Grundlagen
🧠 Tagesziel: Wir verstehen, welche TOM für Vertraulichkeit und Integrität dringend erforderlich sind, um:
a) Daten auf einem Endgerät abzusichern
b) Daten zwischen „Sender“ und „Empfänger“ zu übermitteln
TOM
-> 14 „Anforderungen an die Sicherheit der Datenverarbeitung“ nach § 64 BDSG
-> Wiederholung: Endgerätesicherheit, SYS.2.1 „Allgemeiner Client“
Authentifizierung vs Autorisierung
| Zutritt | Zugang | Zugriff |
|---|---|---|
| -> Physisch | -> Authentifizierung | -> Autorisierung |
| -> Wohin? | -> Wer? | -> Berechtigungen? |
📝❗ FiSi AP2 Konzeption Sommer 2024 Aufgabe 2
Zuordnungsaufgabe: Schutzmaßnahmen wie Datenträger verschlüsseln und Berechtigungskonzept auf Dateiebene den Schutzzielen Zutritts-, Zugangs- und Zugriffskontrolle zuordnen
💬❓ Welche Maßnahmen zur Authentifizierung und Autorisierung kennen Sie?
-> Methoden der Authentisierung (Authentifizierung)
📝❗ FiSi AP2 Analyse Winter 2025 Aufgabe 2 da+db
Passwortpolicy und zwei weitere Authentifizierungsmethoden (neben Wissen) für MFA
Verschlüsselung
Nach Einsatzzweck
Lokal:
- Datenträgerverschlüsselung -> z.B. Bitlocker, Veracrypt, LUKS/cryptsetup
- Dateiverschlüsselung -> z.B. GPG
Übertragung:
- Transportverschlüsselung -> z.B. TLS
- Ende-zu-Ende-Verschlüsselung (E2E) -> z.B. GPG
🎨 Tafelbild: Transportverschlüsselung vs E2E — Strukturanalyse Mail
Nach Verfahren:
- Symmetrisch -> z.B. AES, One-time pad
- Asymmetrisch -> z.B. RSA, Elliptic Curve Cryptography
- Hybrid
💬❓ Wie funktionieren Symmetrische und Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren?
💬❓ Welche Vor- und Nachteile haben Symmetrische und Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren?
Signaturen
💬❓ Was wissen Sie zum Thema Signaturen?
Beschreiben Sie Schutzziel und Funktionsweise.
💬❓ Welche Schlüssel werden bei Asymmetrischer Verschlüsselung und welche für Signaturen verwendet?
| Verfahren | Sender | Empfänger | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Symmetrische Verschlüsselung | S. verschlüsselt mit gemeinsamen Schlüssel | E. entschlüsselt mit gemeinsamen Schlüssel | |
| Asymmetrische Verschlüsselung | S. verschlüsselt mit öffentlichen Schlüssel des Empfängers | E. entschlüsselt mit privaten Schlüssel des Empfängers | sq encrypt -> sq decrypt |
| Digitale Signaturen | S. signiert mit privatem Schlüssel des Senders | E. verifiziert mit öffentlichen Schlüssel des Senders | sq sign -> sq verify |
Hash-Funktionen
💬❓ Was wissen Sie zum Thema Hash-Funktionen?
Welchen Zweck erfüllen Sie?
In welchem Zusammenhang zu Verschlüsselung und Signaturen stehen Hash-Funktionen?
-> Hashes sind keine Verschlüsselung!
-> Signaturen werden üblicherweise über den Hash der Daten berechnet
💬❓ Welche Anforderungen an kryptografisch starke Hash-Funktionen gibt es?
- feste Länge des Hash-Werts
- Urbildresistenz (Einweg-Funktion): aus dem Hash lässt sich keine Eingabe berechnen
- zweite Urbildresistenz: zu einer bekannten Eingabe kein zweites Dokument mit demselben Hash finden
- Kollisionsresistenz: überhaupt kein Paar verschiedener Eingaben mit demselben Hash finden
„Codierung“
💬❗ Was unterscheidet Codierungen (z.B. base64) von Verschlüsselung?
- keine Schlüssel -> keine Verschlüsselung!
Schlüsselaustausch
💬❓ Was sind die „großen“ Herausforderungen beim korrekten Einsatz von Kryptographie?
Welche Lösungsansätze kennen Sie?
- Direkter Schlüsselaustausch (z.B. mittels QR-Code)
- Web-of-trust
- PKI -> CA
💻 Beispiel: „GPG-Mailverschlüsselung“ via Delta Chat
Zusammenfassung
Um Vertraulichkeit in vernetzten Systemen zu gewährleisten, sind mehrere TOM gemeinsam erforderlich. Welche technischen zusätzlich zu organisatorischen Maßnahmen erforderlich sind, zeigt uns die Strukturanalyse:
- Um die Vertraulichkeit von Daten auf ausgeschalteten Geräten zu gewährleisten, sollten Datenträger vollständig verschlüsselt werden.
- Um Nachrichteninhalte bei der Übertragung zu schützen, hilft Ende-zu-Ende-Verschlüsselung am „einfachsten“ ohne komplizierte Annahmen über die auf dem Transportweg vorhandenen Systeme machen zu müssen.
- Transportverschlüsselung ist ein verbreiteter Kompromiss für Protokolle, die nicht von Anfang an für maximale Vertraulichkeit entwickelt wurden. Sie sollte zusätzlich zu E2E-Verschlüsselung eingesetzt werden, um Metadaten (From, To, Subject, …) auf dem Transportabschnitt zu verschlüsseln.
- Verschlüsselung alleine ist nicht ausreichend. Zutritts-, Zugang- und Zugriffsschutz (Authentifizierung und Autorisierung) muss bei allen beteiligten Systemen angemessen umgesetzt werden. Das gilt für:
- Laufende datenverarbeitende Systeme — solange Schlüssel im RAM liegen, wäre Verschlüsselung sonst einfach angreifbar.
- Protokolle zum Datenaustausch müssen Authentifizierung und Autorisierung angemessen umsetzen.
- Das Schlüsselaustausch-Problem ist nicht trivial und auch durch asymmetrische Verschlüsselung alleine nicht gelöst. Lösungen sind möglich und Inhalt der kommenden Unterrichtsstunden.