Informationssicherheit 1

Prüfungsinfo

  • Ohne Unterlagen, ohne Rechner
  • Stoff mit Selbststudium!
  • Praktischer Teil mit Notebook (Windows, Wireshark, Crypttool)
  • Lernkontrolle-Account (Mobile-Quiz)
  • Eigenes Zertifikat

Vorgehen

  • Zeitplan erstellen
  • Skript durcharbeiten (mit Videos)
  • Beispielprüfungen lösen
  • Lernkontrollen
  • Vorbesprechung: 18.07.16 10:10-11:50, 3.008
  • Selbststudium:
    • Whatsapp
    • Kryptografische Verfahren (78 S.)

Unterlagen

  • Ebooks
    • Wolfgang Ertel, Angewandte Kryptographie, Hanser, 2012
    • Jörg Schwenk, Sicherheit und Kryptographie im Internet, Springer Fachmedien Wiesbaden, 2014

(eins von beiden)

Vorbesprechung 19.07.16

Problematik Root CA: Root-Zertifikate sind Self-signed (signiert von sich selbst). Es dürfen nicht irgendwelche Root-CA importiert werden. Der "zweite" Kanal basiert auf Vertrauen, z.B. dass Microsoft gültige Zertifikate in Windows mitliefert

Wie Entscheided der Browser, wo Zertifikate abgelegt werden? (Zertifizierungsstellen, Personen, Server) - Wenn self-signed, ist es CA - Extension Basic-Constraints: CA auf "true"

Public-Key Pinning Browser speichert Public-Key einer Domain. Bei einem gefälschten Zertifikat (z.B. Phishing-Seite) wird es nicht angenommen Problem, wenn Website Zertifikat ändern. Lösung: Zusätzlich Public-Key einer Intermediate CA angeben, womit das neue Zertifikat signiert wird.

Veracrypt-Passwort sollte 20 Zeichen lang sein, um 128bit zu erreichen. Dieses Passwort wird dann benutzt, um das eigentliche Passwort der Festplatten-Verschlüsselung symmetrisch zu verschlüsseln

Arp-Spoofing fällt schon unter den Virentatbestand (ändern des ARP-Caches)

Selbststudium BSI: - Man sollte die Fragen beantworten können, wenn "man den Bericht gelesen hat" - Kann grundsätzlich sein, wie z.B. "Wie viele Seiten (ca) hat das Dokument" - Einleitung und Management Summary sicher verstehen - Am wichtigsten: "Was steht da drin"

Kerberos - Nicht im Detail kennen - Was ist speziell? "Challenge" ist die Zeit -> Zeitsynchronisation - Schwachstelle: Der Master-Key ist "nur" ein Hash des Windows-Passworts - Übertragung des Chiffres E(time, Masterkey) ist nicht verschlüsselt. Damit kann eine Offline Brute-Force-Attacke durchgeführt werden - Sicherer: z.B. Smartcard

PGP - Aufgabe zu PGP wird kommen (Danke Patrick!) - Unterschied zu CA: Schlüssel werden von anderen Teilnehmern unterschrieben

Null-Encryption (TLS) - Schlüsselaustausch wird gemacht, aber die Datenpakete werden im Klartext übertragen - Gut zum testen, aber Gefahr, wenn ein Attacker ein Downgrade auf Null-Encryption machen kann

Praxis-Teil - Kommt wahrscheinlich Aufgabe zu Proxy, Stichwort TLS-Traffic sniffen (zumindest konzeptionell) - Mit eigenem Zertifikat muss signiert und verschlüsselt werden können

Vorlesung 1 - Begriffe / Risk-Management

  • Folie 6
    • Confidentiality (auch Privacy)
    • Integrity (Echtheit)
    • Availability
    • Kurz: CIA

cia

  • Chat: Management - Welches sind die wichtigsten Aufgaben eines Managers
    • Planung
    • Unterstützung der Realisierung
    • Kontrolle
    • Korrektur

cia

  • Bedrohung (Threat): Umstand, durch den ein Schaden entstehen kann
  • Schwachstelle (Vulnerability): Eine Schwachstelle (organisatorisch oder technisch), die durch eine Bedrohung ausgenutzt werden kann, dann wird es eine Gefährdung

