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Sicherheitsaspekte kryptographischer Verfahren beim Homebanking

Sicherheitsaspekte kryptographischer Verfahren beim Homebanking
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Lars Nöbel
  • Abgabedatum: April 2002
  • Umfang: 83 Seiten
  • Dateigröße: 2,3 MB
  • Note: 1,3
  • Institution / Hochschule: Universität Leipzig Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-5579-8
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-5579-8 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-5579-8 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Nöbel, Lars April 2002: Sicherheitsaspekte kryptographischer Verfahren beim Homebanking, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: elliptische Kurven, DES, HBCI, RSA

Diplomarbeit von Lars Nöbel

Zusammenfassung:

In der vorliegenden Arbeit werden kryptographische Verfahren und Protokolle vorgestellt, die im HBCI-Standard zum Einsatz kommen. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf den derzeit verwendeten Algorithmen DES und RSA sowie deren möglichen Nachfolgern Rijndael und ElGamal mit elliptischen Kurven. Die dafür notwendigen mathematischen Grundlagen werden ebenso wie die grundlegenden Begriffe der Kryptographie eingeführt. Es wird auf Sicherheitsaspekte der untersuchten Algorithmen und auf die zukünftige Entwicklung eingegangen. Dabei stellt sich heraus, daß mit den benutzten Verfahren die Sicherheit der Kommunikationspartner nur unwesentlich bis gar nicht beeinträchtigt werden kann. Beim praktischen Einsatz existieren aber noch Lücken, die für einen Angriff ausgenutzt werden können.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1
2. Mathematische Grundlagen 3
2.1 Hilfsmittel aus der Zahlentheorie 3
2.1.1 Komplexität von Algorithmen 3
2.1.2 Der Euklidische Algorithmus 5
2.1.3 Der Chinesische Restsatz 7
2.1.4 Der Satz von Euler-Fermat 8
2.1.5 Galoisfelder 9
2.2 Einwegfunktionen 9
2.2.1 Faktorisierung natürlicher Zahlen 9
2.2.2 Der diskrete Logarithmus 10
2.2.3 Nichtlineare Transformationen 11
2.3 Erzeugung von Zufallszahlen 11
2.3.1 Zufallszahlengeneratoren 11
2.3.2 Kongruenzgeneratoren 12
2.3.3 Schieberegister 14
2.3.4 Weitere Generatoren 14
2.4 Primzahltests und Faktorisierung 15
2.4.1 Probedivision und Fermat-Test 15
2.4.2 Der Miller-Rabin-Test 16
2.4.3 Pollards Methode 17
2.4.4 Das Quadratische Sieb 18
3. Kryptographische Grundlagen 19
3.1 Grundbegriffe 19
3.1.1 Kryptosysteme 19
3.1.2 Block- und Stromchiffren 20
3.2 Symmetrische Kryptosysteme 23
3.2.1 Cäsar-Chiffre und One-Time-Pad 23
3.2.2 Der DES-Algorithmus 24
3.2.3 Weitere Algorithmen 27
3.3 Asymmetrische Kryptosysteme 29
3.3.1 Einführende Bemerkungen 29
3.3.2 Der RSA-Algorithmus 30
3.3.3 Weitere Verfahren 31
3.4 Hashfunktionen 32
3.4.1 SHA 32
3.4.2 MD4 und seine Varianten 32
3.4.3 RIPEMD-160 33
3.4.4 MDC-2 33
3.4.5 Message Authentication Codes 34
3.5 Digitale Signaturen 34
3.5.1 RSA-Signaturen 34
3.5.2 ElGamal-Signaturen und DSA 34
3.6 Kryptographische Protokolle 35
3.6.1 Festcodes und Wechselcodes 35
3.6.2 Bidirektionale Protokolle 36
3.6.3 Weitere Protokolle 37
4. Angriffe auf Kryptosysteme 39
4.1 Angriffe auf Kryptosysteme 39
4.1.1 Angriffsklassen 39
4.1.2 Brute-Force-Angriff 40
4.1.3 Kryptanalyse 41
4.2 Angriffe auf Protokolle 42
4.2.1 Einfache Angriffe 42
4.2.2 Arglistige Täuschung 42
4.3 Schwachstelle Benutzer 43
4.3.1 Sicherheit der Benutzerdaten 43
4.3.2 Schutz der Benutzerdaten 44
5. Homebanking 45
5.1 Der HBCI-Standard 45
5.1.1 Beschreibung 45
5.1.2 Ablauf des HBCI-Dialogs 46
5.1.3 Sicherheitsmechanismen 47
5.1.4 Signieren von Nachrichten 48
5.1.5 Verschlüsselung von Nachrichten 49
5.1.6 Erstinitialisierung DDV 50
5.1.7 Erstinitialisierung RDH 51
5.1.8 Sicherheitsmedien 53
5.2 Schwachstellen des Protokolls 53
5.2.1 Kommunikation 53
5.2.2 Speicherung der Daten 54
5.3 Analyse der Angriffsmöglichkeiten 55
5.3.1 Allgemeine Angriffe 55
5.3.2 Angriffe auf das Protokoll 57
5.3.3 Angriffe auf Sicherheitsmedien 58
5.3.4 Angriffe auf Benutzer 59
6. Weiterführende Betrachtungen 61
6.1 Neue kryptographische Algorithmen 61
6.1.1 Advanced Encryption Standard 61
6.1.2 Spezifikation von Rijndael (AES) 62
6.2 Weitere mathematische Methoden 66
6.2.1 Elliptische Kurven 66
6.2.2 EC-Kryptographie 69
7. Zusammenfassung 71

