Alexander Zeier | UCS

On the State of Post-Quantum Cryptography Migration

Wed, 01 Sep 2021 00:00:00 +0000

Abstract

Safeguarding current and future IT security from quantum computers implies more than the mere development of Post-Quantum Cryptography (PQC) algorithms. Much work in this respect is currently being conducted, making it hard to keep track of the many individual challenges and respective solutions so far identified. In consequence, it is difficult to judge, whether all (known) challenges have been sufficiently addressed, and whether suitable solutions have been provided. We present results of a literature survey and discuss discovered challenges and solutions categorized into different areas and utilize our findings to evaluate the state of readiness for a full scale PQC migration. We use our findings as starting point to initiate an open community project in the form of a website to keep track of the ongoing efforts and the state of the art in PQC research. Thereby, we offer a single entry-point for the community into the subject reflecting the current state in a timely manner.

Zur Integration von Post-Quantum Verfahren in bestehende Softwarepodukte

Mon, 01 Mar 2021 00:00:00 +0000

Zusammenfassung

Aktuell werden PQC-Algorithmen standardisiert, um der aufziehenden Gefahr für konventionelle asymmetrische Algorithmen durch Quantencomputer zu begegnen. Diese neuen Algorithmen müssen dann in bestehende Protokolle, Applikationen und Infrastrukturen eingebunden werden. Dabei ist mit Integrationsproblemen zu rechnen, die einerseits durch Inkompatibilitäten mit existierenden Standards und Implementierungen begründet sind, andererseits aber auch durch fehlendes Wissen der Softwareentwickler über die Handhabung von PQC-Algorithmen zustande kommen. Um Inkompatibilitäten beispielhaft aufzuzeigen, integrieren wir zwei unterschiedliche PQC-Algorithmen in zwei verschiedene bestehende Softwareprodukte (InboxPager E-Mail Client und TLS Implementierung der Bouncy Castle Bibliothek). Hierbei setzen wir auf die hoch-abstrahierende Krypto-Bibliothek eUCRITE, die Entwicklern das Detailwissen über die korrekte Verwendung klassischer und PQC-Algorithmen abnimmt und damit bereits einige potentielle Implementierungsfehler vermeidet. Die dabei zutage getretenen Probleme bestätigen teilweise bereits bekannte Inkompatibilitäten, beinhalten aber auch neue, bisher nicht angesprochene Schwierigkeiten.

Zur Benutzbarkeit und Verwendung von API-Dokumentationen

Wed, 01 Jan 2020 00:00:00 +0000

Zusammenfassung

Eine gute Dokumentation ist essenziell für eine gute Benutzbarkeit von (Sicherheits-)APIs, d.h. insbesondere für die korrekte Verwendung der APIs. Anforderungen an eine gute Dokumentation von APIs wurden in mehreren Arbeiten beschrieben, jedoch gibt es bislang keine technische Umsetzung (im folgenden Dokumentationssystem genannt), welche diese Anforderungen umsetzt. Die Anforderungen lassen sich unterteilen in Anforderungen an das Dokumentationssystem und Anforderungen an den Dokumentationsinhalt. Aus 13 identifizierten Anforderungen an ein Dokumentationssystem selbst wurden im Rahmen dieser Arbeit 9 in einen Prototypen umgesetzt und in einer Nutzerstudie mit 22 Probanden unter Verwendung einer kryptografischen API evaluiert. Es hat sich gezeigt, dass die Umsetzung der Anforderung Schnelle Nutzung der API ermöglichen zum einen wesentlich von der Qualität der eingepflegten Inhalte abhängt, zum anderen aber auch 5 weitere der betrachteten Anforderungen bzw. deren Umsetzungen subsumiert. Die zwei weiteren umgesetzten Anforderungen (Klassische Referenz und Rückfragen und Kommentarfunktion) wurden von den Probanden kaum oder nicht eingesetzt. Deren Nützlichkeit und Relevanz sollte in einer Langzeitstudie untersucht werden.

