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Planung einer Public-Key-Infrastruktur und Pilotierung für die E-Mail-Kommunikation

Planung einer Public-Key-Infrastruktur und Pilotierung für die E-Mail-Kommunikation
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Lars Pickel
  • Abgabedatum: Juli 2000
  • Umfang: 171 Seiten
  • Dateigröße: 12,4 MB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: Fachhochschule Wiesbaden Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-2730-6
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-2730-6 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-2730-6 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Pickel, Lars Juli 2000: Planung einer Public-Key-Infrastruktur und Pilotierung für die E-Mail-Kommunikation, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: digitale Signatur, Trust Center, Smartcards, Public-Key-Infrastruktur, PKI

Diplomarbeit von Lars Pickel

Einleitung:

Traditionell erfolgte der Austausch von Informationen bislang durch persönliche Treffen, mittels Post oder Telefon. Heute ist er auf vielfältigen Wegen möglich. Im Geschäfts- und Privatleben wird heutzutage immer mehr das Internet als modernes Kommunikationsmittel eingesetzt. Selbst Transaktionen, die noch vor wenigen Jahren nicht denkbar waren, wie z.B. der Abschluss von Verträgen oder die Bestellung und Bezahlung von Waren, werden mittlerweile über das Internet durchgeführt. Das veränderte Kommunikationsverhalten und das fehlende Vertrauen in offene Netze, welches bei Transaktionen mit sensiblen Daten vor allem daher rührt, dass es viel mehr Möglichkeiten gibt, die Daten unbemerkt zu manipulieren und auszuspähen als bei der herkömmlichen Übermittlung, führen zu gestiegenen Anforderungen an die Sicherheit der Kommunikation:

Bestimmte Informationen, etwa personenbezogene Daten, müssen besonders vor unbefugtem Zugang geschützt werden. Das Mitlesen dieser Informationen bei der Übermittlung muss verhindert werden (Vertraulichkeit der übertragenen Daten).

Übertragene Daten müssen vor Manipulation geschützt sein. Sofern dies nicht hinreichend sichergestellt werden kann, muss der Empfänger zumindest die Sicherheit haben, dass Nachrichten nicht unbemerkt verändert werden können (Integrität der Daten).

Die Kommunikationsteilnehmer möchten einen verlässlichen Nachweis darüber, dass die Person, mit der sie kommunizieren, auch die ist, für die sie sich ausgibt (Authentizität). Dies ist die wesentliche Voraussetzung für das Zustandekommen vertrauensbasierter Geschäftskontakte zum Beispiel bei Vertragsabschlüssen.

Besonders im Geschäftsverkehr kann es für den Absender einer Nachricht wichtig sein, nachweisen zu können, dass er seine Mitteilung zu einem bestimmten Zeitpunkt tatsächlich abgeschickt hat, z.B. wenn es um die Einhaltung von Fristen geht (Nichtabstreitbarkeit des Datenaustausches).

Um diesen Ansprüchen an eine sichere Kommunikation gerecht zu werden, wurden verschiedene Sicherheitstechnologien entwickelt, die mit der Einführung von Sicherheitsstrukturen kombiniert werden. Grundlage dieser Technologien ist die Kryptographie, die die Vertraulichkeit von Nachrichten garantiert, sowie darauf aufbauend die digitale Signatur, die für die Authentizität des Kommunikationspartners und die Integrität der Daten sorgt und somit die Voraussetzungen für die Verbindlichkeit der elektronischen Kommunikation schafft. Der Einsatz dieser Technologien basiert auf der sicheren Zuordnung eines Schlüssels zu einer Person im Rahmen einer Public-Key-Infrastrukur, welche die Gesamtheit aller technisch und organisatorisch zu leistenden Anforderungen beinhaltet.

Gegenstand dieser Arbeit ist es, am Beispiel der Sema Group CGTec GmbH den Aufbau einer Public-Key-Infrastruktur zu planen, die die technischen und organisatorischen Voraussetzungen für eine gesicherte elektronische Kommunikation unter Einbeziehung von Sicherheitshierarchien schafft, sowie deren Implementierung in einem Pilotprojekt.

