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Themen für IT-Security Workshop 4. bis 14. Oktober 2016

<FONT SIZE="+1" COLOR=red>Bitte das Enrollment per Mail nicht vergessen !!!</font>


Sichere SSL/TLS-Konfiguration im Allgemeinen

Nach den Enthüllungen von Edward Snowden haben wir verstanden, warum authentische und vertrauliche Kommunikation wichtig ist. Naiv betrachtet, könnte man denken, es ist ausreichend "s"-Protokolle wie https, imaps, pops ... zu verwenden und alles ist gut. Es ist in Praxis jedoch wesentlich komplexer eine unter dem gegenwärtigen Angreifermodell hinreichend starke SSL/TLS-Verbindung zu erzwingen.

In der Vergangenheit wurden zahlreiche teils sehr originelle Angriffe auf SSL/TLS entwickelt, die Seitenkanäle oder auch Probleme im Protokollentwurf oder der Implementierung adressieren. Weiterhin ist es wünschenswert, "forward secureness" zu nutzen, da auch nicht für jeden Server der private Schlüssel immer privat bleiben muss.

Versuchen Sie für einen aktuellen SSL/TLS-Server (z.B. Apache oder NGINX) eine möglichst sichere Konfiguration zu erstellen und behalten Sie dabei auch die Performance im Auge. Könnte die Nutzung von ECC hier weiter helfen? Wenn noch Zeit ist stellen Sie ggf. "handshake"-Zeiten gegenüber.

Links:

Mentor: Wolf Müller


Sicheres SSL/TLS für Legacy

Während bei aktueller Software die Chancen recht gut sind, dass noch starke Ciphersuites zur Verfügung stehen, ist es mit Altanwendungen ungleich schwerer, diese zu ertüchtigen. Versuchen Sie beispielsweise für einen Microsoft IIS 6.0 nach außen eine starke Verschlüsselung nachzurüsten.

Links:

Mentor: Wolf Müller

Die Zukunft TLS 1.3

Wo geht die Reise in der Standardisierung hin? Weniger Optionen, schnellerer Handshake, schneller Transport. Gibt es bereits erste Implementierungen des neuen Standards? Was gibt OpenSSL 1.1.* her.

Links:

Mentor: Wolf Müller


Post Quantum Crypto

Praktische Implementierungen --> Google, Chrome


Mentor: Wolf Müller


Sicheres OpenVPN

OpenVPN ist eine gute Möglichkeit, seine Kommunikation durch öffentliche Netze abzusichern oder sich logisch in die HU oder in das Institut für Informatik zu begeben. Untersuchen Sie, wie diese Verbindungen (hu-berlin.ovpn und am Institut) konfiguriert sind, und welche Verbindungen zwischen Server und Client ausgehandelt werden. Hierbei gibt es zu beachten, dass es OpenVPN eine Kontrollverbindung zur Authentisierung und Schlüsselvereinbarung und eine Datenverbindung zum sicheren Transport der eigentlichen Daten nutzt. Für einen aktuellen OpenVPN-Clienten kann man die die Möglichkeiten für eine TLS-Absicherung der Kontrollverbindung mit openvpn --show-tls und die Absicherungsmöglichkeiten der Datenverbindung mit openvpn --show-cipher einsehen. Versuchen Sie eine effiziente, starke und auch möglichst interoperable Konfiguration zu erstellen, die mit aktueller Software den Zugriff unter Linux, Mac, Windows, iOS und Android gestattet. Verschaffen Sie sich einen Überblick. Welche Vor- / Nachteile haben die Modi CBC, CFB, CFB1, CFB8, OFB und was bewirken diese überhaupt?