  • Gefährdung (Applied Threat): Eine Bedrohung, die durch eine Schwachstelle auf ein Objekt einwirkt

  • National Vulnerability Database (NVT)

    • Von NIST (National Institute of Standards and Technology)
    • CPE (Common Platform Enumeration): Identifiziert Objekte
    • CVSS (Common Vulnerability Scoring System): Schwachstellen bewerten
    • CVE: Common Vulnerabilities and Exposures
    • Exposure: Nicht eine universelle Schwachstelle in einem System, aber es können Informationen gesammelt werden, um einen Exploit zu vereinfachen

  • Annulaized Failure Rate (AFT)

Vorlesung 2 - Standards

  • Standard Zusammenfassung

    • ISO: Kostenpflichtig, Glossar ist kurz
    • NIST Glossary: 222 Seiten, Gratis, sehr formal
    • RFC 4949 Internet Glossary: Gratis, sehr ausführlich (365 Seiten), sehr "open-source" Mentalität (bsp. Definition Hacker)
    • RFCs und BSI-Standards sind kostenlos, ANSI, IEEE und ISO nicht
    • Jeder kann RFCs einreichen, nur nationale Gremien können ISO einreichen

  • Gründe für Zertifizierungen

    • Auszeichnung (Gütesiegel)
    • Best Practice Bestätigung
    • Unabhängige Prüfung
    • Internes Kontrollsystem

  • Folie 2
    De-facto Standards beispiele: ASCII (später ANSI standard), Ethernet (später IEEE-Standard), SQL

  • Chat: Wozu nutzen wir Standards?

    • Kompatibilität gewährleisten
    • Markterweiterung
      • Differenzieren gegenüber Mitbewerber (z.B.Autoindustrie)
    • Kundenanforderung
    • Unabhängige Prüfung (Zertifizierung)
    • Bessere Qualität
    • Auszeichnung (Gütesiegel)

  • Folie 5
    JTC: Joint Technical Committee

  • IEEE

    • Jedermann kann teilnehmen
    • Wer an genug Sitzungen teilgenommen hat, ist stimmberechtigt

  • Begriffe

    • MUST, REQUIRED, SHALL sind zwingend
    • SHOULD, RECOMMEND kann mit "guten Gründen" weggelassen werden
    • MAY, OPTIONAL ist Optional

  • Folie 25

    • 27000 gibt eine Übersicht der ISMS Standards (26 Seiten)
    • 27001 gibt an, wie das ISMS aussehen soll
    • 27002 gibt best practises für die Umsetzung an
    • 27006: Diese Anforderungen müssen von Auditors erfüllt werden, damit sie andere mit 27001 zertifizieren können

  • Folie 27:

    • iso 27001 gilt nicht nur für IT-Systeme, sondern für Firmeninformation allgemein
    • definiert auch Prozesse (zb. Changemanagement)

  • Folie 36: Unterschied 27001 vs. 27002

    • 27001: Sagt was zu tun ist und was die Norm ist
    • 27002: Sagt was wie zu tun ist mit Umsetzungshinweisen

Vorlesung 3 - Gefährdungen

Notizen Referat Hyppönen

  • Job war früher "Computer sichern"
  • Ist zu einem sichern "der Gesellschaft" geworden, da alles af Computern läuft
  • Mit einem Netzwerk, das gross genug ist, ist es fast umöglich, es komplett zu beschützen
  • Viren und co. werden von kriminellen Organisationen gschrieben
  • Angreifer verschieben Server ständig in der Welt, was ausnutzt, dass überall andere Rechte gelten
  • Angriffe von staatlichen Organisationen
  • Hacktivismus: Angriffe aus politischer Motivation
    • Z.b. Attacke auf Sony von Nordkorea aus wegen Film

Vorlesung 4 - Massnahmen / Informationsquellen

  • Folie 8:
    Personal Firewall hat Kopplung zu den Applikationen (kann auch Applikationen unterscheiden)

  • Folie 12:
    Same origin policy: zb. nur Anfragen von einem bestimmten Server erlauben

  • Folie 19:
    Bei biologischen Merkmalen gibt es immer Fehlerraten: Wie viel Toleranz hat die Software?

