19
42 TLS Public Key Infrastructure Kann ich der Zertifizierungsstelle vertrauen Funktionsweise von SSL/TLS 20
43 TLS Public Key Infrastructure Lösung: Hierarchie UAUX-CA Funktionsweise von SSL/TLS 21
44 TLS Public Key Infrastructure Lösung: Hierarchie DFN-Verein CA UAUX-CA Funktionsweise von SSL/TLS 21
45 TLS Public Key Infrastructure Lösung: Hierarchie Root CA Telekom DFN-Verein CA UAUX-CA Funktionsweise von SSL/TLS 21
46 TLS Public Key Infrastructure Lösung: Hierarchie Root CA Telekom der Telekom vertraue ich natürlich DFN-Verein CA UAUX-CA Funktionsweise von SSL/TLS 21
47 , unexpected_message(10), bad_record_mac(20), decryption_failed_reserved(21), record_overflow(22), decompression_failure(30), handshake_failure(40), no_c te(43), certificate_revoked(44), certificate_expired(45), certificate_unknown(46), illegal_parameter(47), unknown_ca(48), access_denied(49), decode_error(50), dec TLS Alert Protocol Warnmeldungen bei Protokollfehlern Kommunikationspartner wird benachrichtigt Funktionsweise von SSL/TLS 22
48 , unexpected_message(10), bad_record_mac(20), decryption_failed_reserved(21), record_overflow(22), decompression_failure(30), handshake_failure(40), no_c te(43), certificate_revoked(44), certificate_expired(45), certificate_unknown(46), illegal_parameter(47), unknown_ca(48), access_denied(49), decode_error(50), dec TLS Alert Protocol Warnmeldungen bei Protokollfehlern Kommunikationspartner wird benachrichtigt close_notify(0), unexpected_message(10), bad_record_mac(20), decryption_failed_reserved(21), record_overflow(22), decompression_failure(30), handshake_failure(40), no_certificate_reserved(41), bad_certificate(42), unsupported_certificate(43), certificate_revoked(44), certificate_expired(45), certificate_unknown(46), illegal_parameter(47), unknown_ca(48), access_denied(49), decode_error(50), Funktionsweise von SSL/TLS 22
49 TLS Application Data Protocol Funktionsweise von SSL/TLS 23
50 Verwendete Kryptographie Verfahren Quelle: Funktionsweise von SSL/TLS 25
51 Verwendete Kryptographie Verfahren Quelle: Funktionsweise von SSL/TLS 25
52 Verwendete Kryptographie Verfahren Alte Hash-Verfahren wie MD5-Hash durch SHA256 ersetzt Quelle: Funktionsweise von SSL/TLS 26
53 Verwendete Kryptographie Verfahren Alte Hash-Verfahren wie MD5-Hash durch SHA256 ersetzt Geknackte Verschlüsselungsverfahren wie DES/3DES/RC2/RC4 durch AES (mit großem Schlüssel und CBC oder GCM) ersetzt Quelle: Funktionsweise von SSL/TLS 26
54 Verwendete Kryptographie Verfahren Alte Hash-Verfahren wie MD5-Hash durch SHA256 ersetzt Geknackte Verschlüsselungsverfahren wie DES/3DES/RC2/RC4 durch AES (mit großem Schlüssel und CBC oder GCM) ersetzt Schlüsselaustausch Verfahren sind noch alle in TLS 1.2 im Einsatz: RSA und einige Varianten des Diffie-Hellmann Algorithmus Quelle: Funktionsweise von SSL/TLS 26
55 ANGRIFFSMÖGLICHKEITEN UND SICHERHEITSLÜCKEN 27
56 CRIME Compression Ratio Info-Leak Made Easy Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 28
57 CRIME Compression Ratio Info-Leak Made Easy Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 28
58 DEFLATE Lempel-Ziv-Storer-Szymanski-Algorithmus (LZ77) Huffman Codierung Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 29
59 CRIME Chosen-Plaintext Attack Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 30
60 CRIME Chosen-Plaintext Attack Side-Channel Attack Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 30
61 CRIME Chosen-Plaintext Attack Side-Channel Attack Man erhält verschlüsselte Daten wie z.b. geheime Session Cookies Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 30
62 CRIME Chosen-Plaintext Attack Side-Channel Attack Man erhält verschlüsselte Daten wie z.b. geheime Session Cookies Wenige Tausend Anfragen, wenige Minuten Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 30
63 CRIME Angreifer Quelle: lca2gizeuofalu2hou/edit#slide=id.g1d134dff_1_222 Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 31
64 CRIME Idee Die Idee: Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 32
65 CRIME Idee Die Idee: Das geheime Cookie wird zusammen mit dem wählbaren Klartext komprimiert. Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 32
66 CRIME Idee Die Idee: Das geheime Cookie wird zusammen mit dem wählbaren Klartext komprimiert. Das bedeutet bei Übereinstimmungen zwischen Klartext und Cookie verkürzt der LZ77 Algorithmus die komprimierte Anfrage. Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 32
67 CRIME Idee Die Idee: Das geheime Cookie wird zusammen mit dem wählbaren Klartext komprimiert. Das bedeutet bei Übereinstimmungen zwischen Klartext und Cookie verkürzt der LZ77 Algorithmus die komprimierte Anfrage. Mithilfe von LZ77 Window oder begrenzter TLS Record Länge, bekommt man Byte für Byte. Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 32
