Kryptologie

FortbildungPL Speyer

14. - 15.03.2011

Programm Montag, 14.03.201109:45 Begrüßung und Organisatorisches

10:00 – 12:30 Einführung in die Thematik; Historische Verfahren I

--- Mittagessen, Schlüsselausgabe ab 13:00 Uhr im I-Punkt ---

14:00 – 15:30 Historische Verfahren II; Kriterien guter kryptographischer Verfahren

--- Kaffeepause ---

16:00 - 17:30 Aktuelle symmetrische Verfahren (Rijndael (AES))Einwegfunktionen und ihre Anwendung

--- Abendessen ---

Programm Dienstag, 15.03.2011bis 09:00 Schlüsselabgabe im I-Punkt

09:00 – 10:30 Aktuelle asymmetrische Verfahren (RSA)

--- Kaffeepause ---

11:00 – 12:30 Aktuelle asymmetrische Verfahren (RSA)

--- Mittagspause ---

13:30 – 15:00 Anwendungsmöglichkeiten von public-key-VerfahrenSicherer Email-Verkehr mit GnuPG

--- Kaffeepause ---

15:30 - 17:00 Mechanismen zur Schlüsselvergabe, keysigning-party

ca. 17.00 Ende der Veranstaltung

Was ist Kryptologie?● griech.: kryptós = geheim● Kryptographie:

Lehre von der Verschlüsselung● Kryptoanalyse:

Analyse und Bewertung der Sicherheit von Kryptoverfahren gegen unbefugte Angriffe

Sicherheitsprobleme bei Kommunikationsvorgängen

● Welche Sicherheitsprobleme gibt es bei (nicht elektronischer) Kommunikation im Alltag?– direktes Gespräch– Briefpost– Verträge– Telefonat (Internet-Telefonie)

Sicherheitsprobleme bei Kommunikationsvorgängen

● elektronische Kommunikation– Chat– E-Mail– Online-Banking– E-Vote– Online-Shopping (Bankverbindung, Kreditkarte)

Sicherheitsziele● Vertraulichkeit:

Die Nachricht kann nicht von dritten Personen gelesen werden.

● Integrität: Die Nachricht, die man erhält, ist von keiner dritten Person manipuliert worden.

● Authentizität: Die Nachricht, die man erhält, stammt wirklich von der Person, die als Absender angegeben ist.

● Verbindlichkeit:Der Urheber kann nachträglich nicht bestreiten, die Nachricht verfasst zu haben.

Begriffe

+ =GeheimtextSchlüsselKlartext

Verschlüsselung

KlartextGeheimtext

+Schlüssel

Entschlüsselung

Neuer Personalausweis

Urheber: Bundesministerium des Innern (Berlin)

Neuer Personalausweis● Scheckkartenformat● RFID-Chip mit PIN● biometriefähiges Passbild● optional: digitale Speicherung der Fingerabdrücke

des rechten und linken Zeigefingers– spezielle Lesegeräte stehen nur befugten Behörden zur Verfügung

● elektronischer Identitätsnachweis (eID) zur sicheren Online-Authentisierung am PC

● optional: qualifizierte elektronische Signatur (QES) auf den Chip (60€ - 80€ p.a.)

Elektronische FunktionenDer neue Personalausweis wird drei getrennte Funktionen bieten. Er ist● ein biometriegestütztes, elektronisches Personaldokument

(hoheitliche Funktion),● Träger eines elektronischen Identitätsnachweises

(elektronische Identität [eID]) sowie● Träger einer optionalen qualifizierten elektronischen Signatur

(QES) für die Nutzung von E-Government und E-Business.Das Protokoll dieser Funktionen wurde vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) entwickelt und ist in der Version 2.03 der Technischen Richtlinie BSI TR-03110 beschrieben.

Quelle: wikipedia

Kritik● Notwendigkeit?● CCC: Trojaner könnten Tastatureingaben bei Basis-Lesegerät

abhören(aber: für Einsatz der digitalen Signatur wäre Komfortleser Voraussetzung)

● eID: Staat übernimmt eine neue Schlüsselfunktion zwischen Konsumenten und Diensteanbietern durch Zertifikatausteilung und – entziehung

● Die politischen Rahmenbedingungen des nPA könnten sich jederzeit ändern

● Befürchtung: De-Anonymisierung des Internets durch nPA

De-Mail● Projekt der deutschen Bundesregierung in

Zusammenarbeit mit mehreren Dienstanbietern● Ziel: Verringerung der Austauschkosten für

Verwaltungen und Unternehmen● zertifizierte Provider werden hoheitlich tätig● Die sichere Kommunikation basiert im Wesentlichen auf

gegenseitig authentisierten und verschlüsselten Kommunikationskanälen

● Für die Eröffnung eines Benutzerkontos bei De-Mail müssen sich die Nutzer einmalig zuverlässig identifizieren lassen.