  • JUST-Culture

    • Heisst auch, Regeln u.U zu brechen (eigene Entscheidungen treffen)
    • Fehler / Misstände melden

Vorlesung 5 - Cryptobasics

  • Folie 9:
    Ansatz: LSB des Host-Images mit MSB des Covert-Images ersetzen.

  • Folie 17:
    Chat: Überprüfen, ob man den richtigen Schlüssel hat: Zb. mit Dictionary abgleichen, Meta-Informationen prüfen, Ethernet-Checksums (grundsätzl.: Ist der Test "sinnvoll"?)

Note

Siehe auch: https://www.khanacademy.org/computing/computer-science/cryptography/crypt/v/intro-to-cryptography

  • Folie 23: Chat:
    Kein "e" im Text

  • Folie 28: Chat

    • Würfelzeichen:
    • Buchstaben

  • Folie 32:
    "Welcome to all Workshop Participants"

  • Folie 47:
    mögliche Schlüssel =

  • Folie 51:
    zb. häufigstes Zeichen suchen und annehmen, dass es "e" ist

  • Folie 55: Vigenere
    Jeder Buchstabe wird mit einer anderen Anzahl verschoben

  • Folie 60:
    Geheimcode wird immer wiederholt. Wenn man die länge kennt, ist zb. jedes 6te Zeichen gleich weit verschoben, kann man jedes 6te Zeichen analysieren (wieder mit verteilung)

  • Folie 63:
    Lösung: WOPK...

  • Folie 67:
    XOR-Verknüpfungen

Vorlesung 6 - Encryption

  • Folie 6
    • A5/1 hat geheimen Algorithmus (security by obscurity), wurde aber schnell geknackt
  • Folie 9
    • Plaintext XOR Cipher Stream = Ciphertext
    • Ciphertext XOR Cipher Stream = Plaintext
    • Problem: Takt muss exakt stimmen
    • PRNG generiert aus kurzer Zeichenfolge einen pseudo-zufälligen Cipher-Stream
  • Folie 11
    • mögliche Zustände, d.h spätestens dann wiederholt es sich
    • Problem mit 0-Folge
  • Chat Folie 12
    • Immer 1., 2. und letztes Bit XOR
    • Max. Länge
  • Folie 14
    • Reihe X korreliert mit Output -> Attacke möglich
  • Folie 18
    • IV: Initalisierungsvektor (beiden bekannt)
    • Braucht mit Brute-force nur noch Möglichkeiten
  • Chat Folie 20
    • Hex: 4 bit
    • Base64: 6 bit
    • Ziffern: 3.3 bit
    • Alphabet:
    • Alphabet & Ziffern:
    • In der Praxis sind die Zeichen aber nicht zufällig gewählt, der Informationsgehalt ist also wesentlich geringer

Vorlesung 7 - Asymmetric Encryption

Vorlesung 8 - Digital Signatures

  • Folie 2
    • Authenticity: Person ist die, wofür sie sich ausgibt
  • Folie 4
    • "to hash": Etwas zerhacken
    • Bildet Daten variable Länge in ein Code fixer Länge ab
    • -> Verschiedene Meldungen führen auf denselben Hash
    • Auch MDC (Modification Detection Code), oder Message Digest (MD)
    • Einweg-Funktion, zurückrechnen darf nicht möglich sein
    • Hash wird verschlüsselt -> Keyed Hash
    • MAC: Message Authentication Code
    • Idee Signaturen: Hash mit private key verschlüsseln, der Empfänger entschlüsselt mit public key (beweist Authentizität)
  • Folie 10
    • Komplexität: , beide Hashes können einzeln angegriffen werden
  • Folie 13
    • In gefälschten Meldungen Zusatztext einfügen, bis gleicher Hash entsteht wie bei Ursprungsnachricht
  • Folie 32
    • Anforderungen:
      • Hohe Geschwindigkeit, aber nicht zu schnell
      • 1 Bit veränderung -> komplett anderer Hash
      • Kollisionen verhindern
    • Zu Programmen angebene Hashes
      • Schlechte Idee, weil auf der Website einfach der Hash ausgetauscht werden könnte
  • Folie 45
    • Links: Private key von Bob
    • Rechts: Public Key von Bob

