Übung GSS Blatt 6. SVS Sicherheit in Verteilten Systemen
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- Christian Waltz
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1 Übung GSS Blatt 6 SVS Sicherheit in Verteilten Systemen 1
2 Einladung zum SVS-Sommerfest SVS-Sommerfest am ab 17 Uhr Ihr seid eingeladen! :-) Es gibt Thüringer Bratwürste im Brötchen oder Grillkäse kalte Getränke Ort: Campus Stellingen voraussichtlich vor oder hinter Haus G Bitte mit -Adresse anmelden 2
3 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 1: Unterschiedliche Chiffren (Optional) Was ist der Unterschied zwischen einem symmetrischen und einem asymmetrischen Kryptosystem? 3
4 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 1: Unterschiedliche Chiffren (Optional) Was ist der Unterschied zwischen einem symmetrischen und einem asymmetrischen Kryptosystem? Symmetrische Verschlüsselung 4
5 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 1: Unterschiedliche Chiffren (Optional) Was ist der Unterschied zwischen einem symmetrischen und einem asymmetrischen Kryptosystem? Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung 5
6 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 1: Unterschiedliche Chiffren (Optional) Was ist der Unterschied zwischen einem symmetrischen und einem asymmetrischen Kryptosystem? Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung 6
7 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 1: Unterschiedliche Chiffren (Optional) Was ist der Unterschied zwischen einem symmetrischen und einem asymmetrischen Kryptosystem? Symmetrisches Kryptosystem: Sender und Empfänger haben 1 gemeinsamen Schlüssel, der sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln verwendet wird. Asymmetrisches Kryptosystem: Zum Verschlüsseln wird ein anderer Schlüssel verwendet als zum Entschlüsseln. 7
8 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 3: Hybride Kryptosysteme (Pflicht) Warum werden hybride Kryptosysteme eingesetzt, wie werden sie benutzt und wie sehen Nachrichten in diesem Fall aus. 8
9 Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 3: Hybride Kryptosysteme (Pflicht) Warum werden hybride Kryptosysteme eingesetzt, wie werden sie benutzt und wie sehen Nachrichten in diesem Fall aus. Asymmetrische Kryptosysteme sind wesentlich langsamer als symmetrische. Bei symmetrischen Kryptosystemen ist das Schlüsselmanagement aufwändiger (bei n Teilnehmern müssen (n * (n-1)) / 2 gemeinsame Schlüssel erzeugt und ausgetauscht werden!). Hybride Systeme vereinen die Vorteile beider Systeme und vermeiden dennoch ihre Nachteile. 9
10 K P A Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 3: Hybride Kryptosysteme (Pflicht) Warum werden hybride Kryptosysteme eingesetzt, wie werden sie benutzt und wie sehen Nachrichten in diesem Fall aus. Alice K P B K P A Bob K P B K S A secret key public key K S B 10
11 K P A Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 3: Hybride Kryptosysteme (Pflicht) Warum werden hybride Kryptosysteme eingesetzt, wie werden sie benutzt und wie sehen Nachrichten in diesem Fall aus. Alice K P B K P A Bob K P B K S A K S B generiert sym. Schlüssel K M verschlüsselt M symmetrisch mit K M à M verschlüsselt K M asymmetrisch mit K B P à K M sendet (M, K M ) an Bob K M M 11
12 K P A Aufgabe 1: Zentrale Begriffe der Kryptographie Teilaufgabe 3: Hybride Kryptosysteme (Pflicht) Warum werden hybride Kryptosysteme eingesetzt, wie werden sie benutzt und wie sehen Nachrichten in diesem Fall aus. Alice K P B K P A Bob K P B K S A K S B generiert sym. Schlüssel K M verschlüsselt M symmetrisch mit K M à M verschlüsselt K M asymmetrisch mit K B P à K M sendet (M, K M ) an Bob K M M entschlüsselt K M mit K B S à K M entschlüsselt M mit K M à M 12
13 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 1: Verschlüsselte Passwortübermittlung (Optional) 13
14 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 1: Verschlüsselte Passwortübermittlung (Optional) Nutzer u authentisiert sich bei einem Server mit einem Passwort p. Die Übertragung wird mit symmetrischem Schlüssel k verschlüsselt: c = E k (u,p) und c wird an den Server geschickt. Welche Schwäche weist dieses Protokoll auf? ALICE BOB Hallo, ich bin Alice! E k ( u, p ) 14
15 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 1: Verschlüsselte Passwortübermittlung (Optional) Welche Schwäche weist dieses Protokoll auf? 1. Aktiver Angreifer kann Replay-Angriff durchführen und sich am Server anmelden ALICE BOB E k ( u, p ) TRUDY Hallo, ich bin Alice! E k ( u, p ) 15
