Ronald Petrlic Christoph Sorge. Datenschutz. Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie

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1 Datenschutz

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3 Ronald Petrlic Christoph Sorge Datenschutz Einführung in technischen Datenschutz, Datenschutzrecht und angewandte Kryptographie

4 Ronald Petrlic Der Landesbeauftragte für den Datenschutz, Baden-Württemberg Stuttgart, Deutschland Christoph Sorge Universität des Saarlandes Saarbrücken, Deutschland ISBN: DOI / ISBN: (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2017 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichenund Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Strasse 46, Wiesbaden, Germany

5 Vorwort Seit vielen Jahren erforschen wir datenschutzfördernde Technologien sogenannte Privacy-Enhancing Technologies. Wir sind der Meinung, dass eine datenschutzfreundliche Technikgestaltung ein vielversprechender Ansatz zur Gewährleistung des informationellen Selbstbestimmungsrechts der Nutzer ist. Aus diesem Grund lehren wir zum Thema Datenschutz, ebenfalls seit einigen Jahren. Und dies mit großem Erfolg. Unsere Vorlesungen zum Datenschutz erfreuen sich größter Beliebtheit nicht erst seit den Enthüllungen von EDWARD SNOWDEN. Die Studierenden haben großes Interesse daran, zu erfahren, wie der Datenschutz in heutigen Systemen auf vielerlei Hinsicht ausgehöhlt wird, welche Maßnahmen zum Selbstschutz und welche Verfahren zur datenschutzgerechten Technikgestaltung existieren. Da bei der Technikgestaltung auch die gesetzlichen Vorgaben berücksichtigt werden müssen, beschäftigen wir uns in unseren Vorlesungen auch mit dem (komplexen) Thema Datenschutzrecht aufbereitet in einer Form, wie es für Techniker verständlich wird. Mit der neuen EU-Datenschutzgrundverordnung gewinnt Privacy by Design also der Datenschutz durch Technik erstmals auch aus gesetzlicher Sicht enorm an Bedeutung. Datenschutz wird nicht mehr überwiegend ein rein juristisches Thema sein, sondern auch die Entwickler werden sich mit dem Thema beschäftigen müssen. Umso erstaunlicher ist für uns die Tatsache, dass es bisher keine Lehrbücher zum Technischen Datenschutz gibt. Diese Lücke möchten wir nun mit diesem Lehrbuch schließen. Wir hoffen, dass sich das Thema Datenschutz zukünftig in mehr Lehrplänen von technischen Studiengängen an Universitäten und Hochschulen wiederfindet, als dies heute noch der Fall ist. Die Absolventen sollten über das nötige technische Know-How verfügen, um die gesetzlichen Vorgaben bei der Entwicklung neuer Technologien berücksichtigen zu können. Wir hoffen, dass dieses Lehrbuch Sie dabei unterstützt. November 2016 Dr. Ronald Petrlic Stuttgart, Deutschland Prof. Dr. Christoph Sorge Saarbrücken, Deutschland v

6 Abkürzungsverzeichnis ABC ACS ADV AES BAC BDSG BSI CA CAN CVCA DAA DES DH DNT DVCA EAC ECDH EFF ENISA ESP GG HIPPA HKDF HTTP IdM IdP IM ISP MAC MITM MPC Attribute-Based Credentials Anonymous Credential System Auftragsdatenverarbeitung Advanced Encryption Standard Basic Access Control Bundesdatenschutzgesetz Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik Certificate Authority Card Access Number Country Verifying CA Direct Anonymous Attestation Data Encryption Standard Diffie-Hellman Do Not Track Document Verifying CA Extended Access Control Elliptic curve Diffie-Hellman Electronic Frontier Foundation Europäische Agentur für Netz- und Informationssicherheit Encapsulating Security Payload Grundgesetz Health Insurance Portability and Accountability Act HMAC-based Extract-and-Expand Key Derivation Function Hypertext Transfer Protocol Identitätsmanagement Identitätsprovider Instant Messaging Internet Service Provider Message Authentication Code Man-in-the-Middle Secure Multiparty Computation vii

