aus: vorgänge Nr. 209 (Heft 1\/2015), S. 18-28<\/p>\n
(Red.) Wer sich gegen die allumfassende Internet-Überwachung zur Wehr setzen möchte, greift schon länger auf eine starke Verschlüsselung von Daten (Kryptographie) und Open Source Software zurück. Jedoch belegen die von Edward Snowden veröffentlichten Dokumente, dass die mit Kryptographie zu erzielende Sicherheit trügt. Zahlreiche Verschlüsselungstechniken, ja selbst die mathematischen Grundlagen dieser Verfahren wurden kompromittiert bzw. manipuliert. Rüdiger Weis zeigt im folgenden Beitrag, welche Anforderungen an Verschlüsselungsverfahren zu erfüllen sind, damit diese als hinreichend sicher angesehen werden können. Zugleich warnt er davor, Sicherheit allein mit technischen Mitteln erreichen zu wollen. Seine Kernthese: Es gibt keinen absoluten Schutz für einmal gespeicherte Daten. Datensparsamkeit, also besonders sensible Daten überhaupt nicht zu erfassen oder zu speichern, ebenso wie ein stärkerer rechtlicher Datenschutz sind für ihn deshalb unerlässlich, um die Integrität von IT-Systemen wiederzugewinnen.<\/i><\/p>\n
Die weltweite elektronische Vernetzung stellt wohl eine der tiefgreifendsten Veränderung seit der industriellen Revolution dar. Das gesellschaftliche Zusammenleben, unser gesamtes Wirtschaftsleben, das Verhältnis zwischen Bürger und Staat und das Verhältnis der Staaten untereinander stehen vor tiefgreifenden Herausforderungen. Wer hier von „Neuland“ spricht, liegt vielleicht gar nicht so falsch, wie oberflächlichere Kommentatoren meinen. Oft wird in der Diskussion das technikfixierte „code is law“ vorgebracht, und in der Tat scheint die Gesetzgebung technischen Entwicklungen fast nur noch hinterherzulaufen. Allerdings ist es ja aber gerade das Wesen einer freiheitlichen Gesellschaft, dass der Staat Innovation nicht behindern, sondern einen fairen Rechtsrahmen vorgeben sollte. Hierbei kann Technik der Politik gerade dort helfen, wo sich Diplomatie allein als machtlos erwiesen hat. Die Regierungen weltweit sind daran gescheitert, das flächendeckende Abhören von Bürgern und Industrie zu verhindern. Freie Software und starke Kryptographie kann dies. Und auch darüber hinaus sind Kryptographie und Open Source Software mächtige Werkzeuge, um die digitale Gesellschaft freiheitlich und demokratisch zu gestalten.<\/p>\n
Das Internet bietet die Möglichkeit der einfachen Teilhabe. Jeder kann sich umfassend aus nichtstaatlichen Quellen informieren und auch die aktive Teilnahme am politischen Meinungsbildungsprozess ist dank sozialer Netze und des einfachen Publizierens mittels Blogs und Podcasts sehr niedrigschwellig möglich geworden. Andererseits wurde schon von Anfang an von der Wissenschaft gewarnt, dass im Internet schon konstruktionsbedingt eine allumfassende Überwachung möglich ist. Nach Snowden ist es unstrittig, dass Staaten diese Überwachung durchführen.<\/p>\n
Die gute Nachricht ist, dass wissenschaftlich starke Kryptographie auch für übermächtige Geheimdienste nicht brechbar sein dürfte. „Crypto works. It’s not an arcane black art. It is a basic protection, the Defense Against the Dark Arts for the digital world. We must implement it, actively research it“, so Edward Snowden im Guardian vom 11. März 2014.
