Vorlesung 5

Ist ein kryptographisches Verfahren.

Ergebnis ist eine Zahl, die zu einer Nachricht berechnet wird und folgende Eigenschaften aufweist:

• Wird aufgrund einer eindeutigen Rechenvorschrift so berechnet, dass mit hoher Sicherheit andere

Daten zu einer anderen Signatur führen.

• Basiert auf einem Schlüssel, wobei verschiedene Schlüssel stets verschiedene Werte produzieren

-Basiert auf dem Public-Key-Verfahren.

(Public+Private vertauscht gegenüber der Verschlüsselung, d.h. ich kann mit Public „entschlüsseln“)

1. Integrität

2. Nachrichtenauthentizität

3. Verbindlichkeit

 Public-Key-Verfahren sind sehr langsam.

 Die digitale Signatur ist genauso groß wie die Nachricht.

 Die Authentizität des Public-Keys muss hergestellt werden.

Lösungen

 Hashing

• Die Nachricht wird gehasht und der Hash-Wert signiert (kann dann mit PubKey entschlüsselt werden).

• Wenn die Hashfunktion kollisionsresistent ist, dann übertragen sich die Eigenschaften des Hash auch auf

die Nachricht.

• Höhere Geschwindigkeit und geringe Größe der Signatur.

 Zertifizierungsstelle (Certification Authority)

• Bestätigt die Echtheit und Authentizität eines Public-Keys / stellt diesen bereit.

• Kann ein Unternehmen oder eine öffentliche Organisation / Regierungsstelle sein.

• Sollte auch unterstützen, dass öffentliche Schlüssel inaktiv werden.

• Die Zertifizierungsstelle sollte/muss sich ebenfalls authentifizieren!

1. Hashing Die Nachricht (z. B. ein Dokument) wird mit einer Hashfunktion (z. B. SHA-256) in einen Hashwert (eine Art Fingerabdruck) umgewandelt.

2. Signieren Der Hashwert wird mit dem privaten Schlüssel des Absenders verschlüsselt → das ergibt die digitale Signatur.

3. Versand Das Zertifikat + Signatur wird an den Empfänger gesendet und an die Daten gehängt.

4. Verifikation Der Empfänger:

   • berechnet selbst den Hash der empfangenen Nachricht

   • entschlüsselt die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders → ergibt den ursprünglichen Hash

   • Vergleicht beide Hashwerte:

     • Stimmen sie überein → Nachricht ist authentisch & unverändert

     • Stimmen sie nicht überein → Nachricht wurde verändert oder Signatur ist ungültig

Digital Signature Algorithm

Ist ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren zum Erzeugen von Signaturen.

Idee: diskrete Exponentiation ist leicht berechenbar, während für die Umkehrfunktion (den diskreten

Logarithmus) nur schwere Algorithmen (im Sinne der Komplexitätstheorie) bekannt sind.

DSS (Digital Signature Standard)

Enthielt zunächst nur den DSA, wurde dann erweitert um RSA und ECDSA(Übertragung des DSA auf elliptische Kurven)

Für Angreifer muss es hinreichend schwierig sein, den Schlüssel zu erraten oder zu berechnen(brechen).

Der private Schlüssel muss geheim gehalten werden.

Ist der private Schlüssel bekannt, so sind keine Sicherheitsziele mehr erreichbar!

-Schlüssellänge/-raum muss groß genug sein

-Schlüssel müssen zufällig, unabhängig und gleichverteilt gewählt werden.

-Vermeidung von schwachen Schlüssel, bei denen ein Berechnen effizient machbar ist (gleiche

Zeichenfolgen oder ähnliches).

Bereitstellung des öffentlichen Schlüssels kann über einen unsicheren Kanal erfolgen, jedoch ist die

Authentizität zu gewährleisten!

Zertifizierung des öffentlichen Schlüssels über Certification Authorities oder Trust Center.

Bereitstellung eines Tupels zur Person/Instanz P mit cert P ={data P ,pub P ,sig cert}

-Erst Nachricht signieren und dann

-Nachricht und Signatur gemeinsam verschlüsseln und übertragen.

-Verschlüsselung erfolgt symmetrisch, wobei parallel mittels asymmetrischer Verschlüsselung der

symmetrische Schlüssel einmalig übertragen wird.

