IT-Sicherheit. Konzept -Verfahren - Protokolle von Prof. Dr. Claudia Eckert Technische Universität Darmstadt 3., überarbeitete und erweiterte Auflage

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1 IT-Sicherheit Konzept -Verfahren - Protokolle von Prof. Dr. Claudia Eckert Technische Universität Darmstadt 3., überarbeitete und erweiterte Auflage Oldenbourg Verlag München Wien

2 IX Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Grundlegende Begriffe Schutzziele Schwachstellen, Bedrohungen, Angriffe Computer Forensik Sicherheitsstrategie Sicherheitsinfrastruktur 29 2 Spezielle Bedrohungen Einführung Buffer-Overflow Einführung Angriffe Gegenmaßnahmen Computerviren Eigenschaften Viren-Typen Gegenmaßnahmen Würmer Trojanisches Pferd Eigenschaften Gegenmaßnahmen Mobiler Code Eigenschaften Sicherheitsbedrohungen Gegenmaßnahmen 70 3 Internet-(Un)Sicherheit Einführung Internet-Protokollfamilie ISO/OSI-Referenzmodell Das TCP/IP-Referenzmodell Das Internet-Protokoll IP 83

3 X INHALTSVERZEICHNIS Das Transport-Kontrollprotokoll TCP Das User Datagram Protocol UDP DHCP und NAT Sicherheitsprobleme Sicherheitsprobleme von IP Sicherheitsprobleme von ICMP Sicherheitsprobleme von ARP Sicherheitsprobleme von UDP und TCP Sicherheitsprobleme von Netzdiensten Domain Name Service (DNS) Network File System (NFS) Network Information System (NIS) World Wide Web (WWW) Weitere Dienste Angriffsszenario Analysetools und Systemhärtung Security Engineering Entwicklungsprozess Allgemeine Konstruktionsprinzipien Phasen BSI-Sicherheitsprozess Strukturanalyse Schutzbedarfsermittlung Schadensszenarien Schutzbedarf Bedrohungsanalyse Bedrohungsmatrix Bedrohungsbaum Risikoanalyse Attributierung Penetrationstests Sicherheitsstrategie und -modell Systemarchitektur und Validierung Aufrechterhaltung im laufenden Betrieb Dynamische Überwachung Der elektronische Sicherheitsinspektor (esi) Sicherheitsgrundfunktionen Realisierung der Grundfunktionen Beispiel: Elektronische Shopping Mall Systemanforderungen und Einsatzumgebung Bedrohungsanalyse 194

4 INHALTSVERZEICHNIS XI Risikoanalyse Sicherheitsstrategie Sicherheitsarchitektur Bewertungskriterien TCSEC-Kriterien Sicherheitsstufen Kritik am Orange Book Erkennen verdeckter Informationskanäle IT-Kriterien Mechanismen Funktionsklassen Qualität und Zertifikat ITSEC-Kriterien Evaluationsstufen Qualität und Bewertung Zertifizierung Common Criteria Einführung Überblick über die CC CC-Funktionsklassen Schutzprofile Vertrauenswürdigkeitsklassen Sicherheitsmodelle Modell-Klassifikation Objekte und Subjekte Zugriffsrechte Zugriffsbeschränkungen Sicherheitsstrategien Klassifikationsschema Zugriffskontrollmodelle Zugriffsmatrix-Modell Rollenbasierte Modelle Chinese-Wall Modell Bell-LaPadula Modell Informationsflussmodelle Verbands-Modell Einsatz-Leitlinien Kryptografische Verfahren Einführung Steganografie 283

5 XII INHALTSVERZEICHNIS Linguistische Steganografie Technische Steganografie Grundlagen kryptografischer Verfahren Kryptografi sehe Systeme Anforderungen Informationstheorie Stochastische und kryptografi sehe Kanäle Entropie und Redundanz Sicherheit kryptografi scher Systeme Symmetrische Verfahren Permutation und Substitution Block-und Stromchiffren Betriebsmodi von Blockchiffren Data Encryption Standard AES Asymmetrische Verfahren Eigenschaften Das RSA-Verfahren Kryptoanalyse Klassen kryptografischer Angriffe Substitutionschiffren Differentielle Kryptoanalyse Lineare Kryptoanalyse Kryptoregulierung Hintergrund Internationale Regelungen Kryptopolitik in Deutschland Hashfunktionen und elektronische Signaturen Hashfunktionen Grundlagen Blockchiffren-basierte Hashfunktionen Dedizierte Hashfunktionen Message Authentication Code Elektronische Signaturen Anforderungen Erstellung elektronischer Signaturen Digitaler Signaturstandard (DSS) Signaturgesetz Schlüsselmanagement Zertifizierung 389