Links:

Mentoren: Wolf Müller, Robert Sombrutzki


Sichere Webserver(konfiguration)

[Daniel, Florian, Oliver, Max]

Nachdem wir uns im Rahmen der obigen Themen Kenntnisse erworben haben, wie möglichst sichere SSL/TLS-Verbindungen erreicht werden können ist das Thema "sicherer Webserver" damit noch nicht erledigt, sondern es muss auch sichergestellt werden, dass möglichst alle Daten auch unter SSL/TLS ausgeliefert werden und das Zertifikat und damit der öffentliche Schlüssel authentisch sind. Mozilla hat mit Observatory eine Test-Suite bereitgestellt, mit der viele Aspekte untersucht werden können. Stichworte sind hier:

  • CSP
  • HTTP Public Key Pinning
  • X-Frame-Options
  • X-XSS-Protection

Testen Sie exemplarisch einige Webserver in der Informatik und versuchen Sie ein Konzept zur Beseitigung dieser Schwachpunkte zu erarbeiten. Dabei ist es sicher hilfreich, auch Tests nichtöffentlicher Server zu ermöglichen, was eine eigene lokale Installation der Testsuite erfordert.

Links:

Mentoren: Wolf Müller, Petra Kämpfer

Installer für virtuellen Smartcardleser für Windows

[Nick, Jens, Lennart]

Die Android-App [ https://frankmorgner.github.io/vsmartcard/remote-reader/README.html "Remote Smart Card Reader"] erlaubt die Nutzung eines geeigneten NFC-Smartphones als kontaktlosen Kartenleser an einem PC. Die Aufgabe des Projektteams ist die Erstellung eines Windows-Installers für den dazugehörigen virtuellen Smartcard-Leser.

Mentor: Frank Morgner

Smartcardemulation@Watch

[Jan-Christopher]

Im Android-Betriebssystem ist seit einigen Versionen die Möglichkeit der "host card emulation" HCE, also mit geeigneten Smartphones mit NFC-Schnittstelle eine kontaktlose Smartcard gegenüber einem Lesegerät zu emulieren, vorhanden. Noch bequemer wäre es, wenn bei der Nutzung das Telefon in der Tasche bleiben könnte und statt dessen eine HCE-fähige Smartwatch zur Präsentation gegenüber dem Leser verwendet wird. Konkret soll die eigentliche Emulation auf einem Android-Smartphone erfolgen, die Präsentation an einer über Bluetooth gekoppelten Samsungs "Gear S2" Uhr.

Die Aufgabe des Projektteams ist es, das emulierte Smartcard-Betriebssystem im Smart Card Emulator durch die NFC-Schnittstelle der Gear S2 zugreifbar zu machen, so dass die Smartwatch als "Antenne" für die Android-App fungiert. Wesentliche Vorarbeit wurde bereits in einem Branch geleistet.

Links:

Mentor: Frank Morgner

Portierung von vorhandenen Smartcard-Anwendungen auf Android

Mit SEEK for Android gibt es ein sehr umfangreiches Framework, um herkömmliche Smartcard-Anwendungen auf Android zu verwenden. Jedoch ist das Framework zu komplex und ressourcenhungrig für einfache Anwendungen. Aufgabe für die Projektgruppe ist das folgende Nutzungsszenario zu realisieren. 

.-Smartphone-----------------------------------------------------------------.
|                                                                            |
| Smartcard-Anwendung <--(PC/SC)--> libpcsclite <--(TCP)--> Android-App <--(NFC)-->Smartcard
|          |                             |                        |          |
`--------- | --------------------------- | ---------------------- | ---------'
           |                             |                        |
           |-----------------------------'                        |
.----------|----------.                                  .--------|-------------.
|   Geschrieben in C  |                                  |  Geschrieben in Java |
`---------------------'                                  `----------------------'

Die Smartcard-Anwendung könnte z.B. OpenSC sein. libpcsclite ist aus diesem Projekt zu verwenden. Die Android App wäre zu erstellen und müsste eine kontaktlose Chipkarte ansprechen sowie die Schnittstelle zu o.g. libpcsclite implementieren

Links:

Mentor: Frank Morgner


Privacy@Home

Das IoT steht vor der Tür. Zunehmend begehren technische Geräte (Fernseher, DVD-Player, Heizung, ...) Zugang zu unserem Heimnetzwerk. Auf der einen Seite lassen sich natürlich neue gewollte Komfortfunktionen realisieren auf der anderen Seite stellen diese Geräte aber eine potenzielle Bedrohung für unser Heimnetz und unsere Privatsphäre da. Wie kann man diese Geräte in dem was sie tun können begrenzen. Versuchen Sie den Zugriff auf das Heimnetz von diesen Geräten aus und den Zugriff auf und aus dem Internet unter Beteiligung dieser zu limitieren. Exemplarisch soll dazu eine Fritz!Box 7390 Verwendung finden. Sichworte: Gastnetz, Filter, .... Wie authentifizieren Sich Geräte gegenüber ihrem Netzwerk und wie verlässlich ist diese Information? Welche URLs nutzen Ihre Heimgeräte legitim, welche waren unerwartet?