Kryptographie geht bereits bei der wissenschaftlichen Modellbildung von einem fast allmächtigen Gegner aus. Der Angreifer kann alle Nachrichten lesen und übertragene Nachrichten ändern. Die einzige Voraussetzung auf Verteidigerseite ist das sichere Erzeugen und Speichern von wenigen Bits für die kryptographischen Schlüssel. Nach Snowden wissen wir genauer, an welchen Kabelstellen abgehört wird und auf den Cent genau, wie viel Geld für Kryptoangriffe vorhanden ist – nicht uninteressant, aber wissenschaftlich betrachtet nur eine Fußnote. Die „übertriebene Paranoia“ der Theoretiker hat sich also mal wieder als die realistischste Einschätzung der praktischen Bedrohungslage erwiesen. Kryptographie ermöglicht durch Mathematik auf einer kleinen fingernagelgroßen Fläche oder mit einer handvoll Programmzeilen, Daten sicher selbst gegen eine weltweite Geheimdienstzusammenarbeit zu verschlüsseln. Freie Software ermöglicht dies kosten- und hintertürenfrei.<\/p>\n
Pessimisten meinen, dass Kryptographie die letzte Brandmauer gegen eine umfassende Überwachung darstellen könnte, die allerdings in der Praxis häufig umgangen werden kann. Optimisten glauben, dass Kryptographie zu einer Stärkung des Einzelnen gegenüber den Staaten führt und damit eine Schlüsseltechnologie für eine freiheitlich, demokratische Gestaltung des digitalen Lebensraumes darstellt. „Trust the math. Encryption is your friend.“, so Bruce Schneier im Guardian vom 6. September 2013.<\/p>\n
Allerdings sollten zukünftig Warnungen aus der Wissenschaft vor schwacher Kryptographie ernst genommen werden. Starke Kryptographie sollte als Standardeinstellung benutzt und im klugen Ingenieursinne ausreichend große Sicherheitsspielräume, sprich bewährte Algorithmen mit langen Schlüssellängen, gewählt werden. Nach Snowden ist es sicher, dass kryptographische Verfahren, gegen die wissenschaftliche Vorbehalte bestanden, wohl auch praktisch gegen mit Milliarden ausgestattete Gegnern mehr als problematisch sind.<\/p>\n
Zentraler Baustein für die Sicherheit von elektronischer Kommunikation ist die Verwendung von kryptographischen Verfahren mit öffentlichen Schlüsseln. Diese werden sowohl für die Verschlüsselung, als auch für die Authentifizierung verwendet. Hierfür halten Kryptographen schon seit vielen Jahren Standardverfahren mit einer Schlüssellänge von 1024 bit für brechbar. Die staatlichen Stellen verpflichten schon seit längerem auf eine Mindestlänge von 2048 bit, wie sie beispielsweise Windows 8 verwendet und halten längere Schlüssellängen schon mittelfristig für empfehlenswert.<\/p>\n
Viele Kryptographieforschern empfehlen mindestens 4096 bit. Wegen dieser Anforderungen diskutieren viele Wissenschaftlern die Verwendung von Elliptischen Kurven Kryptosystemen. Die Hauptidee hierbei ist, das schon lange bekannte Diskrete Logarithmus Problem (DLP) auf mathematisch anspruchsvollen Strukturen zu verwenden. Die Mehrheit der kryptographischen Forschung ist der Ansicht, dass ECC ähnliche Sicherheit liefert wie RSA und dies bei deutlich kürzeren Schlüsseln und besserer Geschwindigkeit. Diese Eigenschaften sind besonders im Bereich Smartcards und eingebetteten Systeme bedeutend.<\/p>\n