68 CRIME Beispiel mit LZ77 Window Zwei Anfragen Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s sicher Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s789 sicher Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 33
69 CRIME Beispiel mit LZ77 Window Zwei Anfragen Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s sicher Fenster des LZ77 Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s789 sicher Fenster des LZ77 Durchlauf des LZ77 Algorithmus Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 34
70 CRIME Beispiel mit LZ77 Window Zwei Anfragen Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s sicher Keine Übereinstimmungen innerhalb des Fensters Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s789 sicher Eine Übereinstimmung innerhalb des Fensters Verschlüsselte und komprimierte Daten mit Länge x Verschlüsselte und komprimierte Daten mit Länge <x Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 35
71 CRIME Beispiel mit LZ77 Window Zwei Anfragen Chosen Plaintext Geheime Sitzungsdaten Das erste Chosen Zeichen Plaintext Geheime Sitzungsdaten s sicher s789 sicher Keine Übereinstimmungen innerhalb des Fensters des Geheimtextes ist ein s Eine Übereinstimmung innerhalb des Fensters Verschlüsselte und komprimierte Daten mit Länge x Verschlüsselte und komprimierte Daten mit Länge <x Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 36
72 BEAST CRIME TIME BREACH TIME BEAST CRIME BREACH 37
73 TIME Timing Info-leak Made Easy Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 38
74 TIME Timing Info-leak Made Easy Nur noch Zeitmessung für Kompression, Verwendung der TLS Record Größenbeschränkung Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 38
75 TIME Timing Info-leak Made Easy Nur noch Zeitmessung für Kompression, Verwendung der TLS Record Größenbeschränkung Kein Man in the middle mehr notwendig Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 38
76 CRIME und TIME - Maßnahmen TLS-Kompression deaktivieren Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 39
77 CRIME und TIME - Maßnahmen TLS-Kompression deaktivieren Alle Browser haben TLS-Kompression seitdem deaktiviert Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 39
78 BREACH Browser Reconnaissance and Exfiltration via Adaptive Compression of Hypertext Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 40
79 BREACH Browser Reconnaissance and Exfiltration via Adaptive Compression of Hypertext HTTP Kompression anstatt TLS Kompression Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 40
80 BREACH Browser Reconnaissance and Exfiltration via Adaptive Compression of Hypertext HTTP Kompression anstatt TLS Kompression Betrachtet nicht die verschlüsselte Anfrage, sondern die Server-Antwort Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 40
81 BREACH - Maßnahmen Das Geheime Cookie maskieren Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 41
82 BREACH - Maßnahmen Das Geheime Cookie maskieren (mit Nachrichtennummerhash oder ähnlichem) Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 41
83 BREACH - Maßnahmen Das Geheime Cookie maskieren (mit Nachrichtennummerhash oder ähnlichem) Zufällige Mülldaten anfügen Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 41
84 BREACH - Maßnahmen Das Geheime Cookie maskieren (mit Nachrichtennummerhash oder ähnlichem) Zufällige Mülldaten anfügen (Länge wird unvorhersehbar) Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 41
85 OpenSSL Heartbleed Open-Source Implementierung von SSL/TLS Unterstützt alle verbreiteten Betriebssysteme Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 42
86 OpenSSL Heartbleed Open-Source Implementierung von SSL/TLS Unterstützt alle verbreiteten Betriebssysteme Heartbeat OpenSSL Erweiterung Prüft ob Verbindung noch steht Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 42
87 Heartbleed Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken Quelle: xkcd.com/1354/ 43
88 Heartbleed Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken Quelle: xkcd.com/1354/ 44
89 Heartbleed Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken Quelle: xkcd.com/1354/ 45
90 Heartbleed - Zusammenfassung 2 Jahre alt Sicherer Serverspeicher wird in 64 kbyte Blöcken ausgelesen Schwer nachverfolgbar Zugangsdaten, private Schlüssel der Zertifikate abfragbar Angriffsmöglichkeiten und Sicherheitslücken 46
91 FAZIT UND AUSBLICK 47
92 Fazit Bei Untersuchung bis jetzt die Hälfte der Server nicht aktualisiert (Heartbleed) Implementierung des Protokolls meist größte Fehlerquelle OpenSource nicht sicherer als Closed Source Viel Geld und Aufwand für Kryptographie, Verschlüsselungsprotokolle sowie deren Implementierungen Fazit und Ausblick 48
93 Ausblick Entwicklung von TLS 1.3 hat begonnen Neue Exploits machen Änderungen am Protokoll notwendig Durch Unabhängigkeit von den Algorithmen bleibt TLS zukunftssicher Exploits Exploits Fazit und Ausblick 49
94 Diskussion Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Diskussion 50
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