Informationssicherheit im Internet (Prof. Dr. Meinel, Sommer Semester 2003)

In der Vorlesung werden Fragen rund um den sehr aktuellen Themenkreis der Informationssicherheit im Internet behandelt.

In einem ersten Abschnitt der Vorlesung geht es um Werkzeuge und Algorithmen aus der Kryptographie. Vorgestellt werden Ansätze und Verfahren aus der symmetrischen Kryptografie, wie z.B. DES und AES, als auch aus der asymmetrischen Kryptografie, wie z.B. Diffie-Hellman- Algorithmus und RSA. In einem zweiten Abschnitt geht es um Public-Key-Infratukturen (PKI), ihre Aufgaben, Komponenten und Funktionsweise. In einem dritten Abschnitt der Vorlesung werden die Sicherheitsprotokolle für das Internet besprochen, z.B. für digitale Signaturen und zum Schlüsselaustausch. Der letzte Abschnitt der Vorlesung ist der Vorstellung von Krypto-Standards für das Internet bestimmt, wie z.B. IPSec, SSL, HTTPs.

Die Vorlesung ist für alle Studenten der Informatik, Wirtschaftsinformatik und Mathematik geeignet, sowie für alle Hörer, die an Fragen der IT-Sicherheit interessiert sind.
  0. Vorbemerkungen und Einleitung
   I. Einführung - Sicherheitsziele, Krypto-Protokolle und Sicherheitsdienste
   1.Sicherheitsziele
   2.Sicherheitsanforderungen
      3.Krypto-Protokolle
  
II. Werkzeuge und Verfahren aus der Kryptographie
   4. Mathematische Grundlagen
         (1) Wahrscheinlichkeitstheorie
         (2) Informationstheorie
         (3) Komplexitätstheorie
          (4) Zahlentheorie
            Wichtige Definitionen , Teilbarkeitsalgorithmus , Grösster Gemeinsamer Teiler
               Zusammengesetzte Zahlen und Primzahltheorem
            Fundamentalsatz der Zahlentheorie, Eulersche Phi-Funktion
            Bit-Komplexitaet arithmetischer Operationen
            Euklidischer Algorithmus und Erweiterter Euklidischer Algorithmus
            Kongruenz modulo n, Definition von Zn, Rechnen in Zn
            Chinesischer Restsatz
                Gauss'scher Algorithmus
              Multiplikative Gruppe Zn*
            Theoreme vo Euler und Fermat
            Ordnung eines Elements von Zn, Erzeugende Elemente von Zn, Quadratischer Rest von Zn*
            Effiziente Berechnung des multiplikativen Inversen, Effizientes Potenzieren in Zn
            Komplexitaetsaussagen und Legendre Symbol
          (5) Algebraische Strukturen
  
   5. Zahlentheoretische Referenzprobleme
      (1) Einführung
      (2) Untersummenproblem ( SUBSET-SUM )
      (3) Faktorisierungsproblem ( FACTORING )
      (4) RSA-Problem ( RSAP )
      (5) Quadraische Wurzeln ( SQROOT )
         (6) Diskreter Logarithmus ( DLP )
         (7) Diffie-Hellman ( DHP )
          (8) Primzahlen - Erzeugen und Testen
         (9) Irreduzible Polynome
      (10) Erzeugende Elemente und Elemente großer Ordnung
      (11) Pseudorandom Bits und Folgen
       6. Krypto-Systeme und Kryptoanalyse
      (1) Einführung
      (2) Kryptografische Fachbegriffe
      (3) Kryptoanalyse - Angriffe auf Krypto-Systeme
      (4) Sicherheit von Krypto-Systemen

    7. Secret-Key Krypto-Systeme
      (1) Erinnerung
      (2) Substitutions-Chiffren
      (3) Polyalphabetische-Chiffren
         (4) Rotor-Chiffren und Enigma
      (5) Block-Chiffren
          (6) DES - Data-Encryption-Standard
         (7) Wünschenswerte Schlüssellängen
      (8) Doppel-DES
      (9) Triple-DES
      (10) IDEA - Internation Data Encryption Algorithm
      (11) Weitere Secret-Key Krypto-Systeme
      (12) AES - Advanced Encryption Standard
  
    8. Public-Key Krypto-Systeme
      (1) Einführung
      (2) Erste Ideen...
          (3) Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch
      (4) DSA Krypto-Verfahren
         (5) ECC - Krypto-Verfahren mit elliptischen Kurven
      (6) Unterschiede zwischen Public- und Secret-Key Verfahren