Allerdings mehren sich seit geraumer Zeit die Zweifel, ob wirklich gleiche Sicherheit mit deutlich geringerem Zeit und Speicheraufwand zu realisieren ist. Die Annahmen, die dieser Einschätzung zu Grunde liegen, sind sehr weitreichend. Eine Minderheit der Kryptographen kritisiert, dass man sicher lediglich weiß, dass der gegen DLP Systeme über endlichen Körpern wirkungsvolle Index-Calculus Angriff nicht unmittelbar gegen das DLP über der additiven Gruppe von Elliptischen Kurven angewendet werden kann. Hieraus zu folgern, dass nur Standardangriffe anwendbar sind, ist eine durchaus kritisch zu sehende Annahme. Diese Standardangriffe sind universell einsetzbar und nutzen keinerlei Optimierungen der zu Grunde liegenden mathematischen Strukturen. Gerade die reichhaltige algebraische Struktur von Elliptischen Kurven könnte jedoch überraschende und sehr wirkungsvolle Angriffe möglich machen. Zudem ist ECC wegen der kürzeren Schlüssellänge viel anfälliger gegen Angriffe mit Quantencomputern (Shor Algorithmus). Nach Snowden wissen wir auf den Cent genau, dass die NSA erhebliche Mittel in die Forschung zu Quantencomputern steckt.<\/p>\n
Ein erhebliches praktisches Problem stellt weiterhin die Tatsache dar, dass ECC-Systeme eine Reihe von mathematisch höchst sensiblen Parametern benötigen. So wurde von offen forschenden Kryptographen in einem NIST-Standard schon im Juni 2006 die hohe Wahrscheinlichkeit einer Manipulation von Elliptischen Kurven bei Parametern für einen Zufallsgenerator (Dual Elliptic Curve Deterministic Random Bit Generator) aufgedeckt. Nach Snowden bestätigt sich die Existenz einer NSA-Backdoor in einem NIST Standard. Der Vertrauensverlust der Standardisierungsbehörde ist ein harter Schlag für die Informatik. Die von NIST und NSA vorgeschlagenen Elliptischen Kurven müssen daher offensichtlich wissenschaftlich nochmals gründlich untersucht werden.<\/p>\n
Die Enthüllung zum Behördenvorgehen gegen den Mail-Anbieter Lavabit zeigen, wie riskant kryptographisch problematische Einstellungen sind. Bei der Nutzung der bisherigen Standardeinstellungen bedeutet die erzwungene Herausgabe von SSL-Schlüsseln die automatische Kompromittierung der gesamten, sicherlich von der NSA aufgezeichneten Kommunikation aller<\/i> Kunden.<\/p>\n
Der getroffene Mail-Anbieter Lavabit beendete den Geschäftsbetrieb, Kommentatoren schrieben über das „Todesurteil für US-Kryptographie“ und für US-Cloudanbieter könnten diese rechtlichen Probleme in der Tat das Aus vieler Geschäftsbereiche bedeuten. Und auch hier ist dank kryptographischer Forschung die Lösung nur einen Maus-Klick entfernt. Perfect Forward Secrecy (PFS) ermöglicht, dass durch eine Kompromittierung eines SSL-Serverschlüssels nicht die gesamte Kommunikation von Unschuldigen betroffen ist. Nach Snowden sollten 1024 bit Schlüssel und RC4 nicht mehr verwendet und die Schlüsselvereinbarung auf Perfect Forward Secrecy umgestellt werden.<\/p>\n
Neu bewertet werden muss die Initiative von Microsoft, bei der Einführung von Windows 8\/10 den Nutzern eine neue, von Microsoft kontrollierte Sicherheitsarchitektur aufzuzwingen. Hierbei soll ein Trusted Computing Modul (TPM) in die persönlichen Computer und Mobilgeräte eingebaut werden. Dieses enthält einen Schlüssel auf den der\/die Besitzer_in des Computer keinen Zugriffs hat. Zusammen mit den nun von Microsoft implementierten Verfahren innerhalb von Windows 8\/10 (insbesondere Secure Boot) wird den Nutzern weitgehend die Kontrolle über ihre eigene Hardware und Software entzogen.<\/p>\n
Ähnlich analysierte das Bundesamt für die Sicherheit in der Informationstechnik in einer „Stellungnahme des BSI zur aktuellen Berichterstattung zu MS Windows 8 und TPM“:<\/p>\n
\n„Aus Sicht des BSI geht der Einsatz von Windows 8 in Kombination mit einem TPM 2.0 mit einem Verlust an Kontrolle über das verwendete Betriebssystem und die eingesetzte Hardware einher. Daraus ergeben sich für die Anwender, speziell auch für die Bundesverwaltung und kritische Infrastrukturen, neue Risiken.“(1)<\/i>\n<\/p>\n
