In dem Fach Sicherheit und Netze werden Schutzziele und Schutzmechanismen für die Kommunikation in Netzen behandelt. Im letzten Teil der Zusammenfassung werden der Einsatz von sicheren E-Mails und Angriffen auf der Anwendungsschicht erläutert.
| Skript-Anfang | 01EinfuehrungSicherheitUndNetze – Seite 1 |
|---|---|
| Skript-Ende | 15SicherheitTransportschicht – Seite 51 |
Sichere Electronic Mail
Architektur eines E-Mail Systems
Welche Risiken gibt es?
- Viele Transit-Systeme zwischen Sender und Empfänger
- Unverschlüsselte Nachrichten können gelesen werden
Welche Schutzziele sind betroffen?
- Vertraulichkeit – Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
- Integrität – Digitale Signaturen und MAC
- Authentizität – Digitale Signaturen
- Unwiderrufbarkeit – Digitale Signaturen
Wie sieht die Infrastruktur aus?
- User Agent (UA)
- Message transfer agent (MTA)
- Message access agent (MAA)
Wie sind E-Mails aufgebaut?
- Header, Leerzeile und Body in 7-Bit ASCII-Format
- MIME als notwendige Erweiterung
- Keine Verfahren für Schutzziele (brauchte man nicht)
Multipurpose Internet Mail Extension (MIME)
Was bringt MIME?
- Nicht-ASCII-Daten in ASCII transformieren
- Binäre Attachments (PDF-Dateien übertragen)
- Mehrfache Bodies (Mehrere Bilder anzuhängen)
- Unterstützung von nicht-ASCII-Zeichen
- Stellt keine Sicherheitsdienste zur Verfügung
Wie sieht der MIME-Header aus?
- Typen und Subtypen (HTML, JPG, etc.)
- Formate (7 Bit, 8 Bit, etc.)
- Eindeutige Kennzeichnung der Nachricht
Pretty Good Privacy (PGP)
Welches Konzept liegt PGP zu Grunde?
- Vertraulichkeit durch Verschlüsselung mit Sitzungsschlüssel
- Sender erzeugt diesen Sitzungsschlüssel
- PGP nutzt nur bestehende Krypto-Algorithmen (ausreichend getestet)
- Präprozessor liefert signierten Chiffretext in base64-Darstellung
- Ergebnis wird als Mime-kompatibler E-Mail-Anhang versandt
Welche Verfahren nutzt PGP?
- Vertraulichkeit mit International Data Encryption Algorithm (IDEA)
- Datenintegrität mit MD5
- Sitzungsschlüssel mit RSA
- Authentisierung durch digitale Signatur
- Kompression der Daten
Was sind Schlüsselringe?
- Jeder Sender besitzt einen öffentlichen Ring für die öffentlichen Schlüssel alle Empfänger
- Jeder Sender besitzt einen privaten Ring für ihre privaten und öffentlichen Schlüsselpaare
- Der Sender kann seine Schlüssel beliebig wechseln
- Der Sender kann pro Gruppe ein eigenes Schlüsselpaar bestimmen
Worin unterscheiden sich X.509 und PGP?
| X.509 | PGP | |
|---|---|---|
| Signatur | 1 | n |
| Ausgestellt | Von der CA | Selbsterstellte Schlüssel und Zertifikate |
| Teil des Zertifikats | In das Signaturpaket eingebunden | |
| Vertrauensmodell | Hierarchie | Flach |
| Verteilung | PKI | Datenträger, Download und Web of Trust |
Wie funktioniert PGP?
- Jeder kennt den öffentlichen Schlüssel des anderen
- PGP wendet die Hash-Funktion MD5 auf die Nachricht P an
- PGP verschlüsselt das Ergebnis mit dem privaten RSA-Schlüssel DA
- Der verschlüsselte Hash und die ursprüngliche Nachricht werden komprimiert
- Dokument ist verschlüsselt und signiert
- Der Empfänger führt zur Entschlüsselung alle Schritte umgekehrt aus
Welchen Nachteil hat PGP?
- Kompromittierte Schlüssel sind schwierig zurückzurufen, da eine Infrastruktur ähnlich einer PKI nicht existiert
PGP-Zertifikate und Web of Trust
Was ist das Web of Trust?
Secure / Multipurpose Internet Mail Extension (S/MIME)
Welche Vorteile bieten PKIs in geschlossenen Gruppen?