● <Vorname>.<Nachname>@<De-Mail-Provider>.de-mail.de

De-Mail● De-Mail

Der Versand ist gegen den Verlust der Vertraulichkeit und gegen Änderungen am Nachrichteninhalt und den Metadaten geschützt.

● De-Mail-EinschreibenDer Absender erhält zusätzlich qualifiziert signierte Bestätigungen, wann er die Nachricht verschickt hat und wann sie in das Postfach des Empfängers eingestellt wurde.

● Kritik:Datenschutz-Aspekte (Briefgeheimnis, Herausgabe von Zugangsdaten ohne richterliche Anordnung)

De-Mail● Fester Bestandteil von De-Mail soll eine

verpflichtende Authentifizierung sein. Eine Möglichkeit hierfür ist der Einsatz digitaler Zertifikate.

● S/MIME oder OpenPGP können zusätzlich durch den Nutzer für die Abbildung der Ende-zu-Ende-Sicherheit eingesetzt werden.

● Versand der Nachricht vom Absender an den De-Mail-ProviderWebbrowser: HTTP(S) E-Mail-Client: SMTP via TLS

● Integritätssicherung: Hashwert● Versandbestätigung: Hashwert und Zeitpunkt der Übermittlung

[Quelle: de.wikipedia.org]

Wegweiser durch die KryptologieVerfahrensarten

Substitutions-Verfahren

Kriterien guter Verfahren

Asymmetrische Verfahren

Anwendungsmöglichkeiten

Praktische Anwendung

Hintergründe

Sicherheitsinfrastruktur

Einweg-Funktion

Symmetrische Verfahren

polyalphabetischmonoalphabetisch

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

private / public key digitale Signatur

EMail – aber sicher!GnuPG

Schlüsselvergabe

Steganographie

Hash, Block-Chiffre, S-Box

keysigning party

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Steganographie● Kunst und Wissenschaft der verborgenen Speicherung

oder Übermittlung von Information● „Vertuschung“ von Information● Sicherheit:

Die Existenz der Botschaft fällt nicht auf● Anwendung z.B. „digitales Wasserzeichen“● Kryptographie:

Nicht die Nachricht als Ganzes, sondern nur ihr Inhalt ist verborgen

● Bsp.: steganographie.html

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Skytale

SkytaleSchlüssel

Vorteile

Angriff

● Durchmesser des Stabes

● einfach

● brute force

O MZ A

Caesar● Verschiebechiffre

KTA : A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

GTA : D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Klartext : K R Y P T O L O G I E

Geheimtext : N U B S W R O R J L H

AB AB mit Lsg

CaesarSchlüssel

Vorteil

Angriff

Bemerkungen

● Anzahl der Zeichen, um die rotiert wird

● einfach

● brute force (nur geringe Anzahl von Verschlüsselungsmöglichkeiten)

● monoalphabetisches Verfahren

● mehrfache Durchführung sinnlos

● Vorbereitung für Substitutionsverfahren, Vigenère-Verfahren

● Programmierprojekt (einfach)

Substitutionsverfahren

Wvi Xzvhzixsruuiv (zfxs zoh vrmuzxsvi Xzvhzi, Evihxsrvyfmth- lwvi Hsrugxsruuiv yvpzmmg) rhg vrmv nlmlzokszyvgrhxsv Ulin wvi Evihxsofvhhvofmt, yvr wvi wzh Zokszyvg fn vrmv yvhgrnngv Zmazso zm Avrxsvm ilgrvig driw. Wrvhv Zmazso yvhgrnng wvm Hxsofvhhvo. Wvi Hxsofvhhvo afi Hfyhgrgfgrlm driw dzvsivmw wvi tzmavm Xsruuirvifmt mrxsg evizvmwvig. Vh rhg wrv vrmuzxshgv Ulin vrmvi Tvsvrnhxsirug. Xzvhzixsruuiv svrhhg hrv mzxs Tzrfh Qforfh Xzvhzi, wvi hrv afi evihxsofvhhvogvm Plnnfmrpzgrlm hvrmvi nrorgzvirhxsvm Pliivhklmwvma evidvmwvgv. Xzvhzi ilgrvigv wzh Zokszyvg fn 3 Yfxshgzyvm. Wzh Eviuzsivm driw yvr Hfvglm drv ulotg yvhxsirvyvm (Wv Ergz Xzvhzifn: Wrefh Qforfh OER): "... dvmm vgdzh Tvsvrnvh af fvyviyirmtvm dzi, hxsirvy vi rm Avrxsvm, wzh svrhhg, vi liwmvgv wrv Yfxshgzyvm hl, wzhh pvrm Dlig tvovhvm dviwvm plmmgv: Fn wrvhv af ovhvm, gzfhxsv nzm wvm ervigvm Yfxshgzyvm, zohl W, tvtvm Z zfh fmw vyvmhl nrg wvm ivhgorxsvm."

