IT-Sicherheit

Inhalt

1 Grundlagen und Motivation|1
1.1 Einleitung|1
1.2 Begriffe|1
1.3 Motivation|3
1.4 Aufgaben|4
2 Symmetrische Verschlüsselung|5
2.1 Definitionen und Anwendung|5
2.2 Substitutions-Chiffren|6
2.2.1 Cäsar-Chiffre|6
2.2.2 Symmetrische und asymmetrische Verfahren|9
2.2.3 Kryptoanalyse|9
2.3 Affine Chiffrierverfahren|11
2.4 Polyalphabetische Substitutions-Chiffren|11
2.5 Perfekte Vertraulichkeit|12
2.6 Pseudo-Zufallsgeneratoren|13
2.7 Stromchiffren|14
2.7.1 XOR-Stromchiffre|14
2.7.2 Kerckhoffs’ Prinzip|20
2.7.3 Synchrone Stromchiffren|20
2.7.4 Selbstsynchronisierende Stromchiffren|21
2.7.5 Weitere Stromchiffren|22
2.8 Blockchiffren|22
2.8.1 Allgemeines|22
2.8.2 Betriebsmodi|23
2.8.3 DES|23
2.8.4 Weitere Blockchiffren|25
2.9 Hinreichende Sicherheit|25
2.10 Aufgaben|26
3 Public Key-Verfahren|29
3.1 Der Diffie-Hellman-Exponential-Schlüsseltausch|29
3.2 Rein asymmetrische Kryptosysteme|30
3.3 Einsatz eines Keyservers|32
3.4 MITM-Attack|35
3.5 Der RSA-Algorithmus|38
3.5.1 Schlüsselgenerierung|38
3.5.2 Ver- und Entschlüsselung|40
3.5.3 Algorithmus|40
3.5.4 Sicherheit|41
3.6 Hybride Verfahren|42
3.7 Weitere Public-Key-Verfahren|46
3.7.1 Diskrete Logarithmen|46
3.7.2 Elliptische Kurven|46
3.7.3 NP-vollständige Probleme|47
3.8 Aufgaben|47
4 Kryptografische Hashfunktionen|49
4.1 Arbeitsweise|49
4.2 Anforderungen an Hashfunktionen|50
4.3 Hashfunktion und Integrität|50
4.4 Authentisierung des Senders von Daten mittels Hashfunktionen|54
4.5 Authentisierung von Benutzern durch das Betriebssystem mit
Hashfunktionen|57
4.5.1 Arbeitsweise|57
4.5.2 Hashfunktion und Verschlüsselung|59
4.5.3 Anmeldung an Anwendungsprogrammen|59
4.5.4 Umgehung des Passwortschutzes|59
4.5.5 Knacken von Passwörtern und Gegenmaßnahmen|60
4.6 Probleme bei Hashfunktionen|61
4.6.1 Geburtstagsangriff|61
4.6.2 Gebrochene Hashfunktionen|63
4.7 Aufgaben|64
5 Digitale Signaturen|66
5.1 Grundbegriffe und Anforderungen|66
5.2 Digitale Signaturen mit asymmetrischen Verfahren|67
5.3 Vergleich asymmetrische Verschlüsselung und digitale Signatur|73
5.4 Algorithmen für digitale Signaturen|74
5.5 Digitale Zertifikate|75
5.5.1 Web of Trust (WOT)|75
5.5.2 Public Key Infrastructure (PKI)|76
5.6 Aufgaben|77
6 Weitere Anwendungen und abschließende Betrachtungen zur
Kryptografie|79
6.1 Zeitstempel|79
6.2 TLS|82
6.2.1 OSI-Modell|82
6.2.2 Schichten von TLS|83
6.2.3 Verbindungsaufbau|83
6.3 Wo sind die Grenzen der Kryptografie?|85
6.4 Zusammenfassung der Angriffsmethoden|87
6.4.1 DoS-Attack|88
6.4.2 Spoofing Attack|88
6.4.3 Hijacking Attack|88
6.4.4 Verkehrsflussanalyse|88
6.4.5 Replay Attack|89
6.4.6 Man-in-the-Middle-Attack|89
6.4.7 Verhandlungsfähige Protokolle|89
6.4.8 Illegaler Zustandswechsel|89
6.4.9 Known Plaintext Attack|89
6.4.10 Chosen Plaintext Attack|90
6.5 Steganografie|90
6.6 Aufgaben|97
7 Verfügbarkeit|99
7.1 Grundlagen|99