    9. Kryptografische Hash-Funktionen
      (1) Einführung
      (2) Begriffsbildung
      (3) Anforderungen an kryptografische Hash-Funktionen
      (4) Berechnung des Hash-Wert
      (5) Angriffe auf kryptografische Hash-Funktionen
      (6) Wichtige kryptografische Hash-Funktionen
      (7) Schlüsselabhängige Hash-Funktionen
  
III. Wichtige Krypto-Protokolle
   10. Verschlüsselung
      Erinnerung: Krypto-Protokolle
      Verschlüsselungsprotokolle
      Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsprotokolle
      Hybride Verschlüsselungsprotokolle

   11. Digitale Signaturen
          Einführung
      Digitale Signaturen
      Digitale Signaturen mit Public-Key System
         Grundschema praxistauglicher Signaturen
      RSA-Signaturen
      DLSS-Signaturen
      ElGamal-Signaturen
      DSS - Digital Signature Standard
      Unterschiede zwischen DLSSs und RSA
      Einmal-Signaturen
      Blinde Signaturen
      Angriffe auf Signaturen
      Signaturen in der Praxis
      12.Authentifikation
      (1) Begriffsbestimmung
      (2) Authentifikationsverfahren
      (3) Passwörter
      (4) Einmal-Passwörter
      (5) Challenge-Response-Protokoll
      (6) Smart Token - Challenge-Response-Hardware
      (7) Authentifikationsprotokoll nach Schnorr
      (8) Zero-Knowlegde-Protokolle
      (9) Authentifikationsprotokoll nach Fiat-Shamir
  
   13. Schlüsselverteilung
      (1) Einführung
      (2) Lebenszyklus eines Schlüssels
      (2) Schlüsselmanagement
      (3) Geheimhaltung des geheimen Schlüssels
      (4) Krypto-Protokolle zum Schlüsselmanagement
      (5) Schlüsselverteilung mit Public-Key-Verfahren
        - Off-band Schlüsselverteilung mit KAS
        - Schlüsselverteilung mit KAS nach Blom
      (6) Schlüsselverteilung mit KAS nach Diffie-Hellman
      (7) Online-Schlüsselverteilung
      (8) Online-Schlüsselverteilung mit Kerberos
  
   14. Schlüsselvereinbarung
      (1) Einführung
      (2) Schlüsselmanagement
      (3) Geheimhaltung des geheimen Schlüssels
      (4) Krypto-Protokolle zum Schlüsselmanagement
      (5) Schlüsselvereinbarung nach Diffie-Hellman
      (6) Station-to-Station-Protokoll
      (7) MTI-Schlüsselvereinbarung
      (8) Schlüsselvereinbarung nach Giraul
  
IV. Public-Key-Infrastrukturen - PKI
   15. PKI - Aufgaben und Funktionsweise
      (1) Einführung
      (2) Vertrauensmodelle
      (3) PKI - Definition
      (4) Komponenten eines Trust Centers
      (5) Dezentrale Komponenten einer PKI
         (6) Zertifikate-Management
      (7) Enrollment
      (8) Certificate Policy und CPS
      (9) PKI-Standards
      16. Digitale Zertifikate
      (1) Einführung
      (2) X.509v1-Zertifikate
      (3) X.509v2-Zertifikate
      (4) X.509v3-Zertifikate
      (5) X.509v3-Erweiterungen
      (6) X.509v3-Attribut-Zertifikate
      (7) Fazit zum X.509-Standard
      (8) PGP-Zertifikate
  
   17. Zertifikate-Server
      (1) Einführung
      (2) Verzeichnisdienste
      (3) ISO-Standard X.500
      (4) LDAP
      (5) DNS
      (6) Weitere Verzeichnisdienste
      (7) Abruf von Sperrinformationen
  
V. Krypto-Patente, Standards und Produkte

      (1) Einführung
      (2) Krypto-Patente
      (3) Krypto-Standards
      (4) Wichtige ISO- und IEC Sicherheitsstandards
      (5) Wichtige Sicherheitsstandards für Banken
      (6) Standards für Sicherheitsarchitekturen und -Rahmenwerke
      (7) de-facto-Sicherheitsstandards
      (8) Einige Sicherheits-Internetstandards und -RFCs
      (9) IPSec - Standard(s) zur Absicherung von IP
      (10) Krypto-Produkte
      (11) SmartCards mit Krypto-Prozessoren
      (12) PGP - Pretty Good Privacy
      (13) SSL - Secure Socket Layer
      (14) VPN - Virtual Privat Networks

Contact: Prof. Dr. Christoph Meinel