● Verallgemeinerung des Caesar-Chiffres● monoalphabetische Verschlüsselung● Welche Vorteile gibt es?● Wie sieht ein mögliches Angriffs-Szenario aus?

Häufigkeitsanalyse

Buchst. Häufigk. [%] Buchst. Häufigk. [%]a 6,51 n 9,78b 1,89 o 2,51c 3,06 p 0,79d 5,08 q 0,02e 17,40 r 7,00f 1,66 s 7,27g 3,01 t 6,15h 4,76 u 4,35i 7,55 v 0,67j 0,27 w 1,89k 1,21 x 0,03l 3,44 y 0,04

m 2,53 z 1,13

Paar Häufigk. [%] Paar Häufigk. [%]en 3,88 nd 1,99er 3,75 ei 1,88ch 2,75 ie 1,79te 2,26 in 1,67de 2,00 es 1,52

Gruppe Anteil der Buchstaben derGruppe an einem Text [%]

e, n 27,18i, s, r, a, t 34,48

d, h, u, l, c, g, m, o, b, w, f, k, z 36,52p, v, j, y, x, q 1,82

Substitutionsverfahrensubstitution1.txt

Wvi Xzvhzixsruuiv (zfxs zoh vrmuzxsvi Xzvhzi, Evihxsrvyfmth- lwvi Hsrugxsruuiv yvpzmmg) rhg vrmv nlmlzokszyvgrhxsv Ulin wvi Evihxsofvhhvofmt, yvr wvi wzh Zokszyvg fn vrmv yvhgrnngv Zmazso zm Avrxsvm ilgrvig driw. Wrvhv Zmazso yvhgrnng wvm Hxsofvhhvo. Wvi Hxsofvhhvo afi Hfyhgrgfgrlm driw dzvsivmw wvi tzmavm Xsruuirvifmt mrxsg evizvmwvig. Vh rhg wrv vrmuzxshgv Ulin vrmvi Tvsvrnhxsirug. Xzvhzixsruuiv svrhhg hrv mzxs Tzrfh Qforfh Xzvhzi, wvi hrv afi evihxsofvhhvogvm Plnnfmrpzgrlm hvrmvi nrorgzvirhxsvm Pliivhklmwvma evidvmwvgv. Xzvhzi ilgrvigv wzh Zokszyvg fn 3 Yfxshgzyvm. Wzh Eviuzsivm driw yvr Hfvglm drv ulotg yvhxsirvyvm (Wv Ergz Xzvhzifn: Wrefh Qforfh OER): "... dvmm vgdzh Tvsvrnvh af fvyviyirmtvm dzi, hxsirvy vi rm Avrxsvm, wzh svrhhg, vi liwmvgv wrv Yfxshgzyvm hl, wzhh pvrm Dlig tvovhvm dviwvm plmmgv: Fn wrvhv af ovhvm, gzfhxsv nzm wvm ervigvm Yfxshgzyvm, zohl W, tvtvm Z zfh fmw vyvmhl nrg wvm ivhgorxsvm."

Cryptool:Analyse → symm. Verschl. → manuelle Analyse → Substitution

oder einfacher:Analyse → symm. Verschl. → Ciphertext-Only → Substitution (Verfahren 1)

und danach Manuelle Analyse...