7 viii Abkürzungsverzeichnis OTR PACE PbD PFS PET PGP PIN PIR PKI PSI PT RFC S/MIME SMP SOP SRTP SSL SSO TMG TKG TLS TPM TTP URL VPN ZKP Off-the-Record Password Authenticated Connection Establishment Privacy by Design Perfect Forward Secrecy Privacy-Enhancing Technology Pretty Good Privacy Personal Identification Number Private Information Retrieval Public Key Infrastructure Private Set Intersection Payment Token Request for Comments Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions Socialist Millionaire s Protocol Same Origin Policy Secure Real-Time Transport Protocol Secure Sockets Layer Single-Sign-On Telemediengesetz Telekommunikationsgesetz Transport Layer Security Trusted Platform Module Trusted Third Party Uniform Resource Locator Virtual Private Network Zero-Knowledge Proof

8 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Haben wir etwas zu verbergen? Säulen des Datenschutzes Themen dieses Buchs und Lernziele Danksagung... 7 Literatur Einführung in den Technischen Datenschutz Schutzziele Klassische IT-Sicherheits-Schutzziele Neue Datenschutz-Schutzziele Begriffsbestimmungen Begriff des Datenschutzes Begriffe zum technischen Datenschutz Grundlegende kryptographische Verfahren Verschlüsselung Digitale Signatur Blinde Signatur Kryptographische Hashfunktion Diffie-Hellman-Verfahren Grundlegende Verfahren aus der IT-Sicherheit Transport Layer Security Virtual Private Networks Fazit Übungsaufgaben Literatur Anonymitätsmaße Überblick Anonymitäts-Modelle Quasi-Identifikatoren ix

9 x Inhaltsverzeichnis 3.2 k-anonymität Generalisierung von Daten Angriffe auf k-anonymität l-diversität Differential Privacy Anonymisierung in der Praxis Fazit Übungsaufgaben Literatur Anonymität im Internet Verkehrsflussanalyse Angreiferklassifikation Beispiel: Ablauf der Ticketbestellung Beispiel: Mögliche Gegenmaßnahme Mixes Verfahren Analyse Mix-Kaskaden Verfahren Analyse Antwort-Nachrichten Onion Routing / Tor Grundkonzept von Tor Tor-Zellen Aufbau eines Circuits Leaky Pipe Missbrauch von Tor Hidden Services Angriffe auf Tor Zensurresistenz mit Tor Fazit Übungsaufgaben Literatur Identitätsmanagement Überblick Schwerpunkte und Sichtweisen im Identitätsmanagement OpenID Ablauf der Authentifizierung Analyse... 70

10 Inhaltsverzeichnis xi 5.3 OAuth Verfahren Analyse OpenID Connect Fazit Übungsaufgaben Literatur Anonymes Bezahlen Anforderungen an ein anonymes Bezahlverfahren Anonymes Bezahlen nach Chaum Verfahren im Überblick Bewertung Bitcoin Anonymität von Bitcoin Anonymes Bezahlen in der Praxis Geldkarte Prepaid-Karten Fazit Übungsaufgaben Literatur Datenschutz im World Wide Web Tracking im Web Cookies Tracking-Pixel Device Fingerprinting History Hijacking P3P Social Plugins Fazit Übungsaufgaben Instant Messaging Abgrenzung des Instant Messagings von Schutzziele bei der -Sicherheit Schutzziele beim Instant Messaging Off-the-record Messaging Protokoll Implementierung Angriffe auf OTR Messaging SIGMA-Protokoll