Vorlesung 9 - Zertifikate und PKI

  • Chat Folie 5
    • MITM kreiert eigener Key und gaukelt Alice vor, es sei der der Bank
    • Alice verschlüsselt mit dem falschen Key, MITM kann es lesen
    • MITM verschlüsselt mit dem echten Key der Bank und schickt es weiter (und umgekehrt)
  • Folie 9
    • Fingerprint ist Hash des Public Keys
  • Folie 15
    • PGP-Code wurde auf Bücher gedruckt und exportiert (dank Meinungsfreiheit in den USA)
  • Chat Folie 16
    • not everyone knows 50 other people (some are not mutually exclusive)

  • Folie 32

    • Codierung in Base64 für 6-Bit ASCII Darstellung
    • pem: Darstellbarer text (ASCII 6-bit)

    CryptoBasics Zusammenfassung

Vorlesung 10 - TLS/SSL

  • Folie 2 Chat
    • "High Performance" ist Werbespruch, Zertifikat hat nichts mit der Performance zu tun
    • Bob erhält nicht eine "Kopie" des Certs, nur ein signierter Public Key
  • Folie 7
    • Signer ist die CA
    • CA signiert Public-Key des Servers
  • TLS Handshake - Folie 15
    • Key Exchange
      • Client schickt zufallszahl + cipher list
      • Server antwortet mit gewünschtem Cipher + Certificate + Session ID
      • Client prüft Cert
      • Client bildet aus allen Zufallszahlen einen "Master Key" und schickt ihn verschlüsselt zum Server
      • Server und Client haben nun gemeinsamen Symmetric key
      • ChangeSipherSpec: Wechseln von asymmetrisch zu symmetrischer Verschlüsselung
    • Encrypted Session
      • Server und Client benutzen Symmetric Key
    • Mehr Infos: https://sites.google.com/site/tlsssloverview/handshake-process
  • Folie 18 - TLS Resume
    • Session Resume: Die Session ID ernet verwenden
    • Server und Client benutzen wieder den gleichen Master Key
  • Folie 19 - False Start
    • Die Daten schon schicken, bevor das letzte Ack vom Server empfangen wird
  • Folie 24 - Ephemeral DH
    • Ephemeral: "flüchtig"
    • Alle Diffie-Hellmann Ciphers benutzen solche "flüchtigen" Schlüssel
    • "DHE": Diffie Hellmann Ephemeral
    • Für jede Verbindung wird ein neues Secret ausgehandelt
    • ohne "Ephemeral" würde DH immer dasselbe Secret zwischen gleichem Client und Server ausgehandelt
    • https://tls.mbed.org/kb/cryptography/ephemeral-diffie-hellman
  • Folie 29
    • Client sendet beim Client Hello seine Session ID mit
  • Folie 34
    • Nachteil MAC (Hash): Bei Brute-Force theoretischein Nachteil, aber hier ist er mit dem Key verschlüsselt, daher kein Problem
  • Chat Folie 37
    • Chrome: chrome://flags
    • Firefox: about:config - security.tls
  • Folie 40 - Proxies
    • Proxy baut Verbindung zum Server auf, und anschliessend mit eigenem Zertifikat zum Client
    • Auf dem Client muss das Proxy-Zertifikat trusted sein (Root CA installiert)
  • Chat Folie 43
    • MitM ist SSL-Proxy
  • Folie 47 - Perfect Forward Secrecy
    • Verhindert, dass alte Verbindungem im Nachhinein noch entschlüsselt werden können
    • DH: Client und Server generieren einen shared key, ohne ihn je zu übertragen
  • Folie 57 - Certificate Pinning