Substitutions-VerfahrenSchlüssel

Vorteil

Angriff

Bemerkungen

● Geheimtextalphabet

● brute force – Angriff kaum möglich

● Häufigkeitsanalyse

● monoalphabetisches Verfahren

● mehrfache Durchführung sinnlos

● Programmierung des Verfahrens (einfach)

● Programmierung der Analyse (schwierig)

26 !≈4⋅1026

VigenèreBlaise de Vigenère (1523 – 1596)

● Idee: Caesar für „jeden“ Buchstaben individuell● Vigenère-Quadrat

● Animation in Cryptool

Schlüssel : V I G E N E R E V I G E R E V I G

Klartext : I N F O R M A T I K I S T T O L L

Geheimtext : D V L S E Q R X D S O W G X F P G

Aufgabe 3 (Kasiski-Test):

TPNZCVNZLFYJAFGGDEHPJEHYMRQGJEHYCPRNVFYJAFGGJEHYCPRNV

12345678901234567890123456789012345678901234567890123TPNZCVNZLFYJAFGGDEHPJEHYMRQGJEHYCPRNVFYJAFGGJEHYCPRNV

Arbeitsblatt

FYJAFGG: Abstand: 28

PRNV: Abstand: 16

mögliche Schlüssellängen: gT(28,16)={4,2,1}

Aufgabe 4 (Kasiski-Test):

WMAYWIRNNIEJARGEOIVJJPRNVIAYWIHSVHNXWM

Arbeitsblatt

VigenèreSchlüssel

Vorteil

Angriff

Bemerkungen

● Schlüsselwort

● bei ausreichend langem Schlüssel sehr sicher

● Kasiski-Test

● polyalphabetisches Verfahren

● Bei zufälligem Schlüsselwort genauso lang wie Klartext, wird es zum one-time-pad und damit „unknackbar“

● Nachteil: Schlüsselwortlänge

● Programmierung (mittel)

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Kryptoanalyse - Angriffszenarien● Brute Force● Häufigkeitsanalyse● Wörterbuch-Attacke● Ciphertext-Only● Known-Plaintext● Chosen-Plaintext● Chosen-Ciphertext● ...

Kriterien guter kryptographischer Verfahren

● Kerckhoffssches Prinzip: (Auguste Kerckhoffs 1835-1905, niederländischer Militär-Kryptologe)

– Sicherheit beruht auf der Geheimhaltung des Schlüssels nicht auf der Geheimhaltung des Algorithmus

● Gegenteiliges Prinzip: – "Security by Obscurity"

(Sicherheit durch Verschleiern der verwendeten Verfahren)

FolgerungenEin kryptographisches Verfahren ist gut, wenn es● auf dem Kerckhoffs-Prinzip beruht, insbes. sein Quelltext

veröffentlicht ist● von Kryptologen (bzw. -analytikern) weltweit untersucht werden

konnte und damit ● alle möglichen Angriffszenarien erfolgreich durchlaufen hat

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Symmetrisches Verfahren: Rijndael (AES)

Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) hatte Anfang 1997 zu einem offenen Wettbewerb aufgerufen, dessen Sieger als Advanced Encryption Standard (AES) festgelegt werden sollte. Dabei wurden folgende Kriterien aufgestellt, die von den Algorithmen zu erfüllen sind:

● AES muss ein symmetrischer Algorithmus sein, und zwar eine Blockchiffre [...]

● AES soll gleichermaßen leicht in Hard- und Software zu implementieren sein.

● AES soll in Hardware wie Software eine überdurchschnittliche Performance haben.

● AES soll allen bekannten Methoden der Kryptoanalyse widerstehen können [...]

● Speziell für den Einsatz in Smartcards sollen geringe Ressourcen erforderlich sein (kurze Codelänge, niedriger Speicherbedarf).

● Der Algorithmus muss frei von patentrechtlichen Ansprüchen sein und muss von jedermann unentgeltlich genutzt werden können.

Im August 1998 gingen schließlich 15 Algorithmen beim NIST ein, die öffentlich diskutiert und auf die Erfüllung der genannten Kriterien geprüft wurden. Die engere Wahl war im April 1999 beendet und die fünf besten Kandidaten (MARS, RC6, Rijndael, Serpent, Twofish) kamen in die nächste Runde.

[Quelle: wikipedia.org]

Symmetrisches Verfahren: Rijndael (AES)

● Blockchiffre: Aufteilung des Klartextes in Blöcke bestimmter Länge,blockweise Verschlüsselung,Ergebnis des vorangegangenen beeinflusst Verschlüsselung des nächsten Blockes

● S-Box (engl. substitution box):Zusammenhang zwischen Klar- und Geheimtext verwischen,eine m-stellige Binärzahl wird durch eine n-stellige Binärzahl ersetzt,sorgfältiger Entwurf nötig

● Schlüsselexpansion / Rundenschlüssel

Symmetrisches Verfahren: AES

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Prinzip symmetrischer Verfahren

Schlüssel

Klartext

Schlüssel

Klartext

Prinzip asymmetrischer Verfahren

Klartext

privaterSchlüssel

KlartextöffentlicherSchlüssel

Prinzip asymmetrischer Verfahren

Klartext

privaterSchlüssel Klartext

öffentlicherSchlüssel

... und was bringt's ?

