Key Management für ETCS

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1 Key Management für ETCS Betrieblich-technische Kundenveranstaltung 2014 DB Netz AG, Informationssysteme Kundeninteraktion/Vertrieb (I.NVT 65) DB Netz AG Niels Neuberg, Stefan Seither I.NVT 32 Kassel, 13. Mai 2014

2 Die für ETCS zu übertragenden Informationen sind sensibel und müssen daher geschützt werden. Die zwischen Fahrzeug und Streckenseite ausgetauschten ETCS-Daten müssen Anforderungen hinsichtlich Vertraulichkeit (Geheimhaltung), Authentizität (vom angegebenen Absender) und Integrität (unverfälscht) erfüllen. Vertraulichkeit und Integrität des Datenstroms über GSM-R werden bei ETCS durch Verschlüsselung sichergestellt. Die dazu notwendigen Schlüssel müssen sowohl dem Fahrzeug wie auch der ETCS-Zentrale bekannt sein. Für jede Kombination Fahrzeug ETCS-Zentrale wird ein eigener Schlüssel erzeugt. Aktuell werden symmetrische Schlüssel verwendet. Eine Umstellung auf asymmetrische Verschlüsselungsverfahren ist geplant. 2

3 Die für die Verschlüsselung notwendigen Schlüssel (Keys) werden im Key Management Center verwaltet. Das Bereitstellen der Schlüssel für die Kommunikation von ETCS-Zentrale und ETCS-Fahrzeuggerät wird durch ein Key Management Center (KMC) realisiert. Das bisher manuelle Verfahren bei der DB Netz AG wird durch ein neues System ersetzt. Dieses bietet u. a. folgende Vorteile: Automatisierte Bearbeitung von Anträgen, Online-Verteilung der Schlüssel perspektivisch bis aufs Endgerät, 3

4 Alle Eisenbahnverkehrs- und -infrastrukturunternehmen, die ETCS einsetzen, benötigen ein Home-KMC. Die für das Verkehren entsprechend Fahrplan benötigten Schlüssel werden den EVU vom EIU im Rahmen der Trassenvergabe zur Verfügung gestellt. Das zeitgerechte Beantragen der benötigten Schlüssel sowie deren Verwalten und Einbringen auf den betreffenden Fahrzeugen ist Aufgabe der EVU. Für jedes Endgerät gibt es ein KMC, das dessen Schlüssel verwaltet das Home-KMC. Jedes Eisenbahnverkehrsunternehmen und jedes Eisenbahninfrastrukturunternehmen, das ETCS-Einrichtungen betreibt, muss über (mindestens) ein Home-KMC verfügen. Die DB Netz AG arbeitet an einer Lösung, ihren Kunden ein KMC mit Web-basierter Oberfläche als Service anzubieten. Hier soll es den EVU möglich sein, die oben genannten Arbeiten für ihre Fahrzeuge durchführen zu können, ohne selbst ein KMC beschaffen und technisch betreiben zu müssen. Die Funktion als rechtlicher Betreiber nimmt weiterhin das EVU wahr. 4

5 Ein Home-KMC muss grundlegende Anforderungen erfüllen können. Das Home-KMC muss folgende Basis-Anforderungen erfüllen: 1. Verwaltung folgender Schlüssel für die eigenen Endgeräte (Fahrzeuge bzw. ETCS-Zentralen): K-KMC: Schlüssel des KMC zur sicheren Übertragung von KMAC, KTRANS: Schlüssel für den sicheren Transport von KMAC, KMAC: Schlüssel zur Nutzdatenverschlüsselung, 2. Sicherer Austausch der Schlüssel zwischen KMC und Endgeräten sowie mit anderen KMC-s online oder offline auf Basis der TSI ZZS, Anhang A: Subset 38 beschreibt den Schlüsselaustausch zwischen verschiedenen KMC-s sowie zwischen Home-KMC und den eigenen Key Distribution Center (KDC), Subset 114 definiert den Schlüsselaustausch zwischen Home-KMC resp. KDC und den zugeordneten Endgeräten (erst ab Baseline 3), Weitere Anforderungen wie beispielsweise die Anzeige aller relevanter Informationen zu den Fahrzeugen und Strecken inkl. Zuordnung der Kommunikationsverbindungen müssen beim Definieren eines eigenen Systems gestellt werden. 5

6 Die ETCS-Schlüssel können aktuell nur offline zum Endgerät übertragen werden. Wir arbeiten aber an einer Möglichkeit der Online-Übertragung. 1. Offline (heutiges Verfahren) Die im KMC gespeicherten Schlüssel werden an ein Key Distribution Center (KDC) übertragen und von dort aus mit der vom Hersteller des Fahrzeuggeräts vorgesehenen Methode durch das EVU oder in dessen Auftrag durch den Hersteller eingebracht, Das Home-KMC des EVU und dessen KDC kommunizieren gemäß Subset 38 miteinander, 2. Online (perspektivisch) Das KMC sendet über GSM-R direkt zum Endgerät Nachrichten im Format des Subsets 114, welche die Fahrzeuggeräte verarbeiten. 6

7 Die funktionale Spezifikation für das KMS ist abgeschlossen, aktuell läuft die technische. Folgende Schritte sind bis zur Inbetriebnahme des neuen Systems notwendig: Funktionale Spezifikation (abgeschlossen), Technische Spezifikation (läuft aktuell), Ausschreibung und Vergabe, Implementierung, Pilotierung, Inbetriebnahme. Die Inbetriebnahme des neuen Systems ist rechtzeitig zur VDE 8.1 vorgesehen. 7

8 Wer sich mit ETCS Level 2 beschäftigt, muss sich auch mit der Beschaffung und Verwaltung der zugehörigen Schlüssel beschäftigen. Zusammenfassend lassen sich folgende Punkte festhalten: Zur Absicherung der ETCS-Verbindung sind Schlüssel notwendig. Die Schlüssel werden in Home-KMC verwaltet, für die jedes Unternehmen selbst verantwortlich ist. Schlüssel für vergebene Trassen werden kostenlos durch das jeweilige EIU (ggf. auch aus dem Ausland) zur Verfügung gestellt. Die DB Netz AG bietet ihren Kunden eine Lösung an, ihre Schlüssel ohne Investition in Beschaffung und Betrieb eines eigenen KMC verwalten zu können. 8