Benutzer:Felix/SWT

Grundlagen

http://swt.cs.tu-berlin.de/lehre/saswt/index.html/vortraege/041021.pdf

• Vertrauenswürdigkeit (Dependability) nach Laprie:
  • Eigenschaften:
    • Availability: Verfügbarkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt
    • Reliability: Zuverlässigkeit über ein bestimmtes Zeitintervall
    • Safety: Sicherheit in Bezug auf Leib und Leben
    • Confidentiality (Vertraulichkeit)
    • Integrity (Integrität)
    • Maintainability (Wartbarkeit)
  • Mittel (means):
    • Fault Prevention, Vermeidung
    • Fault Removal, Behebung
    • Fault Tolerance, Toleranz
    • Fault Forecasting, Vorhersage
  • Beeinträchtigung (Impairment)
    • Faults: konzeptuelle Fehler
    • Errors: durch Systemteil verursachter Fehler
    • Failures: manifestierter Fehler

• Safety vs Security
  • Security: Vor wem soll das System geschützt werden?
  • Trojanisches Pferd
    • Verdeckte Kanäle

• Angreifermodelle

Sicherheit in Einzelplatzrechnern

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• phyischer Schutz
  • Grundfunktionen
  • Probleme
  • Bsp Chipkarten
• logischer Schutz
  • Schutz vor...
  • Voraussetzung
  • Realisierung
  • Identifikation
    • eines Menschen
    • eines IT-Systems
    • zwischen IT-Systemen
  • Zugangskontrolle
  • Zugriffskontrolle
  • Viren
    • Arten
    • Schutzmaßnahmen
      • principle of least privilege
      • Digitale Signatur
      • Virenscanner
    • Viren vs Pferde
    • Restprobleme
      • Spezifikation
      • Nachweis der Korrektheit der Implementierung
      • verborgene Kanäle

Modellierungstechniken, Sicherheitsparadigmen

Beispiele

http://swt.cs.tu-berlin.de/lehre/saswt/index.html/vortraege/041102.pdf

http://swt.cs.tu-berlin.de/lehre/saswt/index.html/ausarbeitungen/041102.pdf

• DOS-Attacken
  • Syn-Flooding
  • Ping-Flooding
  • Mailbombing
• Man-In-The-Middle-Attacken
• Sniffing
• Spoofing
• Trojanische Pferde
• Viren
  • Sasser, Netsky, MyDoom, Sober.C
• Würmer
• Hoaxes

• Sicherheitslücken in Software
  • ebay
  • gmail
  • putty

• Risiken bei elektronischen Wahlen

Misuse Cases

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• Aufbau, basierend auf use-case-Modell, schwarz-weiß
• <<detects>>, <<prevents>>, <<includes>>, <<extends>>, <<mitigates>>, <<threatens>>, <<similar relationships>>
• trade-offs bei Schutzmaßnahmen
• Angriffsziele werden in Systemkontext eingefügt

Attack Trees

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• Aufbau: Wurzelknoten, andere Knoten, AND, OR, Werte für Angriffsarten, gestrichelte vs durchgezogene Linien
• vorher Ziele definieren, Möglichkeiten zum Erreichen der Ziele aufzeigen
• Bewertung von Angriffen
• Aspekte von Misuse Cases können anaylisiert werden

