Sicherheit und Netze (Teil 5)

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
E-Mail	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 D_A
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