Verschlüsselte SMS auf Basis des vorgeschlagenen Standard SEMS

Diplomverteidigung an der Technischen Universität Dresden

Immanuel Scholz

Inhalt

Aufgabenstellung

SMS

Wirtschaftliche Nutzung

SEMS

SeJI

Ausblick

Aufgabenstellung

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Analyse der Anforderungen an sichere SMS

Analyse von SEMS

Erweiterung / Anpassung von SEMS

Beispielimplementation in Java (SeJI)

„Verschlüsselte SMS auf Basis des

vorgeschlagenen Standard SEMS“

SMS – Definition

Short Message Service – Dienst zur Übertragung kurzer, textueller Nachrichten

Auch als Bezeichnung einer Nachricht

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

SMS – Aufbau

Teilung in Handy

und Stationen

Übertragung

Handy / Station

verschlüsselt

nach GSM / A5.1 oder 5.2

Übertragung zwischen Stationen über Festnetzleitungen (unverschlüsselt)

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

GSM – Schwächen

GSM ist gebrochen

1998 ISAAC aus Berkeley: GSM / A3 und A8 (Authentisierung)

1999 Birykov und Shamir: GSM A5.1

GSM / A5.2 ist per Definition brechbar

Viele Anbieter verwenden ohnehin nur reduzierte Schlüssel

Andere Probleme mit GSM (einseitige Authentizierung, geheime Algorithmen)

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Wirtschaftliche Nutzung

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

*) Schätzungen nach Saxonia Systems AG

SMS ist
auch wei-
terhin von
Bedeutung

B2C hat
stärkste

Entwicklung

Marktverteilung und Sicherheits-

bedürfnis von SMS

Wirtschaftliche Nutzung

Sicher-
heit bei
SMS ist
wichtig

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Sorgen bei kommerzieller Internetbenutzung

Secure MEssage Standard

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Vorgeschlagener Standard der Universitäten Mannheim und Amsterdam und der Firma „NAH6“

Protokolle für authentisierte und verschlüsselte SMS

Optimiert auf Anzahl übertragener SMS

RSA

SEMS – Aufbau

mittlere Sicherheit

RSA-Schlüssellänge von 1120 Bit

meist nur 1 SMS notwendig

hohe Sicherheit

RSA-Schlüssellänge von 2208 Bit

mehrere SMS notwendig

Ausgelagerte und integrierte Signaturen

Interoperabilität wird gewährleistet

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

SEMS – Benötigte SMS

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

SEMS – Kryptoanalyse

RSA benutzt e=3

Hastad, Coppersmith, Franklin, Reiter durch SHAKE abgewehrt

Blömer (teilweise bekannter Schlüssel) anwendbar

AES benutzt nicht zufälligen Schlüssel

Kombination aus SHA-1 Ausgaben

Abhängigkeit zwischen Teilen des IV und Schlüssel

Keine Spezifikation der Fehlermeldung wie bei PKCS #1

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

SEMS – Änderungen

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Anpassung für UDH

CRC-Prüfsumme aus Header wegstreichen

Schlüssel auf 1056 Bit bzw. 2096 Bit reduzieren

Neuer öffentlicher Exponent

e=0x4000000800001 (kleinste Primzahl mit den wenigsten Einsen größer als 250

Sicher gegen Angriffe von Blömer

SEMS – kleine Änderungen

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Einige kleinere Ungereimtheiten

Sems Java Implementation

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Implementiert Teile von SEMS mit Java ME unter MIDP 2.0 und WMA 1.1

Nicht enthalten sind:

Schlüsselwiderruf

Hohe Sicherheitsstufe

Ausgelagerte Signaturen

SeJI – Demonstration

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Das integrierte Telefonbuch

SEMS – Optionen

Versand einer verschlüsselten SMS

Empfang einer verschlüsselten SMS

SeJI – Performance Messungen

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Nur die Performance der RSA-Operation ist wichtig (97% Rechenzeit)

Aufteilung der Rechenzeit eines Sendevorganges

SeJI – Performance Messungen

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

e=0x4...1 ist vertretbar

e=rnd(l) ist nicht zu empfehlen

Einfluss des öffentlichen Exponenten auf RSA

SeJI – Performance Messungen

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Eine Alternative BigInteger-Klasse hat viel Einfluss

Einfluss der BigInteger-Klasse auf RSA

Ausblick

Aufgabenstellung – SMS – Wirtschaftliche Nutzung – SEMS – SeJI – Ausblick

Weiterentwicklung von SeJI (Vollständigkeit, Performance, Features)

Schutz der Verbindungsdaten

Anwendbarkeit von SEMS auf andere Kurznachrichtenprotokolle (ICQ, Email)

Periodische Validierung der wirtschaftlichen Annahmen

Noch Fragen?

Literatur:

Secure Message Standard (http://www.nah6.com/projects/sems/sems.pdf)

3GPP TS 23.040 Version 6.3

Cryptolabs GSM research papers (http://www.cryptolabs.org/gsm)

Bouncy Castle (http://www.boucycastle.org)

Institute for Applied Information Processing and Communication (http://jce.iaik.tugraz.at)

Verschlüsselte SMS auf Basis des vorgeschlagenen Standard SEMS

Imi

2004-10-31T11:16:53