Prinzip asymmetrischer Verfahren● Jeder Teilnehmer erhält ein Schlüsselpaar (d,e)

– einen privaten Schlüssel d (bleibt geheim)[private key]

– einen öffentlichen Schlüssel e (wird öffentlich bekannt gegeben)[public key]

● Public-Key-Eigenschaft: – Es ist praktisch unmöglich den privaten aus dem öffentlichen Schlüssel

zu berechnen. (s. Einwegfunktion)● Beide Schlüssel eignen sich zur Verschlüsselung.

Der jeweils andere Schlüssel ist dann zur Entschlüsselung nötig

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Theoretische Hintergründe● Einwegfunktion

– Eine Einwegfunktion ist eine Funktion, die einfach auszuführen, aber schwer – praktisch unmöglich – zu invertieren ist.

– Bsp.1: Telefonbuch: Name → Telefonnummer– Bsp.2: Produktbildung: 132527 • 184477 = 24448183379

Primfaktorzerlegung von 24448183379: ???– Bsp.3: diskrete Exponentialfunktion (modulare Exponentiation)– Es gibt Einwegfunktionen, wenn P ≠ NP

● Zur Veranschaulichung: Derive– NEXT_PRIME(n) liefert Primzahl

z.B. NEXT_PRIME(10^17)·NEXT_PRIME(10^18)– FACTOR(n) liefert Primfaktorzerlegung

Theoretische Hintergründe● Trapdoor-Einwegfunktion

– mit „Geheimtür“, d.h. mit Hilfe von Geheiminformationen lässt sich die Funktion leicht invertieren

– Bsp.: x → xe mod nmit n=pq (Trapdoor: p,q)

Idee der „Falltürfunktion“• Voraussetzung für asymmetrische Verfahren sind sog.

„Falltürfunktionen“ (trapdoor-Funktion)• Vorstellung:

Der Weg in die Falle ist leicht…

Idee der „Falltürfunktion“• Voraussetzung für asymmetrische Verfahren sind sog.

„Falltürfunktionen“ (trapdoor-Funktion)• Vorstellung:

Der Weg in die Falle ist leicht… … der Weg heraus nur mit Zusatzinformationen möglich.(die Umkehrfunktion)

Theoretische Hintergründe● Kryptographische Hashfunktionen (Einweg-Hashfunktionen)

– kollisionsfreie Einwegfunktion, die Nachrichten beliebiger Länge auf einen (Hash-)Wert einer festen Länge (128 Bit) komprimiert.

– Bsp.1: FingerabdruckAus dem Fingerabdruck lässt sich nicht auf die Person schließen.Zwei verschiedene Personen haben unterschiedliche Fingerabdrücke

– Bsp.2: Rezept → Kuchen– Bsp.3: SHA1 (secure hash algorithm)

Cryptool: Einzelverfahren→ Hashverfahren→ Hash-Demo

Anwendung von md5POP3-Authentifizierung:

Server: +OK <1017.997873531@mail.zeitform.de>Client: USER benutzer@zeitform.deServer: +OKClient: PASS geheimes_passwortServer: +OK

Kann abgefangen

werden!

Authentifizierung mit APOP:

Server: +OK <1017.997873531@mail.zeitform.de>Client: APOP benutzer@zeitform.de 69cd75fb958e7958da34922f05cc3057Server: +OK

Anwendung von md5POP3-Authentifizierung:

Server: +OK <1017.997873531@mail.zeitform.de>Client: USER benutzer@zeitform.deServer: +OKClient: PASS geheimes_passwortServer: +OK

Authentifizierung mit APOP:

Server: +OK <1017.997873531@mail.zeitform.de>Client: APOP benutzer@zeitform.de 69cd75fb958e7958da34922f05cc3057Server: +OK

md5-Prüfsumme ausZeitstempel + Passwort

Zeitstempel

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

RSA-Verfahren

Ronald Rivest (in der Mitte), Adi Shamir (links) und Leonard Adleman (rechts)(1977)

RSA-Verfahren● Schlüsselerzeugung:

– Wähle zwei verschiedene Primzahlen p und q– Berechne n = p·q– Berechne φ(n) = (p-1)·(q-1) (Euler)– Wähle 1<e<φ(n), teilerfremd zu φ(n) (z.B. 216+1=65537)– Berechne 1<d<φ(n) so, dass (e·d) mod φ(n) = 1– privater Schlüssel: (d,n)– öffentlicher Schlüssel: (e,n)