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Es erinnert fatal an eine elektronische Fußfessel. So kann beispielsweise über das Netz angefragt werden, ob nur genehmigte Software läuft – das Ende der persönlichen Computer und Smartphones.<\/p>\n
Kryptographen warnen vor Trusted Computing<\/span><\/h5>\n
Whitfield Diffie, einer der Entdecker der Public-Key-Kryptographie, zeigte sich besorgt über die dominierende Stellung von Microsoft und forderte, dass die Benutzer die vollständige Kontrolle über die Schlüssel des eigenen Computers behalten sollten:<\/p>\n
\n„(The Microsoft approach) lends itself to market domination, lock out, and not really owning your own computer. (…) To risk sloganeering, I say you need to hold the keys to your own computer.“ (zitiert nach EETimes, 15. April 2003)<\/i><\/p>\n<\/blockquote>\n
Auch Ron Rivest mahnte eindringlich, die möglichen Konsequenzen gründlich abzuwägen:<\/p>\n
\n„We should be watching this to make sure there are the proper levels of support we really do want. (…) We need to understand the full implications of this architecture. This stuff may slip quietly on to people’s desktops, but I suspect it will be more a case of a lot of debate.“ (zitiert nach EETimes, 15. April 2003).<\/i><\/p>\n<\/blockquote>\n
Wenn Wirtschaft und Behörden mittels Windows und Trusted Computing eine Sicherheitsinfrastruktur aufbauen, können die US-Behörden im Zweifelsfall die völlige Kontrolle übernehmen.<\/p>\n
\n„Darüber hinaus können die neu eingesetzten Mechanismen auch für Sabotageakte Dritter genutzt werden. Diesen Risiken muss begegnet werden.“ (BSI, August 2013, a.a.O.). <\/i><\/p>\n<\/blockquote>\n
Angesichts der Tatsache, dass wiederholt Druck auf Herstellern ausgeübt wurde, Hintertüren einzubauen, wirkt die Idee, dass ein Schlüssel vom\/von der Benutzer_in nicht ersetzt werden kann, sehr bedrohlich. Besonders brisant ist, dass die geheimen Schlüssel während des Herstellungsprozesses außerhalb des Chips erzeugt und danach in den Chip übertragen werden. Hier ist es trivial, eine Kopie aller Schlüssel herzustellen. Es ist nicht auszuschließen, dass entsprechende Rechtsvorschriften bestehen und über diese nicht berichtet werden darf. Ein anderes realistisches Szenario, dass der TPM Hersteller nicht in der Reichweite der NSA sondern beispielsweise in der Volksrepublik China sitzt, kann nicht wirklich beruhigen.<\/p>\n
Da neben den Überwachungsmöglichkeiten auch die Wahlmöglichkeiten der Nutzer eingeschränkt werden, stellen sich natürlich kartell- und verbraucherrechtliche Fragen. Unter anderem die Tatsache, dass Microsoft die übliche Praxis verlassen hat und den Überwachungschip automatisch einschaltet und sich bei vielen Systemen selbst nicht mehr ausschalten lässt, verstößt unter anderem gegen das Eckpunktepapier des Bundesinnenministeriums zur vertrauenswürdigen Technikgestaltung.<\/p>\n
Secure Boot Probleme für Linux<\/span><\/h5>\n
Nachdem die Einführung einer Microsoft kontrollierten Sicherheitsinfrastruktur durch politischen Widerstand lange aufgehalten werden konnte, hat Microsoft ein weiteres Mal in Geheimverhandlungen Fakten geschaffen. In den Hardwareanforderungen für Windows 10 wird Secure Boot verpflichtend vorausgesetzt. Alternative Betriebssysteme können in der Praxis bisher nur mit technisch und rechtlich nicht unproblematischen Notkonstruktionen gestartet werden.<\/p>\n