Links:

Mentor: Wolf Müller

Location Sharing

[Andreas, Fabio, Simon]

Experimentell: Cold Boot Attack

[Mike, Alex, Benni, Lucas]

Ziel ist es eigentlich flüchtige Speicherinhalte durch die Nutzung von Kälte (in Gestalt von flüssigem Stickstoff) solange zu konservieren, dass sie bei unmittelbar an das Abschalten anschließenden Fremdbootvorgang noch (teilweise) ausgelesen werden können.

Links:

Mentor: Wolf Müller

"Grammatik"-basiertes Fuzzing

Fuzzing ist eine nützliche Technik, um Bugs zu finden. In letzter Zeit ist AFL sehr beliebt, vom Ansatz her ist es aber eher für Binärformate als für Textformate geeignet. Eigene simple Tests zum Grammatik-basierten Fuzzen von Lua mit Lua waren vielversprechend ((1), (2)), der erste Bug wurde in wenigen Minuten gefunden. (AFL lief über eine Woche ohne einen einzigen Bug zu finden.) Durch Erweitern der Grammatik & Generierung um etwas Semantik (außerhalb von Schleifen kein "break" generieren usw.) und Beschreibung der Funktionen der stdlib in der Grammatik konnte nochmal einiges mehr erreicht werden. ((3), (4) mit Beispiel, (5))

Hier könnte z.B. die Implementierung verbessert werden (mehr Semantik-Infos tracken, besserer Zufall, ...) oder Grammatiken für andere Sprachen oder Dateiformate gebaut & andere Programme getestet werden. Auch eine Anleitung "Wie präpariere ich ein Programm zum (relativ) sicheren & effektiven Fuzzen?" wäre vmtl. ein nützliches Resultat.

Links:


Implementierung eines Dateiformates oder Protokolls mit Coq oder Idris

Funktionale Programmiersprachen mit Dependent Types (Coq, Agda, Idris, ...) erzwingen, dass rekursive Funktionen terminieren müssen. (Sie erlauben auch, quasi beliebige Pre-/Postconditions im Typ zu beschreiben und durch den Compiler zu prüfen.) Allein die Prüfung der Terminierung reicht schon, um viele Bugs zu vermeiden.

Vor einigen Jahren habe ich zusammen mit Andreas Bogk versucht, einen PDF-Parser in Coq zu schreiben. ((1),(2)) Der Versuch ist gnadenlos gescheitert - PDF ist einfach viel zu komplex (und das daraus entstandene Paper ist auch nicht sonderlich lesenswert.) Interessant war aber, dass die Terminierungsbeweise genau an den Stellen Probleme bereitet haben, an denen dann andere Implementierungen (von Chrome bis libpoppler - alles was ich für Linux finden konnte) diverse Bugs zeigten.

Hier wäre es also interessant, einen Parser für ein einfacheres Dateiformat oder Protokoll zu implementieren. Einerseits könnten aus Terminierungsproblemen direkt interessante Testdaten ableitbar sein, die Implementierung dürfte aber auch nützlich sein für Vergleichstests gegen andere Implementierungen.

Links:


LANGSEC (language-theoretic security)

[Marco, Jan, Arthur]

LANGSEC ((1), Kernthesen: (2)) ist eine aus Exploit-Praxis und theoretischer Informatik motivierte Sicht auf Hacking. Im Kern steht die Erkenntnis, dass der Eingaben verarbeitende Teil eines Programms effektiv ein Interpreter ("weird machine") mit einer durch seine Implementierung bestimmten Funktionalität ist. Die Eingabe eines Programms (Dateien/Pakete) kann als "Programm" für dieses bzw. die durch es implementierte "weird machine" aufgefasst werden. Das durch den Parser zur Verfügung gestellte Berechnungsmodell (von Finite State Machine über zusätzliche Stack(s) oder andere Erweiterungen bis hin zu einem Turing-Maschinen-Äquivalent) ist in Verbindung mit Funktionalität, die aus dem Parser heraus zugänglich ist (Speicherallokation, öffnen/lesen/schreiben anderer Dateien, ...) durch geeignete Konstruktion der Eingaben programmierbar.