- Standardisiertes Sicherheitsprotokoll
- Konzept zum Senden und Empfangen geschützter Daten im MIME-Format
- Leistet Authentikation, Nachrichtenintegrität, Unwiderrufbarkeit und Vertraulichkeit
- Erweitert die Content Types um mehrere Sicherheitsdienste
Welche Content Types bietet S/MIME?
- Signed-Data Content Type – Sichert die Integrität der Daten
- Enveloped-Data Content Type – Daten vertraulich übertragen
Angriffe in der Anwendungsschicht
Vielfalt der Angriffe auf die IT-Infrastruktur
Welche Schutzziele sind betroffen?
- Vertraulichkeit – Spionage
- Integrität – Manipulation von Daten
- Verfügbarkeit – Immer verfügbare Daten und Dienste
- Authentisierung – Unberechtigter Zugriff
Welche Probleme gibt es?
- Ein geteiltes Medium für Teilnehmer
- Unverschlüsselte verbindungslose Kommunikation
- Keine Paketüberwachung
- Heterogene Systeme
- Fehlende Authentikationsmechanismen
- Abhängigkeit von Routing und Namensdiensten
Domain Name Systems (DNS)
Was ist DNS?
- Umsetzung von IP-Adresse und URL
- Hierarchische Struktur
- Autoritative DNS-Server enthalten Originaldaten
- Nicht-autoritative DNS-Server enthalten Kopien (Schwachstelle)
- Clients fragen meist bei Nicht-autoritativen Servern an
Wie sieht das Nachrichtenformat aus?
- Gleicher Aufbau für Query und Reply
- Identifizierung über Flags und ID
Missbrauch des DNS für eine Man-in-the-Middle-Attack
Was ist das prinzipielle Verfahren?
- Trudy platziert ihre IP-Adresse bei Bobs DNS-Eintrag
- Alle Anfragen von Alice landen deshalb bei Trudy
- Trudy leitet nach dem Auslesen bzw. Manipulieren die Daten zu Bob weiter
Wie muss sich der Angreifer vorbereiten?
- Trudy richtet sich eine eigene Domain ein
- Trudy benötigt eigene DNS-Server und Webserver
- Alices DNS-Server hat keinen Eintrag (mehr) für Bobs-Adresse
- Trudy kennt die öffentliche IP-Adresse von Alices DNS-Server
- Trudy muss schnell sein
Wie funktioniert es?
- Um die Sequenznummer zu erfahren, fragt sie einen eigenen DNS-Eintrag an
- Aus ihrem DNS-Server entnimmt sie dann den ungefähr aktuellen Wert
- Trudy fragt nach dem DNS-Eintrag für Bobs Homepage
- Alices DNS-Server fragt beim Top-level Server an
- Trudy blockiert (flooded) den Top-level Server
- Trudy liefert die falsche Adresse zu Alices DNS-Server
- Da UDP genutzt wird, erkennt dieser nicht den Angriff
- Die verzögerte Antwort des Top-level Servers wird verworfen
Welche Schwachstellen werden dabei ausgenutzt?
- Keine Authentisierung über die Absender-IP-Adresse möglich
- Umleitung durch ARP-Spoofing oder Manipulation der Routing-Information
- Daten können unterwegs manipuliert werden
- An nicht-autoritative Server können gefälschte Informationen gesandt werden
DNS um Sicherheitsdienste erweitern (DNSSEC)
Was ist DNSSEC?
- Schutz vor cache poisoning
- DNSSEC wird von allen Root-Servern benutzt
- Authentisierung durch digitale Signatur der Resource Records
- Eigene Zertifikate für jeden DNS-Server wären zu teuer
- Autonome Vertrauenshierarchie mit selbstsignierten Schlüsseln
- Records werden zu RRsets gruppiert und signiert
Welche Dienste stellt DNSSEC bereit?
- Nachweis der Herkunft der Daten (Datenursprungsauthentifizierung)
- Sicherung der Datenintegrität
- Beweis nicht-existierender Namen
Welche Schlüssel gibt es?
- Key Signing Keys (KSK) für die Zonen – Mehr Sicherheit durch Länge
- Zone Signing Keys (ZSK) für Resource Records – Weniger Ressourcen
- ZSK werden nach einem Zeitintervall ersetzt
- ZSK werden durch jeweiligen KSK signiert
- KSK werden vom höheren KSK signiert
