Sicherheit in Rechnernetzen: - Professur Datenschutz und ...

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A. Pfitzmann: Datensicherheit und Kryptographie; TU Dresden, WS2000/2001, 15.10.2000, 15:52 Uhr
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A. Pfitzmann: Datensicherheit und Kryptographie; TU Dresden, WS2000/2001, 15.10.2000, 15:52 Uhr
Unbeobachtbarkeit angrenzender
Leitungen und
Stationen sowie digitale
Signalregenerierung, z.B.
RING-Netz
heblicher Aufwand gespart werden, wenn gar nicht erst versucht wird, einem Angreifer die Verkettung
von über den Dienst bereits verketteten Verkehrsereignissen unmöglich zu machen.
DC-Netz MIX-Netz
komplexitätstheoretisch
beschränkt;
Es sind nicht einmal
wohluntersuchte, gegen
adaptive aktive Angriffe
sichere asymmetrische
Konzelationssysteme bekannt,
die praktikabel
sind.
informationstheoretisch
––––––––––––––––––––
bzgl. Vertraulichkeit
informationstheoretisch,
bzgl. Diensterbringung
komplexitätstheoretisch
beschränkt
––––––––––––––––––––
komplexitätstheoretisch
beschränkt
• kryptographisch stark
• wohluntersucht
polynomial in n, aber
unpraktikabel
––––––––––––––––––––
Übertragung:
O(n) (genauer: ≥ n
2 )
Schlüsselaustausch:
O(k•n)
––––––––––––––––––––
Übertragung:
O(n) (genauer: ≥ n
2 )
Schlüsselgenerierung:
O(k•n)
physisch
beschränkt
Angreifermodell
Es sollte erwähnt werden, daß die speziellen Verfahren zum Schutz des Empfängers, des MIX-, DC-,
RING- und BAUM-Netzes natürlich auch in höheren (Teil)Schichten implementiert werden können,
beispielsweise auf einer beliebig gestalteten Schicht 3 (Vermittlungsschicht). Verteilung und MIXe
würden dann in der Schicht 4 (Transportschicht) implementiert, die dann einige Funktionen der
Schicht 3, z.B. Wegeermittlung, nochmals enthalten müßte. Wenn überlagerndes Senden in der
Schicht 4 (Transportschicht) implementiert würde, müßte sogar anonymer Mehrfachzugriff nochmals
in den höheren (Teil)Schichten implementiert werden. Dasselbe gilt für das RING- und BAUM-Netz,
bei denen zusätzlich noch Verschlüsselung zwischen den Einheiten der Schicht 4 (virtuelle
Verbindungs-Verschlüsselung) nötig wäre, um die physische Unbeobachtbarkeit der Leitungen zu
simulieren.
Verteilung, MIX-, DC- und sogar RING- und BAUM-Netz können daher als virtuelle, d.h. in
fast beliebigen Schichten implementierbare Konzepte betrachtet werden. Aber eine effiziente Implementierung
muß unnötig komplexe Schichtung und nochmalige Implementierung von Funktionen
vermeiden. Deshalb gibt Bild 5-40 den kanonischen und vernünftigen Entwurf an.
Übertragung im Teilnehmeranschlußbereich:
O(k), praktisch: ≈1;
Aus Bild 5-40 ist ebenfalls zu ersehen, wie die im §5.4.4 und seinen Unterabschnitten beschriebene
Erweiterung des Konzeptes der „Unbeobachtbarkeit angrenzender Leitungen und Stationen sowie
digitale Signalregenerierung“ um „überlagerndes Senden“ kanonischer- und vernünftigerweise implementiert
wird: Auf einem Medium passender Topologie (Schicht 0) und einer (Teil)Schicht 1 mit
digitaler Signalregenerierung setzt eine weitere, höhere (Teil)Schicht 1 mit Überlagerung von
Schlüsseln und Nachrichten auf. Darüber arbeitet dann das anonyme Mehrfachzugriffsverfahren.
Übertragung:
O(n) (genauer: ≥ n
2 )
Übertragung im Innern
des Netzes, insgesamt:
O(k2 ), praktisch: ≈k
Aufwand
pro Station
und
pro Bit
n = Teilnehmerzahl k = Zusammenhang Schlüsselgraph DC-Netz, bzw.
Anzahl MIXe
Tabelle: Aufwand der Grundverfahren
Wie in [DiHe_79 Seite 420] erklärt, darf die Implementierung der (Teil)Schichten, die (innerhalb des
Kommunikationsnetzes) Anonymität und Unverkettbarkeit schaffen oder erhalten müssen, keine
Eigenschaften einführen, die ein Angreifer verwenden kann, Alternativen zu unterscheiden, die im
abstrakten Entwurf für ihn ununterscheidbar sind. Beispiele solch unbrauchbarer Implementierungen
wären
• Modulation der Ausgabe eines MIXes gemäß den in den Nachrichten enthaltenen zufälligen
Bitketten,
• direkte Ausgabe des Ergebnisses eines modulo-2-Addierers, für dessen Ausgabe 1+1 ≠ 0+0
und 1+0 ≠ 0+1 gilt, wenn die analogen Signalcharakteristika betrachtet werden, oder
• zeichenfolgensensitive Taktverschiebungen der digitalen Signalregenerierung (pattern sensitive
timing jitter) beim RING-Netz.
Diese und andere Fehler, vor allem aber geeignete Implementierungen werden in [Pfit_89 §3.1
und §3.2] noch in größerer Tiefe betrachtet.
5.4.10 Vergleich von Stärke und Aufwand von RING-, DC- und MIX-Netz
5.5 Ausbau zu einem breitbandigen diensteintegrierenden
Digitalnetz
Der Ausbau dieses schmalbandigen zu einem breitbandigen Vermittlungs-/Verteilnetz sollte je
nach Erschließungszustand und Besiedelungsstruktur des zu versorgenden Gebietes erfolgen (Bild 5-
41).
Um die Stärke der beschriebenen Verfahren und ihren Aufwand zu vergleichen, ist die folgende
Tabelle hilfreich. Man sieht, daß das DC-Netz zwar stärkeren Angreifern als das MIX-Netz
widersteht. Dafür ist der Aufwand des MIX-Netzes signifikant geringer.
In der Tabelle entsprechen die jeweils 3 unterschiedenen Bereiche beim DC-Netz sich in
Angreifermodell und Aufwand. Beim Zeichen ≥ trifft = genau bei Duplex-Kommunikation zu. Beim
MIX-Netz entsteht der Wachstumswert, der praktisch relevant ist, indem das sehr langsame
Längenwachstum der Nachrichten durch die notwendigen Zufallszahlen vernachlässigt wird.