API Usability of Stateful Signature Schemes

Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 +0000

Abstract

The rise of quantum computers poses a threat to asymmetric cryptographic schemes. With their continuing development, schemes such as DSA or ECDSA are likely to be broken in a few years’ time. We therefore must begin to consider the use of different algorithms that would be able to withstand powerful quantum computers. Among the considered algorithms are hash-based signature schemes, some of which, including XMSS, are stateful. In comparison to stateless algorithms, these stateful schemes pose additional implementation challenges for developers, regarding error-free usage and integration into IT systems. As the correct use of cryptographic algorithms is the foundation of a secure IT system, mastering these challenges is essential.

Eigenschaften optimierter API-Dokumentationen im Entwicklungsprozess sicherer Software

Tue, 01 Jan 2019 00:00:00 +0000

Zusammenfassung

Hersteller herausgegebenen offiziellen Dokumentationen von Sicherheits-APIs zu lesen. Hingegen bevorzugen sie informelle Dokumentationen, wie sie zum Beispiel auf Q&A Plattformen wie Stack Overflow zu finden sind. Allerdings enthalten Codebeispiele solcher Quellen des Internets oft falschen bzw. aus Sicht der IT-Sicherheit unsicheren Code, welcher oft unreflektiert übernommen wird und letztendlich zu unsicheren Applikationen führt. Diese Arbeit untersucht, welche Eigenschaften eine Dokumentation aus Sicht der Entwickler haben sollte, um sie bei der Erstellung von sicherem Code zu unterstützen. Dazu wurden insgesamt 26 Programmierer in sieben Fokusgruppen über die Vor- und Nachteile beispielhafter, gängiger Dokumentationsarten von APIs befragt. Abschließend wurden die Teilnehmer gebeten, Eigenschaften einer aus ihrer Sicht optimierten API-Dokumentation zu beschreiben. Herausgestellt hat sich, dass eine optimierte Dokumentation viele Beispiele haben sollte. Sie sollte gut strukturiert, durchsuchbar und bei Google leicht auffindbar sein. Weitere wichtige Funktionen wären: Ein Bereich mit Tutorials, eine klassische Referenz und Videos für den schnellen Überblick. Zu jedem Themenbereich sollte es die Möglichkeit für Fragen, Antworten und Diskussionen geben. Durch ein Bewertungssystem sollten gute Lösungen aus der Diskussion in die Beispiele einfließen können. Weiter konnte anhand der Antworten der Probanden ein Interaktionsmuster identifiziert werden, welches das Zusammenspiel der einzelnen Teile einer optimierten API-Dokumentation beschreibt. Auf Basis dieser Erkenntnisse soll in einem nächsten Schritt ein Prototyp entwickelt und seine Wirksamkeit hinsichtlich der Unterstützung im Softwareentwicklungsprozess von sicherheitskritischen Anwendungen evaluiert werden.

Benutzbarkeit von zustandsbehafteten, Hash-basierten Signaturverfahren

Fri, 16 Nov 2018 00:00:00 +0000

Abstract

Quantum computers pose a danger to asymmetric cryptographic schemes. As development continues, schemes such as RSA will likely be broken in a few years’ time. For this reason, different algorithms that would also withstand powerful quantum computers are already being considered today. One class of such algorithms are hash-based signature schemes, some of which, including XMSS, are stateful. This leads to additional challenges for error-free use and integration in IT systems by developers. However, the security of IT systems depends on the correct use of cryptographic algorithms. This thesis therefore proposes a usable API design for stateful signature schemes using XMSS/XMSSMT as an example. This design was developed through a series of interviews with software developers, prototypically implemented and evaluated in further user studies. It was shown that the API can manage the stateful key in a way that is transparent to the user. However, this leads to many of the study’s participants not being aware of using stateful schemes. Regarding the documentation and applicability of the API, good results could be achieved.