16 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 1: Verschlüsselte Passwortübermittlung (Optional) Welche Schwäche weist dieses Protokoll auf? 2. Passiver Angreifer kann Verkehrsanalyse durchführen und Nachrichten verketten? BOB? 08:00 Uhr E k1 ( u1, p1 ) 08:30 Uhr 10:00 Uhr E k2 ( u2, p2 ) E k1 ( u1, p1 ) 12:05 Uhr 11:00 Uhr E k2 ( u2, p2 ) E k1 ( u1, p1 ) EVE EVE 16
17 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 1: Verschlüsselte Passwortübermittlung (Optional) Welche Schwäche weist dieses Protokoll auf? 3. Aktiver Angreifer kann sich als Server ausgeben und dadurch den Nutzer täuschen (und kann evtl. alle Nachrichten, die danach ausgetauscht werden, mitlesen) ALICE TRUDY BOB Hallo BOB, ich bin Alice! E k ( u, p ) 17
18 Aufgabe 3: Authentifizierungsprotokolle Teilaufgabe 4: Sichere Challenge-Response-Auth. (Optional) Sichere gegenseitige Challenge-Response-Authentisierung TRUDY Session 1 Session 2 BOB TRUDY 1 Ich bin Alice!, ra Ich bin Alice!, rb 3 rb, E k (BOB, ra ) 2 4 rc, E k (BOB, rb ) 5 E k (BOB, rb ) BOB erkennt seine eigene Nachricht und lehnt ab. 18
19 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 1: Wie funktioniert RSA? Bei Lösung welcher Probleme gilt das RSA-Verfahren als gebrochen? Was ist die häufigste Anwendung in der Praxis? (Optional) Für die Verschlüsselung wird die Nachricht in Zahlenwerte kleiner n umgewandelt Verschlüsselung eines Zeichens (Block i) c i = m i e modn Entschlüsselung von Block i m i = c d i modn 19
20 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 1: Wie funktioniert RSA? Bei Lösung welcher Probleme gilt das RSA-Verfahren als gebrochen? Was ist die häufigste Anwendung in der Praxis? (Optional) Schlüsselerzeugung 1. Erzeugung zweier ausreichend großer Primzahlen p und q 2. Berechnung des RSA-Moduls: n = p * q 3. Erzeugen des Eulerwertes von N: Φ(n)=(p 1) (q 1) 4. Es wird ein e teilerfremd und kleiner als Φ(n) gewählt, d.h. ggt(e, Φ(n)) = 1 5. Bestimmung von d (= multiplikatives Inverses zu e): e d + k Φ(n) = 1 20 (mit dem erweiterten Euklidischen Algorithmus)
21 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 1: Wie funktioniert RSA? Bei Lösung welcher Probleme gilt das RSA-Verfahren als gebrochen? Was ist die häufigste Anwendung in der Praxis? (Optional) Sicherheit des Verfahrens Gegeben einen öffentlichen Schlüssel (e,n) soll es schwierig sein, auf (d,n) zu schließen Um d zu berechnen ist Kenntnis der beiden Primzahlen p und q notwendig (Φ(n)) à Angriff durch Primfaktorzerlegung von n (zwei Primfaktoren) Faktorisierungsannahme : Primfaktorzerlegung großer Zahlen ist äußerst aufwändig derzeit gelten RSA-Schlüssel mit einer Länge ab 2048 bit als sicher 21
22 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 1: Wie funktioniert RSA? Bei Lösung welcher Probleme gilt das RSA-Verfahren als gebrochen? Was ist die häufigste Anwendung in der Praxis? (Optional) Sicherheit des Verfahrens (Zusatz) Die Sicherheit des geheimen Schlüssels bedingt noch nicht die Sicherheit des RSA-Verfahrens selbst Effizientes Ziehen der e te Wurzel bricht RSA Unbekannt: e te Wurzel ziehen ohne geheimen Schlüssel möglich? Stand der Forschung Ob Faktorisierung wirklich schwierig ist, ist unbekannt Wer aus dem öffentlichen Schlüssel den geheimen Schlüssel berechnen kann, kann auch faktorisieren Ziehen der e ten Wurzel für kleines e vmtl. einfacher als Faktorisierung (einfacher einfach!) 22
23 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 2: Entschlüsseln Sie den gegebenen Schlüsseltext, unter Verwendung der Basiswerte p = 271, q = 379, e =47. (Pflicht) Φ(n)=(p 1) (q 1) = = Hier nur Teilproblem d ermitteln dargestellt 23
24 Aufgabe 5: RSA-Verfahren Teilaufgabe 2: Entschlüsseln Sie den gegebenen Schlüsseltext, unter Verwendung der Basiswerte p = 271, q = 379, e =47. (Pflicht) Ergebnis: Fuer die GSS-Klausur sind folgende Themen wichtig: Angreifermodelle, Schutzziele, Rainbow Tables, die (Un-)Sicherheit von Passwoertern und dazugehoerige Angriffe, Zugangs- und Zugriffskontrolle, Timing-Attack und Power-Analysis, Biometrische Verfahren, Grundlagen der Kryptographie, das RSA-Verfahren, Authentifikationsprotokolle und natuerlich alle anderen Inhalte, die wir in der Uebung und der Vorlesung behandelt haben :-) 24
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Literatur [8-1] Beutelspacher, A.; Schwenk, J.; Wolfenstetter, K.-D.: Moderne Verfahren der Kryptographie. 4. Auflage, Vieweg 2001 [8-2] Schmeh, Klaus: Kryptografie. dpunkt, 6. Auflage, 2017 [8-3] Schneier,
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