Vorlesung 11 - IAM

  • AAA*
    • Identification: User gibt sich für jemanden aus
    • Authentication: Beweis, dass der User der ist, wofür er sich ausgibt
    • Authorization: Was der User darf und was nicht
    • Accounting: Abrechnung für das, was der User macht ("Logging")
  • Authentication
    • What you know (Password)
    • What you have (Token, Scratch list, Certificate)
    • What you are (Fingerprint, Iris, ...)
      • Fingerprint, Iris scan fälschbar
      • Gesichts- und Stimmen-Erkennung unzuverlässig
      • Sehr sicher ist Retina-Scan
  • Folie 5
    • Die grüne Schwelle ist die Einstellung des Sensors
    • Je schwächer man sie einstellt, desto weniger Fehler gibt es bei berechtigten User, aber desto höher ist die "False Acceptance Rate"
    • Je grösser der Abstand der beiden Kurven, desto besser
    • Verbesserung durch Kombination mehrerer Sensoren
  • Rainbow-Tables: Vorberechnete Tabelle von Hashes
  • Salt hilft nicht gegen Dictionary-Attacks, da die Hashes einfach mit dem Salt berechnet werden
  • Challenge / Response
    • Nonce: Einmaliger Wert (nicht zwingend zufällig)
    • : User Nonce
    • User und beide Nonces werden mit dem Passwort gehasht (=MAC, Message Authentication Code)
    • MAC wird mit User Nonce übertragen
  • C / R mit Digital Signatures
    • Der Hash wird signiert mit dem Private key und überprüft mit dem Public key

Vorlesung 12 - File and Disk Encryption

  • Veracrypt
    • Password wird tausende Male gehasht, damit Angriffe erschwert werden
    • Hidden Volume (Folie 34):
      • Normales Volume wird mit Zufallsdaten initialisiert
      • Encrypted Data wird von links aufgefüllt, es ist aber nicht ersichtlich, wie viele Bytes belegt sind
      • Hidden Volume wird auch von links aufgefüllt, es ist also auch nicht ersichtlicht, dass es ein hidden volume gibt, da alles zufällig aussieht
      • Gefahr, wenn zuviele Daten in normales Volume geschrieben werden, da es nicht erkennen kann, wann es das hidden Volume überschreibt
  • Zielsetzung Disk Encryption:
    • Verschlüsselung
    • Schnelle Verschlüsselung / Entschlüsselung (mit CPU-Beschleunigung heute ca. 20 Gbit/s)
    • Möglichst kleiner Overhead (zusätzliche Daten)
  • Man nimmt an, dass ein Angreifer
    • ständig Zugriff auf die Rohdaten der Harddisk hat
    • Sehen, welche Bytes welche Verschlüsselung ergeben (known-Plaintext)
    • noch nicht benutzte Sektoren entschlüsselt werden können
  • Jeder Sektor muss unabhängig verschlüsselt und entschlüsselt werden können (jeder Sektor eigener Initialisierungsvektor, normalerweise aus Sektornummer)
  • Stream-Cipher nicht geeignet: Schlüsselstrom wiederholt sich irgendwann. Dann können zwei Ciphers miteinander XORed werden und man erhält den Klartext. So müssten nur zwei verschiedene Ciphers eines gleichen Blocks verglichen werden
  • CBC-based Encryption
    • 1 Sektor: 512B
    • Pro Vorgang 16 Byte (128bit) verschlüsseln
    • 512 / 16 = 32 blocks, die verschlüsselt werden
    • Für den ersten Block wird der IV verwendet (aus Sektornr)
    • Unterschied in IVs ist Unterschied in beiden ersten Klartexten
    • Attacke basiert auf zwei gleiche Ciphertext-Blöcke
    • Folie 46:
    • Festplatte müsste 256 Exabyte gross sein, damit p=50%, dass zwei Blöcke identisch sind
    • Watermarking: Eine Datei verschlüsseln und nachweisen, dass diese auf der verschlüsselten Platte liegt
      • Durch geschicktes wählen des Plaintexts wird der este und zweite Block den gleichen Ciphertext ergeben
      • Gegenmassnahme: IV ist geheim (z.B. abgeleitet aus Schlüssel)
    • Data Modification leak: Bei einer Änderung in einem Sektor ändert sich der Rest des Sektors ab der veränderten Stelle. So können auch hidden Volumes erkannt werden
    • Veränderung des Ciphers macht den Plaintext unbrauchbar
    • Movable Cipher Blocks: Bei Verschiebung in nichtallozierter Bereich kann alles ausser der erste Block entschlüsselt werden
  • XTS-AES
    • x hängt ab von Sektornr. i und die Position im Block j
    • Zwei AES-Schlüssel
    • Maske ist für jeden Block anders
    • Padding im letzten Block eines Sektors ist der Ciphertext des vorletzten Blocks, es muss nur noch Cipher der Länge der letzten Plaintext-Bytes gespeichert werden -> Der Cipher ist genau gleich lang wie der Plaintext (Ciphertext Stealing)
    • XTS-AES Standard ausser bei Bitlocker
    • Schwachstelle: AES-Schlüssel ist irgendwo im RAM (aus Performancegründen)
  • Password-Wechsel