Multilevel Security

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• Klassifizierung von Daten (Sicherheitslevel + Compartment) und Benutzern
• Je nach Benutzertyp Zugriff auf bestimmte Datenklassen
• Aufbau
• Informationsfluss bottom-up
• Herangehensweisen: Datensicherheit vs Datenintegrität
• BLP:
  • Paradigmen:
    • No-read-up
    • No-write-down
  • Pros:
    • Einfach zu implementieren mit „ReferenceMonitor“
    • Das Funktionieren ist einfach zu verifizieren
  • Cons:
    • Behandelt nicht Erzeugung und Zerstörung von Objekten
    • Beim Heruntersetzen der Klassifikation verwundbar
    • Praktische Probleme mit geteilten Systemkomponenten
  • praktische Umsetzung in
    • Software (Reference Monitor, MAC) oder
    • Hardware (Pumpe, Replikation)
  • System Z
    • Tranquility Property (starke, schwache)
      • high water mark principle
      • Systemkomponenten als trusted objects
  • Trusted Computing Base
    • Eigenschaften
    • Aufbau
  • Rückmeldung: blind write up
  • unklare Klassifizierung
    • Temporärer Bedarf eines Upgrades
    • Inhomogene Objekte
    • Downgradevon Teilen
    • Zusammenfassungen / Einzelobjekte.
  • Mehrfachinstanzierung
    • Probleme
    • Cover Story
  • Verdeckte Kanäle
    • storage- / timing channel
    • Steganographie
    • Gegenmaßnahmen
  • Viren

• BIBA
  • Konzentration auf Integrität
  • low water mark modell
    • subject low water mark
    • object low water mark
  • Kritik

Mehrseitige Sicherheit

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Kryptographie

Historisches

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• Cäsar-Verschlüsselung
• Vigenere-Verschlüsselung
• homophones Substitutionsverfahren
• one-time pad (Vernam-Chiffre)
• Enigma

Systematik zur Klassifikation der Verfahren

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• Zweck: Konzelation vs Authentifikation
• Schlüsselverteilung
• Sicherheitsgrad
• beschränkte Algorithmen vs öffentliche Algorithmen

Primzahlenzerlegung, Komplexitätstheorie

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• Primzahlen: Generierung vs Faktorisierung
• Komplexitätstheorie: p, np
• one-way-Funktionen
• Primzahlentests: Sieb des Eratosthenes
• Verfahren zur Primzahlengenerierung
• Primzahlen-Theorem
• Faktorisierung: Trial Division
• Quanten-Computer: Shore Algorhitmus
• DNA-Computer
• Schlüssellängen

s 2-mod-n Pseudozufallsbitfolgengenerator

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• Restklassen
• Zufallsbitfolgen
• Pseudozufallsbitfolgen
• Pseudozufallsbitfolgengenerator
  • Funktionsweise
  • Eigenschaften (3)
• s2mod n Pseudozufallsbitfolgengenerator
  • Funktionsweise
  • Symmetrisches Konzelationsprinzip
    • Funktionsweise
  • Asymmetrisches Konzelationsprinzip
    • Funktionsweise
  • Chinesischer Restealgorithmus
  • Angriffe
    • aktiv
    • passiv
  • Einordnung in Kryptographieklassen

GMR

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• Einordnung
• Schlüsselverteilung
• Grundlegendes
  • Authentifikation
  • Asymmetrische Schlüsselverteilung
  • kryptographisch stark
  • Angriffe
  • kollisionsresistente Permutationen

• Funktionsweise
  • Signaturfunktion, Testfunktion
  • Verifikation
  • vorgesehene Grundfunktionen

• Probleme
  • Referenzen
    • Kollisionen finden und Replay-Attacken möglich
    • Lösungen
      • zugelassene Referenzen bekannt geben
      • Binärreferenzbaum
  • Zwischenergebnisse
    • Lösung: präfixfreie Abbildung

• Vor- und Nachteile

RSA

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• Einordnung

• Algorithmus
  • zwei unabhängige, zufällige Primzahlen wählen: N=p*q
  • Eulersche Funktion
  • e: dazu teilerfremde Zahl > 1 wählen
  • d bestimmen

• asymmetrisch
  • N und e öffentlich
  • N und d geheim
  • Rest Abfall
  • jeder kann A eine verschlüsselte Nachricht schicken, aber nur A kann sie entschlüsseln

• symmetrisch
  • e, d und n geheim
  • A ver- und entschlüsselt mit e, n
  • B ver- und entschlüsselt mit d, n

• Authentifikation
  • Signatur mit geheimen Schlüssel
  • Verifizierung mit öffentlichem Schlüssel