Auf dem Weg zu sicheren abgeleiteten Identitäten mit Payment Service Directive 2

Mon, 01 Jan 2018 00:00:00 +0000

Zusammenfassung

Online-Dienste erfordern eine eindeutige Identifizierung der Benutzer und somit eine sichere Authentisierung. Insbesondere eGovernment-Dienste innerhalb der EU erfordern eine starke Absicherung der Benutzeridentität. Auch die mobile Nutzung solcher Dienste wird bevorzugt. Das Smartphone kann hier als einer der Faktoren für eine Zwei-Faktor-Authentifizierung dienen, um eine höhere Sicherheit zu erreichen. Diese Arbeit schlägt vor, den Zugang und die Nutzung einer abgeleiteten Identität mit einem Smartphone zu sichern, um es dem Benutzer zu ermöglichen, sich auf sichere Weise gegenüber einem Online-Dienst zu identifizieren. Dazu beschreiben wir ein Schema zur Ableitung der Identität eines Benutzers mithilfe eines Account Servicing Payment Service Provider (ASPSP) unter Verwendung der Payment Service Directive 2 (PSD2) der Europäischen Union. PSD2 erfordert eine Schnittstelle für Dritte, die von ASPSPs implementiert werden muss. Diese Schnittstelle wird genutzt, um auf die beim ASPSP gespeicherten Kontoinformationen zuzugreifen und daraus die Identität des Kontoinhabers abzuleiten. Zur Sicherung der abgeleiteten Identität ist der Einsatz von FIDO (Fast Identity Online) vorgesehen. Wir bewerten unseren Vorschlag anhand der Richtlinien von eIDAS LoA (Level of Assurance) und zeigen, dass für die meisten Bereiche das Vertrauensniveau substantiell erreicht werden kann. Um diesem Level vollständig gerecht zu werden, ist zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich: Zunächst ist es erforderlich, Extended Validation-Zertifikate für alle Institutionen zu verwenden. Zweitens muss der ASPSP sichere TAN-Methoden verwenden. Schließlich kann derWiderruf einer abgeleiteten Identität nicht erfolgen, wenn der Benutzer keinen Zugriff auf sein Smartphone hat, das mit der abgeleiteten ID verknüpft ist. Daher ist ein anderes Widerrufsverfahren erforderlich (z. B. eine Support-Hotline).

Design and Implementation Aspects of Mobile Derived Identities

Sun, 01 Jan 2017 00:00:00 +0000

Abstract

With the ongoing digitalisation of our everyday tasks, more and more eGovernment services make it possible for citizens to take care of their administrative obligations online. This type of services requires a certain assurance level for user authentication. To meet these requirements, a digital identity issued to the citizen is essential. Nowadays, due to the widespread use of smartphones, mobile user authentication is often favoured. This naturally supports two-factor authentication schemes (2FA). We use the term mobile derived identity to stress two aspects: a) the identity is enabled for mobile usage and b) the identity is somehow derived from a physical or digital proof of identity. This work reviews 21 systems and publications that support mobile derived identities. One subset of the considered systems is already in place (public or private sector in Europe), another subset is subject to research. Our goal is to identify prevalent design and implementation aspects for these systems in order to gain a better understanding on best practises and common views on mobile derived identities. We found, that research prefers storing identity data on the mobile device itself whereas real world systems usually rely on cloud storage. 2FA is common in both worlds, however biometrics as second factor is the exception.

AnonDrop - Räumlich begrenzte anonyme Informationsverbreitung

Tue, 27 Sep 2016 00:00:00 +0000

Abstract (german)

Opportunistische Netze bieten ein alternatives Kommunikationssystem in Situationen, in denen ein repressiver Staat die klassische Internetkommunikation filtert oder ganz unterbindet. AnonDrop erlaubt hier eine räumlich begrenzte Kommunikation, die mittels dynamischer Netzadressen (MAC und IP) und weiterer Schutzmaßnahmen Angriffen auf die Identifizierung von Knoten überwiegend standhält. Auf Basis von Android Smartphones wurde ein Prototyp realisiert, der bei ersten Last- und Mobilitätstests zufriedenstellende Ergebnisse zeigt.