Microsoft kann und hat auch ohne nachvollziehbare Begründung konkurrierende Bootloader deaktiviert. Ein Szenario, dass Microsoft (möglicherweise durch US Regierungsdruck) die Berechtigung für die von Microsoft unterschriebenen Bootloader für Linux-Distributionen zurückzieht, will man sich insbesondere für sicherheitskritische Systeme oder eingebettete Systeme nicht wirklich vorstellen.<\/p>\n
\n„Insbesondere können auf einer Hardware, die mit einem TPM 2.0 betrieben wird, mit Windows 8 durch unbeabsichtigte Fehler des Hardware- oder Betriebssystemherstellers, aber auch des Eigentümers des IT-Systems Fehlerzustände entstehen, die einen weiteren Betrieb des Systems verhindern. Dies kann soweit führen, dass im Fehlerfall neben dem Betriebssystem auch die eingesetzte Hardware dauerhaft nicht mehr einsetzbar ist. Eine solche Situation wäre weder für die Bundesverwaltung noch für andere Anwender akzeptabel.“ (BSI, August 2013, a.a.O.).<\/i><\/p>\n<\/blockquote>\n
Während deutsche Behörden darüber diskutieren, wie sehr vor Windows 8 gewarnt werden sollte, verbot die Volksrepublik China Windows 8 auf staatlichen Computern.<\/p>\n
Alternative Vertrauensanker<\/span><\/h5>\n
Es erscheint zwingend notwendig, Alternativen zum Vertrauensanker von Microsoft zur Verfügung zu stellen. Aus technischen Gründen ist dies sogar deswegen notwendig, weil Microsoft mit einer Schlüssellänge von 2048 bit arbeitet, welche vom BSI nicht für langfristige Sicherheit empfohlen wird.<\/p>\n
Für den staatlichen Bereich könnte beispielsweise die Bundesnetzagentur eine führende Position einnehmen. Hier sind im Zusammenhang mit dem Signaturgesetz schon erhebliche Vorarbeiten vorgenommen worden. Für nichtstaatliche Bereiche erscheint eine gemeinnützige Stiftung außerhalb der USA die bessere Lösung. Ähnliche Diskussionen werden bereits zu ICAN und DNSSEC Rootzonen-Schlüssel geführt.<\/p>\n
Die Kryptographieforschung hat Lösungen für feingranulare Sicherheitspolitiken mit mathematisch beweisbaren Sicherheitseigenschaften entwickelt. Beispielsweise können Vertrauensbeziehungen durch mehre mögliche Stellen dezentralisiert werden oder eine Zusammenarbeit von mehren Instanzen erforderlich gemacht werden.<\/p>\n
Hintertüren in Closed Source Soft- und Hardware<\/span><\/h5>\n
Wenn die geheimen Schlüsselinformationen durch Hintertüren übertragen werden, kann natürlich die stärkste Kryptographie nichts ausrichten. Die bestätigten geheimen Einbauten von Hintertüren durch US Firmen führen ein weiteres Mal die Notwendigkeit für eine neue Vertrauensbasis für die digitale Welt vor Augen. Hierfür sind Schlüsselkontrolle durch die Anwender, nachvollziehbare Standardisierungsprozesse und einsehbarer Sourcecode für Software und Hardware als unabdingbar anzusehen. Nach Snowden ist bekannt, dass die Geheimdienste über einen Milliarden-Etat verfügen, um die Sicherheit von kommerzieller Software und Geräte mit Hintertüren zu versehen. Lesbarer Quellcode und aufmerksame Entwicklern bieten hiergegen Sicherheit.<\/p>\n
Lesbarer Quellcode<\/span><\/h5>\n
Während die über die Notwendigkeit der ausschließlichen Verwendung von Open Source Programmen für sicherheitskritische Bereiche noch kontrovers diskutiert wird, ist die schwächere „Lesbarer Quellcode“-Forderung innerhalb der Wissenschaftsgemeinde unumstritten. Ohne die Möglichkeit, den Quellcode zu überprüfen, ist es faktisch unmöglich, Hintertüren zu entdecken.<\/p>\n
Lesbarer Quellcode bedeutet nicht zwangsläufig die Verwendung einer offenen Lizenz. Auch veröffentlichter Quellcode kann unter kommerzielle Lizenzen gestellt werden, die die Verwendung und Weitergabe nahezu beliebig einschränken können. Dies ist seit langem gängige Praxis, wie die Beispiele PGP und CryptoPhone zeigen.<\/p>\n