In die eine Richtung lassen sich hieraus klare Richtlinien für das Design von Datenformaten und Protokollen ablesen, die Hacking erschweren. In die andere Richtung ergibt sich eine interessante Angriffsperspektive, die auch abseits von Dateiformaten interessante Ergebnisse liefert. (Es stellte sich z.B. heraus, dass z.B. ELF-Metadaten (3) oder auch die MMU (4) turing-complete sind.)

Hier wäre die Analyse weiterer Datenformate oder auch Hardwarekomponenten interessant. Eine konkrete Idee wäre z.B. sich einen Überblick über den Aufbau verschiedener Bildformate zu schaffen, diese in Komplexitätsklassen einzuordnen und ggf. Implementierungen der fehleranfälligeren Formate an den im ersten Schritt als interessant identifizierten Stellen zu analysieren.

Links:

FIDO UAF|U2F (reloaded)

Im letzen Jahren haben wir uns bereits mit der 2-Faktorauthentisierung gemäß U2F FIDO beschäftigt. Diese ist aus unserer Sicht eine sehr interessante Authentisierungstechnik, die ein hohes Maß an Anonymität, Sicherheit und Komfort miteinander verbinden kann. Der ursprüngliche Fokus von U2F lag in der Authentisierung gegenüber Webdiensten. Aber natürlich ist es auch denkbar U2F-Token zur Authentisierung in anderen Kontexten (PAM, SSH, GIT, ...) zu nutzen. Versuchen Sie einen Überblick zu gewinnen, für welche Protokolle oder Szenarien U2F genutzt werden können sollte und versuchen sie dies auch als "proof of concept" auch auszuprobieren. Wie funktioniert UAF? Gibt es schon frei verfügbare Demo(apps)?

Links:

Mentor: Wolf Müller


Sichere Wiki-Konfiguration / Migration

Ein Wiki ist seiner Natur nach ein offenes System, in welchem der "Mitmachgedanke" weit vorne steht. Leider gibt es dann doch häufig automatisierte Angriffe, die diese Eigenschaft ausnutzen. So fand sich auch in unserm Wiki viel SPAM.

Versuchen Sie eine Kopie unseres Wikis auf eine aktuelle Codebasis zu heben. Dokumentieren Sie Ihre einzelnen Schritte. Treffen Sie eine begründete Auswahl an Zusatzpaketen zur Integration von Formeln, Bildern, ... und versuchen Sie eine möglichst sichere Konfiguration zu erreichen. Ansatzpunkte könnten die Verwendung von Captchas, sowie Beschränkungen zum anlegen von Nutzeraccounts sein.

Mentor: Wolf Müller, Wolfgang Gandre


Absicherung NFS

Bei NFS-Freigaben sind hohe Anforderungen an die Integrität des NFS-Clienten gestellt, da allein dieser über die Einhaltung der im exportierten Dateisystem gesetzten Rechte entscheidet. Daher ist es es essenziell, dass sich bei dem mountenden Clienten wirklich um den beabsichtigten legitimen Rechner handelt. Der Normalfall ist eine simple Überprüfung der IP-Addresse, die in der /etc/exports angegeben ist.

Untersuchen Sie, welche Verbesserungen hier möglich sind und welchen Aufwand, welche Komplexität die von Ihnen erarbeitenden Lösungen haben. Die verlässlichere Prüfung könnte auf verschiedenen Schichten angesetzt werden.