Vorlesung 13 - Secure Email

  • Motivation
    • Signatur gegen Phishing / Spam
    • Verschlüsselung gegen Spionage / Privatssphäre schützen
  • MIME
    • E-Mail beruht auf 7-bit ASCII
    • Um anhänge zu übertragen (Binary-Data), wird MIME verwendet, um anzugeben, welcher Datentyp es ist, und das File wird Base64-Encoded übertragen
  • S/MIME - Secure MIME Signatur
    • Signatur ist ein weiterer MIME-Block
    • Der Content-Type der Mail ist multipart/signed
    • PKCS7-File (binär) wird als Base64 übertrage
    • Signiert (gehasht) wird zwischen den Boundary-Strings der message
    • Für Signierte Mails mit Anhängen wird im Message-Teil ein weiterer Boundary-String verwendet. Der Hash geht dann über die Message und den Anhang
    • Mehrere Signaturen theoretisch möglich
    • Nachteil: Grosse E-Mails, da Zertifikat immer mitgesendet wird
    • Gefahr, wenn MTAs die MIME-Header ändern oder Ein Encoding in ein anderes konvertiert. Dann wird die Signatur ungültig
    • Outlook kann auch die ganze Mail in den PKCS-Container verpacken, dann ist kein Clear-text beim Empfänger mehr sichtbar
  • S/MIME Encryption
    • Daten werden in einen "Envelope" eingepackt
    • Verschlüsselter Inhalt ist in encryptedContentInfo - encryptedContent
    • Wenn nicht signiert wird, müssen keine Zertifikate übertragen werden (aber Verschlüsselung alleine nicht empfohlen)
    • Hybride Verschlüsselung
      • Nachricht Symmetrisch verschlüsseln mit zufälligem Key
      • Key wird mit Public Key(s) verschlüsselt (für jeden Empfänger) - auch dem eigenen! Sonst können eigene E-Mails nicht mehr gelesen werden
      • Verschlüsselte Key in recipientInfo übertragen
    • Nachteil:
      • Man braucht Schlüssel von allen Empfängern
      • Keine globalen Verzeichnisdienste (wie Keyserver bei PGP)
    • Signieren, dann verschlüsseln
      • Nachricht in PKCS-Container verpackt und signiert
      • Dieser MIME-Block wird verschlüsselt
    • Verschlüsseln, dann signieren
      • Verschlüsselte Daten in MIME-Block wird verschlüsselt
      • Vorteil: Signatur kann geprüft werden vor der Entschlüsselung
    • Die meisten Tools verwenden signieren, dann verschlüsseln
  • Ein Zertifikat kann auch für mehrere Mail-Adressen gelten (über Subject Alternative Name)
  • Ein Zertifikat zum Signieren sollte nur einmal existieren
  • Ein Zertifikat zum Verschlüsseln sollte backuped sein, sonst kann bei Verlust die ganze Mail-Korrespondenz nicht mehr gelesen werden