RSA-Verfahren● Verschlüsselung / Entschlüsselung:

– Eine Nachricht m ist eine Zahl < n . – Der Geheimtext ist die Zahl – Der Empfänger entschlüsselt durch

● Aufgabenblatt:http://hsg-kl.de/faecher/inf/krypto/rsa/index.php

● Schrittweise Erläuterung:http://www.matheprisma.uni-wuppertal.de/Module/RSA/index.htm

c=memodn

m=cdmodn

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Vorteile von public / private key● Anzahl der Schlüssel bei

n Teilnehmern– symmetrisch– asymmetrisch

● Der öffentliche Schlüssel– kann veröffentlicht werden wie eine Telefonnummer in einem

Telefonbuch (keyserver)

(n-1)+...+1 = O(n²)

2 • n = O(n)

Synergie● Asymmetrische Verfahren

– sind rechen- und damit zeitaufwändig● Symmetrische Verfahren

– sind deutlich schneller

Lösung:

Hybridverfahren wie PGP oder GnuPG

Digitale Signatur1) Wie kann Alice Bob eine Nachricht schicken, ohne dass Eve den Inhalt lesen kann?

2) Wie kann Alice Bob eine Nachricht schicken, so dass er weiß, dass diese tatsächlich von ihr kommt?

3) Wie kann Alice Bob eine Nachricht schicken, so dass zusätzlich sichergestellt ist, dass nur er sie lesen kann?

4) Wie kann Alice ein Dokument mit geringem Aufwand signieren?

Digitale Signatur Das deutsche Signaturgesetz definiert den Begriff

„elektronische Signatur“ wie folgt– "Elektronische Signaturen" sind Daten in elektronischer Form, die

anderen elektronischen Daten beigefügt oder logisch mit ihnen verknüpft sind und die zur Authentifizierung dienen.

Digitale Signatur

Dokument

privater Schlüsselvon Alice

Hashwert

verschlüsselter Hashwert

Alice (Absender)

Dokument

öffentlicher Schlüsselvon Alice

verschlüsselter Hashwert

entschlüsselter Hashwert

Hashwert

Vergleich der Hashwerte

Bob (Empfänger)

Zur Motivation:From: <d.kallenbach@leibniz-gymnasium-pirmasens.de> To: <daniel.muster@gmx.de>Subject: UnterschriftDate: Sat, 17 Nov 2007 17:07:28 +0100

Hallo Daniel,ich habe Ihre email-Adresse von Herrn Mohr.Da Sie das Internet in der Schule unter einem eigenen Konto benutzen, benötigen wir noch eine Unterschrift von Ihnen.Können Sie bitte am Montag in der ersten Pause im Sekretariat vorbeikommen?

Gruß,D. Kallenbach (Schulleiter)

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

OpenPGP● Standard für Verschlüsselungs-Software● im RFC 2440 standardisiert● Das Dokument beschreibt das Datenformat, um Informationen

verschlüsselt zu speichern und digitale Signaturen zu erzeugen. Ferner wird das Format von Schlüsseln (eigentlich Zertifikat) festgelegt.

● GnuPG – GNU Privacy Guard, ein Programm entsprechend dem OpenPGP-Standard

● GnuPP – GNU Privacy Project, ein Projekt zur Verbreitung von OpenPGP im Internet

Thunderbird PortableAnleitung unter http://portableapps.com/de/support/thunderbird_portable

(1) Installation von Thunderbird Portable (z.B. in F:\_portable\ThunderbirdPortable)

(2) Installation von GPG_for_Thunderbird_Portable_ (z.B. in F:\_portable\ThunderbirdPortable)

(3) Starten und Einrichten von Thunderbird Portable (z.B. F:\_portable\ThunderbirdPortable\ThunderbirdPortable.exe)

(4) enigmail-Addon hinzufügen:Extras > Add-ons > Installieren > (enigmail-1.1.2-tb-win.xpi)

(Neustart)

E-Mail sicher mit Enigmail

E-Mail sicher mit Enigmail(1) OpenPGP > Einstellungen > Passphrase für 0 Minuten zwischenspeichern