Inhaltsverzeichnis:

Abbildungsverzeichnis IV
Tabellenverzeichnis V
Abkürzungsverzeichnis VI
1. Einleitung 1
2. Kryptographie: Datensicherheit in offenen Umgebungen 3
2.1 Symmetrisches Verschlüsselungsverfahren 3
2.2 Asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren 5
2.3 Hybrides Verschlüsselungsverfahren 7
3. Digitale Signatur: Integrität eines Dokuments 10
3.1 Signaturbildung beim Absender 10
3.2 Signaturprüfung beim Empfänger 13
4. Digitale Zertifikate: Zuordnung eines Schlüsselpaars zu Personen 15
4.1 Bestandteile eines Zertifikats 17
4.2 Zertifikatstypen 20
4.3 Zertifikatsklassen 20
5. Rechtliche Grundlagen 22
5.1 Kommunikationsformen im Unternehmen 22
5.2 Gesetzliche Grundlagen für digitale Signaturen 24
5.2.1 Schriftform 24
5.2.2 Öffentliche Beglaubigung 25
5.2.3 Notarielle Beurkundung 25
5.2.4 Willenserklärung auf elektronischem Weg 26
5.2.5 Beweiskraft digitaler Signaturen 26
5.3 Gesetzliche Grundlagen - verschiedene Stufen von Signaturen 27
5.3.1 Gesetz zur digitalen Signatur (SigG) 29
5.3.2 Richtlinien der Europäischen Union 32
5.3.3 Bundesdatenschutzgesetz 34
5.4 Zuordnung der Mitarbeiter eines Unternehmens zu Signaturstufen 34
6. Public-Key-Infrastrukturen 38
6.1 Architekturen ohne Zertifizierungsstellen (dezentralisierte Schlüssel-Infrastruktur) 40
6.2 Architektur mit Zertifizierungsstellen (zentralisierte Schlüssel-Infrastruktur) 42
6.2.1 Komponenten einer Architektur mit Zertifizierungsstellen 43
6.2.1.1 Wurzelzertifizierungsstelle (Root Certification Authority) 43
6.2.1.2 Zertifizierungsstellen (Certificate Authorities) 44
6.2.1.3 Teilnehmer 49
6.2.2 Hierarchisches Modell 50
6.2.3 Netzmodell / Cross-Zertifizierung 51
6.2.4 Hybrides Modell 53
7. Möglichkeiten der Implementierung 55
7.1 PKI ohne Einbeziehung eines externen Trust Centers 56
7.1.1 Unternehmenseigene PKI - nicht EU-Richtlinien- oder signaturgesetzkonform 58
7.1.2 Unternehmenseigene PKI - EU-Richtlinien- oder signaturgesetzkonform 59
7.2 PKI mit Einbeziehung eines externen Trust Centers 59
7.2.1 Komplette Dienstleistung wird vom Trust Center erbracht 60
7.2.2 Auslagerung der RA 61
7.2.3 Virtuelles Trust Center 63
8. Auswahl des geeigneten Modells 65
8.1 Internes signaturgesetzkonformes Trust Center 65
8.2 Externes Trust Center mit Auslagerung der RA 67
8.3 Virtuelles Trust Center 68
9. Umsetzung (Pilotierung) der PKI innerhalb des Unternehmens 75
9.1 Namenskonventionen 75
9.2 Protokolle 77
9.2.1 OpenPGP 79
9.2.2 S/MIME 80
9.2.3 MailTrusT 81
9.3 Auswahl der Soft- und Hardware 82
9.3.1 Grundsätzliches zur SuV- und CA-Software 82
9.3.2 Grundsätzliches zu Smartcards und Kartenterminals 84
9.3.3 Vorauswahl der Software und Kartenterminals 86
9.3.4 Test der Soft- und Hardware 90
9.3.5 Auswahl der zusätzlich benötigten Soft- und Hardware 93
9.4 Pilotierung 94
9.4.1 Einrichten der CA 94
9.4.2 Einrichten der RA 96
9.5 Beschreibung der Prozesse 97
9.5.1 Einrichten einer Root CA 98
9.5.2 Einrichten einer CA 98
9.5.3 Aufgabendefinition und Ablaufbeschreibung bei der CA 101
9.5.3.1 Aufgaben im Hinblick auf die Teilnehmerzertifizierung 101
9.5.3.2 Aufgaben hinsichtlich der eigenen Schlüsselgenerierung und -zertifizierung 104
9.5.4 Einrichten einer RA 108
9.5.5 Aufgabendefinition und Ablaufbeschreibung bei der RA 109
9.5.5.1 Vorgehensweise bei akkreditierten Signaturen 109
9.5.5.2 Vorgehensweise bei fortgeschrittenen Signaturen 110
9.5.6 Einrichten eines Teilnehmerarbeitsplatzes 115
9.5.7 Aufgabendefinition für die Teilnehmer 115
9.6 Hinweise zur Bedienung der Soft- und Hardware 118
9.7 Beschreibung der Rollen 121
10. Ausblick 126
11. Zusammenfassung 128
12. Anhang I
13. Glossar XXI
14. Internet Links XXIV
15. Literaturliste XXVI

Automatisiert erstellter Textauszug:

Das S/MIME (Secure Multipurpose Internet Mail Extensions) Protokoll ist ein von der Firma RSA weiterentwickeltes und um zahlreiche Sicherheitsgesichtspunkte erweitertes MIME-Protokoll basierend auf dem PKCS-Standard19 [PKCS]. Ebenso wie das PGP-Protokoll realisiert auch S/MIME kryptographisch geschützte Ende-zu-Ende-Übertragungen von Emails. Dabei wird das S/MIMEProtokoll von verschiedenen Herstellern unterstützt und steht für die verschiedensten Betriebssystemplattformen zu Verfügung. Ein Vorteil des S/MIME-Protokolls ist seine weite Verbreitung, da es unter anderem in den Produkten MS-Exchange und Netscape Navigator/Communicator integriert ist und diese quasi auf jedem PC standardmäßig vorhanden sind. Obwohl das S/MIME-Protokoll sehr weit verbreitet ist, gibt es noch immer ein großes Problem mit der Interoperabilität der Produkte. Da die Spezifikation teilweise mehrere Interpretationsmöglichkeiten gestattet und einzelne Aspekte [...]

Der Name (Open)PGP (Pretty Good Privacy) bezeichnet ein Softwareprodukt, welches zum Datenaustausch auf Client-Ebene ein eigenes proprietäres Protokoll verwendet. Die Trennung zwischen Software und Protokoll ist bei PGP nicht sinnvoll, da eine Reduzierung ausschließlich auf Protokollebene das Ergebnis nicht korrekt wiederspiegeln würde. Auch wenn PGP nicht als Standard entwickelt wurde, ist es durch seine weite Verbreitung seit 1991 praktisch dazu geworden. Die für nicht-kommerzielle Anwender noch immer kostenlose Software wurde später durch die IETF (Internet Engineering Task Force) offiziell als internationaler Standard anerkannt (RFC 1991 und RFC 2015). Das Protokoll mitsamt seiner darauf aufbauenden Software gewährleistet die Ende-zu-EndeSicherheitsanforderungen wie Verschlüsselung und digitale Signaturen. Um einen möglichst weit verbreiteten Einsatz von PGP-Software gewährleisten zu können, stehen Implementierungen für alle gängigen Betriebssystemplattformen zur Verfügung. Für den Einsatz in Unternehmen und Behörden wird eine kommerzielle Version angeboten. Der größte Vorteil von PGP ist sein unkomplizierter Einsatz und seine für Privatpersonen kostenlose Nutzung, was zu einer weiten Verbreitung in diesem Umfeld führt. Diese Tatsache kann aber nicht darüber hinweg täuschen, dass es auf dem „Web of Trust“ beruht und nicht für Unternehmen konzipiert ist, die Trustmodelle mit Zertifizierungshierarchien umsetzen wollen. Daraus ergeben sich folgende Schwächen: - Das Prinzip des „Web of Trust“ beruht darauf, dass die Teilnehmer selbst entscheiden müssen, wie viel Vertrauen sie einem anderen Teilnehmer beimessen. Seite 79 [...]

9. Umsetzung (Pilotierung) der PKI innerhalb des Unternehmens miteinander kommunizieren können. Es regelt den Einsatz der kryptographischen Verfahren zur Verschlüsselung und Signatur auf Nachrichtenebene zwischen den Teilnehmer-Clients und sorgt dafür, dass eine Interoperabilität bezüglich der Sicherheitsfunktionen zwischen den einzelnen Komponenten bereitgestellt und gewährleistet wird. Da die Protokolle in der Regel nicht miteinander kompatibel sind, ist es besonders wichtig, dass vor der Entscheidung für ein Protokoll überprüft wird, welches Protokoll die Kommunikationspartner voraussichtlich verwenden, so dass eine sichere Kommunikation mit den meisten Teilnehmern gewährleistet ist. Bei der Auswahl des in der Pilotierung zu verwendenden Protokolls wurden folgende Kriterien beachtet: - Das einzusetzende Protokoll muss in der Lage sein, Daten mit unterschiedlichem Inhalt zu übertragen. Dabei ist darauf zu achten, dass die angestrebte Sicherheitsfunktionalität (Verschlüsselung und Signatur) gewährleistet ist. - Es sollte sich bei dem ausgewählten Protokoll um ein offenes (standardisiertes) Protokoll handeln, da dadurch eine Vielzahl von Produkten von verschiedenen Herstellern zur Verfügung steht und somit die weite Verbreitung dieses Protokolls sehr wahrscheinlich ist. Dies ist wiederum die Grundvoraussetzung für den weltweiten Einsatz von gesicherter Kommunikation. Zur Zeit gibt es im Bereich der Sicherheitstechnik folgende zeitgemäße Standardprotokolle, die untersucht werden sollen: - OpenPGP - S/MIME - MailTrusT [...]

Arbeit zitieren:
Pickel, Lars Juli 2000: Planung einer Public-Key-Infrastruktur und Pilotierung für die E-Mail-Kommunikation, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
digitale Signatur, Trust Center, Smartcards, Public-Key-Infrastruktur, PKI

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