• Angriffe
  • chosen ciphertext attack
  • chosen message attack

• Problem: multiplikative Struktur, oder genauer: RSA ist ein Homomorphismus bezüglich der Multiplikation
• Gegenmaßnahmen
  • indeterministiche Verschlüsselung
  • Zufügen von Redundanz
  • kollisionsresistente Hashfunktion auf Klartextblock anwenden und anhängen

DES

http://swt.cs.tu-berlin.de/lehre/saswt/index.html/vortraege/041207.pdf

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• Einordnung
• symmetrisch
• Transposition + Substitution
• Blockchiffre (64 bit)
• zählt zu Produktalgorithmen
• Feistel-Netzwerke

• DES-Funktionsweise
  • 16 Runden: 64 bit Klartext -> 64 bit Geheimtext mittels 56 bit Schlüssel
  • Entschlüsselung: gleicher Schlüssel, umgekehrte Verwendung der Rundenschlüssel
  • feste Ein- und Ausgangspermutation
  • Aufbau einer Runde: S-Box, P-Box,

• Bewertung:
  • Shannon-Kriterien (Konfusion, Diffusion)
  • Kerckhoff-Prinzip (Offenlegung)
  • Lawineneffekt

• Angriffe:
  • Brute-Force
  • differenzielle Kryptoanalyse (adaptive chosen plaintext attack)
  • lineare Kryptoanalyse

• DES verstärken:
  • whitening

• Nachfolger:
  • Triple-DES
  • AES

Block- und Stromchiffren

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• Blockchiffre
  • deterministisch
  • indeterministisch
• Stromchiffre
• synchron
• selbstsynchornisierend

• Electronic Codebook
  • einfaches Aufteilen in Blöcke
  • Verschlüsseln der Blöcke

• Cipher Block Chaining
  • Aufteilen der Blöcke
  • Vor dem Verschlüsseln wird der vorherige Schlüsseltext modular addiert
  • beim Entschlüsseln den vorherigen Schlüsseltext subtrahieren

• Propating Cypher Block Chaining
  • wie CBC, jedoch wird der vorherige Klartextblock mit vorherigem Schlüsseltext verkettet und dann addiert
  • Entschlüsselung dann analog mit Substraktion

• Cypher Feedback
  • Inhalt eines Schieberegisters wird mit der Blockchiffre verschlüsselt
  • Ergebnis der Blockchiffre kann einer Auswahl unterzogen werden und wird dann auf den Klartext addiert
  • Schlüsseltext wird in Schieberegister geschoben
  • der Entschlüssler erzeugt nach demselben Verfahren den gleichen pseudozufälligen Bitstrom und substrahiert ihn vom Schlüsseltext

• Output Feedback
  • wie Cypher Feedback
  • jedoch wird nicht der Schlüsseltext sondern das Ergebnis der Blockverschlüsselung ins Schieberegister rücküberführt

• Optimized Cypher Feedback
  • Kombination von CFB und OFB: sowohl Schlüsseltext als auch Ergebnis der Blockverschlüsselung ins Schieberegister
  • Kombination durch eine beliebige Funktion

• Für alle Arten Vorteile, Nachteile, Eigenschaften

• kollisionsresistente Hash-Funktionen

Quantenkryptographie

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• Grundlage: Polarisation von Photonen

• BB84
  • Ablauf:
    • A: Erzeugung einer zufälligen Bitsequenz und Senden der Sequenz an B
    • B wählt zufällig Filter und misst damit die Sequenz
    • B sendet A die Fiterwahl
    • A sendet die Position der Übereinstimmungen zurück
    • Übereinstimmungen := Schlüssel

• • Angriffspunkte
    • Intercept & Resend
    • Beamsplitting
    • Kohärenter Angriff

• EPR

• Probleme
  • keine Verstärkung der Signale möglich
  • fehlerhafte Übertragung
  • langsam

//TODO: Ausarbeitung fehlt -> in den Folien ist alles sehr sehr knapp