(2) Signierte E-Mail mit angehängten öffentlichen Schlüssel an

adele@gnupp.de(3) Antwort entschlüsseln

(4) Öffentlichen Schlüssel von Adele dem eigenen Schlüsselbund hinzufügen

(5) Adele eine verschlüsselte Nachricht zuschicken, Antwort abwarten

(6) Innerhalb der Teilnehmergruppe Schlüssel veröffentlichen

(7) Signierte und verschlüsselte Nachrichten verschicken/empfangen

Eine weitere Möglichkeit:Gpg4win

http://www.gpg4win.de/

Gpg4win

Gpg4win – GPA

ganz praktisch...● Arbeiten Sie mit dem Handbuch

„Gpg4win-Kompendium (pdf, deutsch)“

Kleopatra – ein GUI für GnuPG

Kleopatra – ein GUI für GnuPG● Bisherige Schlüssel (und evtl. den eigenen privaten Schlüssel)

vom Stick exportieren und in Kleopatra importieren● Eigenen öffentlichen Schlüssel in Austauschordner ablegen● Dort abgelegte fremde öffentliche Schlüssel importieren

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Email – aber sicherThunderbird mit enigmail

ail –

Email – aber sicherThunderbird mit enigmail

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

Schlüsselvergabe● Anzahl der Schlüssel bei

n Teilnehmern– symmetrisch– asymmetrisch

● Der öffentliche Schlüssel– kann veröffentlicht werden wie eine Telefonnummer in einem

Telefonbuch (keyserver)● Problem: Wer garantiert Korrektheit?

– vgl. Telekom als eintragendes Unternehmen

n+(n-1)+...+1 = O(n²)

2 • n = O(n)

Zertifizierung von Schlüsseln

PKI (public key infrastructure)

● von (vertrauenswürdiger) Zertifizierungsstelle aus aufgebaute hierarchische „Vertrauensstruktur“

● Problem: root-Zertifikate von Programmen (z.B. Browsern)

web of trust● Netz gegenseitiger

Bestätigung digitaler Schlüssel

● dezentral● nicht juristisch bindend

● keyserver als Speicherort● Zertifizierungstellen (englisch Certificate Authority, kurz CA)

ordnen öffentlichen Schlüssel einer Person/Organisation zu. Die Beglaubigung erfolgt per digitaler Signatur durch die Zertifizierungsstelle.

web of trust

web of trust - Formalisierung● Schlüsselverwaltung: keyring● public keyring: eigene und fremde öffentliche Schlüssel● fremde öffentliche Schlüssel → owner trust

(Vertrauen in Besitzer)● Vertrauen in fremde öffentliche Schlüssel entsteht durch „direct

trust“ oder Signatur durch eine dritte Person mit „owner trust“● signatory trust: Vertrauen in Signaturen von öffentichen

Schlüsseln

owner trustDen Wert für Owner Trust legt jeder Benutzer für alle Schlüssel

einzeln in seinem Public Keyring selbst fest; zur Wahl stehen die Werte– „unknown“ für Benutzer, über die man keine weiteren Informationen hat– „not trusted“ für Benutzer, denen nicht vertraut wird, vor der Signierung

anderer Schlüssel ist eine ordentliche Prüfung der Authentizität durchzuführen

– „marginal“ für Benutzer, denen nicht voll vertraut wird– „complete“ für Benutzer, denen voll vertraut wird– „ultimate“ für Benutzer, deren Private Key sich im Private Keyring

befindet

owner trust

Zertifikat beglaubigen

Aufbau einer Sicherheitsinfrastruktur im Unterricht

● Jeder erzeugt für sich ein Schlüsselpaar und signiert es● Jeder schickt seinen öffentlichen Schlüssel an eine keyserver

oder in ein Austauschverzeichnis● Zusammenstellung aller öffentlichen Schlüssel durch einen

Teilnehmer (ID, Länge, Typ, Erzeugungsdatum, Fingerprint)● keysigning-party: Tabellen-Übersicht wird allen Teilnehmern

zur Verfügung gestellt. Reihum liest jeder seine Daten vor.● Alle öffentlichen Schlüssel werden von allen Teilnehmern mit

dem eigenen privaten signiert. Diese Signatur wird an den keyserver geschickt bzw. auf einem USB-Stick gespeichert, der reihum geht.

Fuer alle normal-paranoiden PGP Benutzer, egal ob Studierende,Mitarbeiter oder sonstige Interessierte, moechte ich fuer

Dienstag, 18. Feburuar 2003, um 17.oo Uhr im Institut fuer Betriebssysteme und Rechnerverbund, Informatikzentrum, 1.OG, Raum 105

eine PGP Key Signing Party

organisieren [1].