7.1.1 Definitionen|99
7.1.2 Die Badewannenkurve|100
7.1.3 Verbesserung der Verfügbarkeit|102
7.2 RAID-Systeme|102
7.2.1 RAID-Level 0 (Striping)|103
7.2.2 RAID-Level 1 (Mirroring)|104
7.2.3 RAID-Levels 2 bis 4|104
7.2.4 RAID-Level 5|107
7.2.5 RAID-Level 6|109
7.2.6 RAID-Level 10|109
7.2.7 RAID-Level 50|111
7.3 Grenzen der RAID-Systeme|112
7.4 Verfügbarkeit von Software, Daten und
Kommunikationsverbindungen|113
7.5 Aufgaben|114
8 Internetsicherheit|115
8.1 Grundlagen|115
8.2 Schadprogramme (Malware)|115
8.2.1 Arten|115
8.2.2 Malware-Erkennung|121
8.2.3 Selbstschutz von Malware|124
8.2.4 Malware-Baukästen (Malware Factory)|125
8.2.5 Maßnahmen gegen Malware|125
8.3 Botnetze|126
8.3.1 Zweck der Botnetze|127
8.3.2 Struktur|128
8.3.3 Gegenmaßnahmen gegen Botnetze|128
8.3.4 Abwehrmechanismen der Botnetz-Betreiber|128
8.4 E-Mail, Spam und Phishing|129
8.4.1 E-Mail-Prinzip|129
8.4.2 Infizierte E-Mails|130
8.4.3 Verbreitung von Spam|131
8.4.4 E-Mail-Gefahren|133
8.4.5 Schutzmaßnahmen|134
8.5 Aktive Inhalte|134
8.5.1 Gefahren|134
8.5.2 Maßnahmen|135
8.6 Schutzmaßnahmen: Alternativen zum üblichen PC am Internet|136
8.6.1 Standalone-PC|136
8.6.2 Autarkes Netzwerk|136
8.6.3 Surf-PCs|137
8.6.4 Live Medien|138
8.7 Aufgaben|138
9 Firewalls|139
9.1 Grundlagen|139
9.1.1 Einsatzzweck|139
9.1.2 Zu trennende Ressourcen|139
9.1.3 Grenzen des Einsatzes|141
9.1.4 IT-Sicherheitskonzept|142
9.1.5 Filterebenen|142
9.2 Paketfilter|143
9.2.1 Beispiel: Ein IP-Spoofing-Angriff – die Kurzversion|144
9.2.2 IP-Spoofing-Angriff – die ausführliche Version|145
9.2.3 Abwehr des IP-Spoofing-Angriffs|149
9.2.4 Nachteile von Paketfiltern|150
9.3 Circuit Relays|151
9.4 Application Gateways und Proxies|152
9.5 Web Application Firewalls|153
9.5.1 Arbeitsweise|153
9.5.2 Notwendigkeit einer WAF|153
9.5.3 Beispiele für Angriffe auf Webanwendungen|155
9.6 Firewall-Topologien|158
9.6.1 Zentrale Firewall|159
9.6.2 Zentrale Firewall mit DMZ|160
9.6.3 Kaskadierte Firewall mit DMZ|161
9.6.4 Sandwich-System|163
9.6.5 Hochverfügbare Firewall|164
9.6.6 Next-Generation Firewalls (NGFW)|164
9.7 Aufgaben|165
10 IoT-Sicherheit|166
10.1 Sicherheitsproblematik|166
10.2 Beispiele für Sicherheitslücken|167
10.2.1 IP-Kameras|167
10.2.2 Auto und Verkehr|168
10.2.3 Medizingeräte|169
10.2.4 Spielzeug|170
10.2.5 Home Automation|170
10.2.6 Sonstige Geräte|171
10.3 Auffinden verwundbarer Geräte|171
10.3.1 Problematik|171
10.3.2 Vorgehensweise|173
10.4 Sicherheitsmaßnahmen|174
10.4.1 Entwicklung sicherer Webanwendungen|174
10.4.2 Durchdachte Kaufentscheidungen|174
10.4.3 Erfassung aller IoT-Geräte und Strategie|175
10.4.4 Sichere Konfiguration|175
10.4.5 Eingeschränkte Zugriffsmöglichkeiten auf Daten|176
10.4.6 Sichtung von Log-Files|176
10.4.7 Pentesting|176
10.5 Aufgaben|177
11 Lösungen zu den Aufgaben|178
Literatur|199
Stichwortverzeichnis|201