Links:

Mentoren: Wolf Müller, Robert Sombrutzki


BSI TR-03108 Sicherer E-Mail-Transport

Die Technische Richtlinie "Sicherer E-Mail-Transport" (BSI TR-03108) definiert konkrete Anforderungen an einen E-Mail-Diensteanbieter (EMDA). Ziel der Technischen Richtlinie ist die Erhöhung der Vergleichbarkeit und Verbreitung sicherer E-Mail-Kommunikation. Ziel bei diesem Thema ist es zu schauen, welche Schutzmaßnahmen für unseren Informatik-Mail-Server umgesetzt werden können. Hierbei geht es vor allem um technische Maßnahmen zur Absicherung eines authentischen und vertraulichen E-Mail-Transports.

Die im RFC 6698 beschriebene "DNS-Based Authentication of Named Entities (DANE)" scheint ein gutes Mittel zu sein, um jenseits von bestehenden PKI-Mechanismen eine starke Authentisierung eines Servers und spätere Absicherung der Verbindung über SSL/TLS ausgehend von dessen DNS-Namen zu erreichen. Versuchen Sie dieses Konzept für unseren Institutsmailserver umzusetzen. Bezüglich DANE gibt es bereits Vorarbeiten aus dem letzten Jahr DANE für unseren Mail-Server.

Hinsichtlich der umsetzbaren organisatorischen und physischen Sicherheitsmaßnahmen wird es sicherlich Unterschiede zu gewerblichen E-Mail-Dienste-Anbietern geben, jedoch ist es sicherlich interessant, was sich an technischen Schutzmechanismen am Institut umsetzen lässt oder schon so in Betrieb ist.

Links:

Mentor: Wolf Müller


Email-Push-Notifikation

Zunehmend wird Email auch von unterwegs auf mobilen Geräten gelesen. Dabei ist es sicherlich interessant, wie ein Smartphone mitbekommt, dass es für seinen Besitzer eine oder mehrere neue Emails gibt. Die naive Lösung ist das über einen "pull"-Zugriff zu lösen. Das Smartphone würde also in regelmäßigen Abständen sich über SSL/TLS bei unserem Institutsserver mit dem Nutzeraccount einloggen und schauen, ob es für den Nutzer neue Email gibt. Möchte ein Nutzer schnell erfahren, dass neue Email da sind, wir das Verfahren recht schnell aufwendig und nimmt die Batterie recht in Anspruch. Etwas moderner ist sicherlich die Verwendung von imap-idle. Jedoch muss auch hier die Mail-App auf dem Telefon laufen und die TCP-Verbindung offen halten. Allerdings können mehrfache SSL/TLS-Handshakes vermieden werden. Schöner wäre es, wenn der Mailserver die Benachrichtigung via push-Nachricht über ein Gateway (Apple|Google) dem Betriebssystem des Smartphones mitteilt, dass neue Email da ist, also den für das jeweilige Mobile-OS gedachten Standardweg nutzt.

Wäre imap-notify eine Alternative?

Untersuchen sie die Möglichkeiten für die Umsetzung mit IMAP (dovecot) für iOS oder ggf. auch Android.

Links:

Anleitung:

Mentor: Wolf Müller


Smartcards@SUNray

Wie Sie ja vielleicht schon bemerkt haben, kann man gewisse Smartcards zur Identifizierung einer bestehenden Session auf einem SUNray nutzen und diese dann später wieder an einem anderen Terminal (oder auch dem gleichen) auf den Schirm holen (keine Sorge, Nutzername/Passwort werden noch zum Login benötigt). Dies funktioniert mit gewissen Kartentypen (Siehe condor:/etc/opt/SUNWut/smartcard). Versuchen Sie zusätzliche Konfigurationsfiles zu schreiben, die in Deutschland verbreitete kontaktbehaftete Smartcards (eGK, EC-Card) zu diesem Zweck nutzen.

Wolf Müller


AeroFS überwachen

Der "nicht-Cloud-Speicher" AeroFS speichert im Gegensatz zu Diensten wie Dropbox oder Wuala die Daten ausschließlich auf den eigenen Rechnern und synchronisiert zwischen diesen via LAN oder Internet verschlüsselt. Jedenfalls wird das behauptet. Man könnte sich anschauen, inwiefern es möglich ist, dieses Versprechen zu überprüfen.



Weitere kreative Vorschläge sind willkommen!
Viel Erfolg!
Kontakt: Wolf Müller
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