Automatisiert erstellter Textauszug:

Eine digitale Signatur ist eine elektronische Unterschrift. Sie dient zum Beweis, daß die Nachricht wirklich vom Signierenden stammt. Sie muß f¨lschungssicher und verifizierbar sein. Nach dem Signieren darf die Nacha richt nicht mehr ge¨ndert werden k¨nnen. a o Mit dem RSA-Verfahren ist es m¨glich, digitale Signaturen zu erstellen. o Dazu werden die Rollen der Schl¨ssel einfach vertauscht. Ein Dokument wird u mit dem privaten Schl¨ssel verschl¨sselt, so daß jeder mit dem ¨ffentlichen u u o Schl¨ssel die Originalnachricht wieder herstellen kann. Da nur der Ersteller u der Nachricht den privaten Schl¨ssel kennt, ist sichergestellt, daß das u Dokument auch von ihm stammt. Es gibt noch einige Angriffsm¨glichkeiten auf diese Signaturen. Das kann o verhindert werden, indem zuerst mit einer kryptographischen Hashfunktion der Hashwert des Dokuments berechnet wird. Dieser wird signiert und zusammen mit dem Originaldokument versandt. Der Empf¨nger kann den a Hashwert berechnen. Stimmt dieser mit dem Wert der entschl¨sselten u Signatur uberein, so sieht er die Nachricht als echt an. ¨ [...]

Im Jahre 1988 entwickelte IBM Hashfunktionen auf Basis von Blockchiffren, welche Modification Detection Codes (MDC) genannt wurden. Nach der Anzahl der verwendeten Blockchiffre-Operationen werden sie mit MDC-2 und MDC-4 bezeichnet. Theoretisch funktionieren diese Hashfunktionen mit beliebigen Blockchiffren, sie werden aber meistens nur in Verbindung mit DES angewendet. MDC-2 benutzt zwei Verkettungsvariablen, die in jedem Durchlauf als Schl¨ssel f¨r die Blockchiffrierung dienen26 . Anhand der zu verarbeitenden u u Daten werden diese Variablen st¨ndig ver¨ndert. Nach der Abarbeitung des a a letzten Blocks bilden die Verkettungsvariablen hintereinandergeschrieben den Hashwert. MDC-4 unterscheidet sich von MDC-2 nur dadurch, daß auf das Ergebnis die gesamte Operation ein weiteres Mal mit vertauschten Rollen angewendet wird. [...]

F¨r das Projekt RIPE (RACE Integrity Primitives Evaluation24 ) der u Europ¨ischen Union wurde RIPEMD, ebenfalls eine Variante von MD4, a entwickelt. Die gr¨ßte Ver¨nderung gegen¨ber MD4 ist, daß hier zwei o a u Versionen des Algorithmus parallel laufen, welche sich nur durch die Wahl einiger Konstanten unterscheiden. Beide Ergebnisse werden zu den vier Verkettungsvariablen addiert. Dadurch scheint RIPEMD resistent gegen differentielle und lineare Kryptanalyse zu werden. Als die Angriffspunkte gegen MD5 bekannt wurden und einige Experten meinten, daß 128 Bit zuwenig seien, wurde RIPEMD-160 von Dobbertin, Bosselaers und Preneel als Nachfolger von RIPEMD entwickelt25 . Diese Hashfunktion benutzt f¨nf Verkettungsvariablen statt der bisherigen vier u und insgesamt f¨nf Runden f¨r die Berechnung. Aus Kompatibilit¨tsgr¨nden u u a u wurde mit RIPEMD-128 auch eine Hashfunktion mit vier Verkettungsvariablen und vier Runden bereitgestellt26 . [...]

Arbeit zitieren:
Nöbel, Lars April 2002: Sicherheitsaspekte kryptographischer Verfahren beim Homebanking, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
elliptische Kurven, DES, HBCI, RSA

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