Wem PGP nichts sagt und wer dennoch an vertraulicher und authentischerelektronischer Kommunikation interessiert ist, der kann unter [2] und[3] mehr dazu erfahren. Fuer alle, denen PGP und das "Web of Trust"etwas sagt, die aber mit dem Begriff "Signing Party" noch nichtsanfangen koennen: Ziel ist es, einige PGP Benutzer in einen Raum zubringen, die sich gegenseitig die Zugehoerigkeit von persoenlicherIdentitaet und Public Key nachweisen, so dass sie sich gegenseitigihre Schluessel signieren koennen und so ihre Verknuepfung im Web ofTrust verstaerken und kuenftigen Kommunikationspartnern denzuverlaessigen Zugang zum eigenen Public Key erleichtern.

Der Ablauf ist wie folgt:

1. Jeder Teilnehmer schickt bis spaetestens Dienstag, 18.2., 12.oo Uhr eine EMail an <strauss@ibr.cs.tu-bs.de>. Diese EMail muss den zu signierenden Public Key im "ASCII armored" Format enthalten (z.B. mit GnuPG: gpg --export -a my_email_addr > mykey.asc) der mit "-----BEGIN PGP PUBLIC KEY BLOCK-----" beginnt. Bitte kein MIME-encoding benutzen. Alternativ ist es auch ausreichend, nur die Key ID mitzuteilen, falls der Public Key bereits vom Keyserver wwwkeys.pgp.net verfuegbar ist.

2. Ein Keyring mit den Public Keys aller Teilnehmer wird ab 15.oo Uhr unter

http://www.ibr.cs.tu-bs.de/events/signing-party/keyring-2002-02.pgp

verfuegbar sein. Dieser wird aber von den Teilnehmern nicht unbedingt vor der Key Signing Party benoetigt.

3. Um 17.oo Uhr treffen wir uns dann im Seminarraum des IBR (Raum 105). Jeder Teilnehmer bringt bitte folgende Dinge mit:

- eine Abschrift oder einen verlaesslichen Ausdruck der Key ID und des korrekten eigenen Fingerprint (z.B. mit GnuPG: gpg --fingerprint my_email_addr). Dies ist eine hexadezimal dargestellte Bytefolge (bei DSA-Schluesseln 10 4-stellige Zahlen, bei RSA-Schluesseln 16 2-stellige Zahlen).

- einen gueltigen Personalausweis oder Pass, sofern gewuenscht wird, dass auch Personen, denen man nicht persoenlich bekannt ist, den Public Key signieren.

- einen Stift.

Ausdrucke mit einer Liste der Fingerprints aller Teilnehmer werden bereitgestellt.

Nach ein paar einleitenden Worten werden alle Teilnehmer der Reihe nach aufgerufen, um ihren persoenlichen Fingerprint vorzulesen. Andere Teilnehmer vergleichen den Fingerprint mit dem auf ihrer Liste und koennen sich die Uebereinstimmung notieren. Bei nicht persoenlich bekannten Personen, deren Key trotzdem signiert werden soll, kann noch eine Ausweiskontrolle stattfinden.

Man beachte, dass waehrend der Key Signing Party keine Computer benoetigt werden.

4. Jeder Teilnehmer nimmt nach der Signing Party in aller Ruhe und Sorgfalt anhand seiner Liste die entsprechenden Signierungen an den Schluesseln des o.g. Keyrings vor. Anschliessend werden die signierten Schluessel an das Netz von Keyservern uebermittelt, so dass sie fortan anderen PGP Benutzern mit den neuen Signaturen zur Verfuegung stehen (z.B. mit GnuPG: gpg --keyserver wwwkeys.pgp.net --send-keys signed_addr_1 signed_addr_2 ...).

[1] http://www.ibr.cs.tu-bs.de/events/signing-party/[2] http://www.openpgp.org/[3] http://www.pgpi.org/

PS: Das Wort "Party" ist nicht falsch zu verstehen: Es wird kein Freibier geben und die Stimmung wird voraussichtlich auch nicht ausgelassener als sonst sein.

PPS: Wer sich fuer das Thema interessiert, aber noch nicht so ganz weiss, was er davon halten soll, ist herzlich eingeladen, auch ohne eigene Teilnahme zu kommen und nur zuzuschauen.

Privacy is a right like any other. You have to exercise it or risk

losing it.Phil Zimmermann, Erfinder von PGP

Hintergründe

Einweg-Funktion

Rijndael (AES)

RSA ElGamal

Schlüsselvergabe

Steganographie

keysigning party

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