-Vorteile der asymmetrischen (kein sicherer Kanal benötigt) und der symmetrischen Verschlüsselung

(Geschwindigkeit, kleinerer Schlüssel, weniger mathematische Angriffe) werden kombiniert!

-Diese Verfahren werden in der Praxis am häufigsten eingesetzt!

Problemstellung

Innerhalb einer Transaktion, deren Authentizität als Ganzes abzusichern ist, sind lediglich Teile der gesamten

Information für einen Partner zugänglich zu machen.

Lösung: Duale Signatur

Bei einer sicheren elektronischen Transaktion (SET) wird durch eine Duale Signatur sichergestellt, dass die beteiligten

Parteien ausschließlich die für sie benötigten Informationen zur SET erhalten.

Bei einer SET (Sichere elekt. Transaktion) wird durch eine Duale Signatur sichergestellt, dass die beteiligten Parteien

ausschließlich die für sie benötigten Informationen zur SET erhalten.

Beispiel: Online-Warenverkauf

 Händler erhält Informationen zur Kundenbestellung (Kunde, Produkt, Preis)  data1

 Bank erhält Informationen zu Finanztransaktion (Kontodaten, Betrag)  data2

 DS = signatur(privateKey,hash(hash(data1) || hash(data2)))

 Der Händler erhält nun data1 und hash(data2), die Bank erhält data2 und hash(data1).

 beide Parteien können die Gültigkeit der Signatur überprüfen!

-Nur Hash-Key speichern und diesen dann auch schützen (vor fremden Zugriff)

-Ergänzen eines „Salt-Strings“ – dieser kann im Klartext zum Passwort gespeichert werden und

sollte stets variieren  keine „Rainbow-Listen“ möglich

-Hash-Algorithmen bzw. „Login“ gezielt verlangsamen, bspw. durch Mehrfach-Hashing und dabei

den Schlüssel immer wieder mit einfließen lassen (PKDF2/Password Based Key Derivation Func.2)

 Nie signifikante Teile aus einem Wörterbuch und nie zu kurz (so lang wie möglich!)

 Gute Mischung aus Buchstaben (groß/klein), Zahlen und Sonderzeichen

 Nie weitergeben, keine Mehrfachverwendung

 Regelmäßig (alle n-Jahre?) ändern, spätestens nach dem potentiellen Kompromittieren

 Verwendung von Passwortsafes und von generierten Passwörtern

 sehr lange Passwörter erzeugen lassen!

MD5

SHA-1

SHA-2

SHA-3

bcrypt

 Hash Algorithmus/Verfahren wird nicht betrachtet, lediglich die Hash-Länge (n)

 Pre-Image: Hash vorgeben und Klartext „raten“ sowie dann prüfen (Prob.= 2 -n)

 Geburtstagsangriff/Kollision: Erzeugen von zwei großen Mengen (echte Hashes und selbst erstellte) und

Suche nach Kollisionen (Prob.= 2 -n/2)

 Differenzielle Kryptoanalyse: Untersuchung von Klartext- und Hash-Differenzen um Kollisionen

(= Einstiegspunkte) zu finden. Erweiterungen hierzu:

• Boomerang Attack: hier werden zwei Kollisionen miteinander verbunden

• Rebound Attack: Nimmt Meet-in-the-middle (s.u.) noch hinzu

 Meet-in-the-middle: Der Klartext wird in zwei Hälften geteilt, die zweite Hälfte wird immer wieder variiert

und die Zeichenkette gehasht  Kollisionen für Angriffspunkt finden

 Sicherheitslücken in Online-Systemen (Shops, Foren, CMS) oder Web-Technologien (Cross Site

Scripting etc.)

 Lokale Speicherung an unsicheren Orten (Browser  Masterpasswort!, Temp-Verzeichnissen).

Dann besser: verschleiert in der Geldbörse!

 Indiz für schwache Speicherung: Wenn man sich sein bestehendes Passwort zusenden lassen

kann (egal wie, ob E-Mail oder Sealer)

 Mitlesen von Masterpasswörtern von Passworttresoren

Sprich: Spionagesoftware und Viren

 Geklaut

Bspw. per Phishing

 Geraten

Bspw. per ssh-Scan

 Ausspioniert

Bspw. per Keylogger oder Sniffer

 Gehackt

Bspw. per Entschlüsseln