6 INHALTSVERZEICHNIS XIII Zertifikate Zertifizierungsstelle Public-Key Infrastruktur Schlüsselerzeugung und -aufbewahrung Schlüsselerzeugung Schlüsselspeicherung und -Vernichtung Schlüsselaustausch Schlüsselhierarchie Naives Austauschprotokoll Protokoll mit symmetrischen Verfahren Protokoll mit asymmetrischen Verfahren Leitlinien für die Protokollentwicklung Diffie-Hellman Verfahren Schlüsselrückgewinnung Systemmodell Grenzen und Risiken Authentifikation Einführung Authentifikation durch Wissen Passwortverfahren Authentifikation in Unix Challenge-Response-Verfahren Zero-Knowledge-Verfahren Smartcard Architektur Sicherheit Biometrie Einführung Biometrische Techniken Biometrische Authentifikation Fallbeispiel: Fingerabdruckerkennung Sicherheit biometrischer Techniken Authentifikation in verteilten Systemen RADIUS Remote Procedure Call SecureRPC Kerberos-Authentifikationssystem Microsoft Passport-Protokoll Authentifikations-Logik 529

7 XIV INHALTSVERZEICHNIS 11 Zugriffskontrolle Einleitung Speicherschutz Betriebsmodi und Adressräume Virtueller Speicher Objektschutz Zugriffskontrolllisten Zugriffsausweise Zugriffskontrolle in Unix Identifikation Rechtevergabe Zugriffskontrolle Zugriffskontrolle unter Windows Architektur-Überblick Sicherheitssubsystem Datenstrukturen zur Zugriffskontrolle Zugriffskontrolle Verschlüsselnde Dateisysteme Einführung Klassifikation Encrypting File System (EFS) Systembestimmte Zugriffskontrolle Sprachbasierter Schutz Programmiersprache Übersetzer und Binder Java-Sicherheit Die Programmiersprache Sicherheitsarchitektur Sicherheitsmodelle Fazit Trusted Computing Einführung TCG-Architektur-Überblick TPM TPM-Schlüssel Sicheres Booten Einsatzmöglichkeiten für TCG-Plattformen Fazit und offene Probleme Sicherheit in Netzen Firewall-Technologie Einführung 652

8 INHALTSVERZEICHNIS XV Paketfilter Proxy-Firewall Applikationsfilter Architekturen Risiken und Grenzen OSI-Sicherheitsarchitektur Sicherheitsdienste Sicherheitsmechanismen Sichere Kommunikation ISO/OSI-Einordnung Virtual Private Network (VPN) IPSec Überblick Security Association und Policy-Datenbank AH-Protokoll ESP-Protokoll Schlüsselaustauschprotokoll IKE Sicherheit von IPSec Secure Socket Layer (SSL) Überblick Handshake-Protokoll Record-Protokoll Sicherheit von SSL Sichere Anwendungsdienste Elektronische Mail Elektronischer Zahlungsverkehr Sichere mobile und drahtlose Kommunikation Einleitung Heterogenität der Netze Entwicklungsphasen GSM Grundlagen GSM-Grobarchitektur Identifikation und Authentifikation Gesprächsverschlüsselung Sicherheitsprobleme Weiterentwicklungen GPRS UMTS UMTS-Sicherheitsarchitektur Authentifikation und Schlüsselvereinbarung 800

9 XVI INHALTSVERZEICHNIS Vertraulichkeit und Integrität Fazit Funk-LAN (WLAN) Einführung Technische Grundlagen WLAN-Sicherheitsprobleme Einbindung eines WLAN in die Netztopologie WEP im Überblick WEP-Authentifikation WEP-Integrität WEP-Vertraulichkeit Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen Weiterentwicklungen des Standards X-FrameworkundEAP TKIP Bluetooth Einordnung und Abgrenzung Technische Grundlagen Sicherheitsarchitektur Schlüsselmanagement Authentifikation Bluetooth-Sicherheitsprobleme FutureNet Entwicklungsstufen Vom Informations- zum Wissensmanagement Next Generation Networks 875 Literaturverzeichnis 881 Glossar 897 Index 905

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