11 xii Inhaltsverzeichnis 8.3 WhatsApp Signal-Protokoll Medien-Verschlüsselung Sichere Telefonie Schlüssel-Verifikation Datenschutzrechtliche Probleme Fazit Übungsaufgaben Literatur Elektronische Ausweisdokumente Elektronischer Reisepass Passive Authentication Basic Access Control Extended Access Control Elektronischer Personalausweis PACE Extended Access Control Version Restricted Identification Weitere Anwendungen Exkurs: Elektronische Signaturen Administrative Aspekte Fazit Übungsaufgaben Literatur Weitere kryptographische Verfahren für PETs Weitere Signaturverfahren Gruppensignatur Ringsignatur Secure Multiparty Computation Klassische MPC-Protokolle Anwendungen der Secure Multiparty Computation Zero-Knowledge Proof Anonyme Berechtigungsnachweise Probleme Verfahren Fazit Übungsaufgaben Literatur

12 Inhaltsverzeichnis xiii 11 Datenschutzrecht Geschichte des Datenschutzes Datenschutz im Grundgesetz Bundesdatenschutzgesetz Personenbezogene Daten Zweck und Anwendungsbereich Weitere Begriffsbestimmungen Grundkonzept des deutschen Datenschutzrechts Auskunftsanspruch Bereichsspezifischer Datenschutz Anwendungsbereich Telemediengesetz Telekommunikationsgesetz Datenschutz-Grundverordnung Datenschutzrechtliche Einzelfragen Personenbezug bei IP-Adressen? Einwilligung Anwendungsbereich des TMG Anwendung TMG bei Herausgabe personenbezogener Daten Auskunft über Datei-Downloads Ausweitung der Protokollierung Rufnummernunterdrückung Datenschutzrechtliche Betrachtung von Tracking im Web Cookies Google Analytics Device Fingerprinting Social Plugins Fazit Übungsaufgaben Literatur Zusammenfassung und Ausblick Sachverzeichnis

13 Abbildungsverzeichnis Abb. 1.1 Panoptikum... 2 Abb. 1.2 Drei Säulen des Datenschutzes... 4 Abb. 1.3 Gliederung des Lehrbuchs... 6 Abb. 2.1 Senderanonymität Abb. 2.2 Symmetrische Verschlüsselungsverfahren Abb. 2.3 Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren Abb. 2.4 Digitale Signatur eines Dokuments Abb. 2.5 VPN: Tunnel-Modus bei IPsec Abb. 4.1 Schutz vor Verkehrsflussanalysen mittels VPN Abb. 4.2 Verstecken der Kommunikationsbeziehungen mittels Mix Abb. 4.3 Mix-Kaskade Abb. 4.4 Reply Onion Abb. 4.5 Aufbau eines Tor-Circuits Abb. 4.6 Tor Hidden Services Abb. 5.1 Identitätsmanagement im Überblick Abb. 5.2 Autorisierung mit OAuth Abb. 6.1 Das Grundkonzept der Blockchain Abb. 8.1 AES im Counter Mode Abb. 8.2 DH-Austausch beim OTR Messaging Abb. 8.3 Authentifizierung des DH-Austauschs beim OTR Messaging Abb. 8.4 Kompletter Protokollablauf des OTR Messagings Abb. 8.5 Identity Misbinding bei OTR Messaging Abb. 8.6 Verwendung des SIGMA-Protokolls für das OTR Messaging Abb. 9.1 Signatur-PKI Abb. 9.2 EAC: Chip Authentication Abb. 9.3 EAC: Terminal Authentication Abb. 9.4 Verifikations-PKI Abb. 9.5 Elektronischer Personalausweis (epa) xv

14 xvi Abbildungsverzeichnis Abb. 9.6 PACE-Protokoll Abb. 9.7 EAC Terminal Authentication Version Abb. 9.8 EAC Chip Authentication Version Abb. 9.9 Restricted Identification Abb Vergabe der öffentlichen DH-Werte für die Bereiche Abb Online-Einsatz des elektronischen Personalausweises Abb Anwendungsbereich des TMG