DIE LAGE DER IT-SICHERHEIT IN DEUTSCHLAND 2020 | GEFÄHRDUNGSLAGE Schwachstellen in SmartCards SmartCards sind Plastikkarten, in die eine elektronische Verarbeitungseinheit, der sogenannten Mikrochip, eingebettet ist. Diese Mikrochips beinhalten unter anderem spezielle Bausteine für die Verschlüsselung von Nachrichten. Der bereits ältere Datenverschlüsselungsstandard (Data Encryption Standard, DES) wird heute noch benutzt, meist in der Form der dreifachen Verschlüsselung (3DES). Forscher haben in der Umsetzung des Standards auf SmartCards vor kurzem Schwachstellen gefunden und veröffentlicht. Da diese Veröffentlichungen kompliziert sind und es so wirkt, dass die Schwachstellen nur mit speziellen Geräten im Labor ausgenutzt werden können, war unklar, ob die Schwachstellen die Verschlüsselung unsicher machen. Da diese Schwachstellen von anderen Experten nicht nachgestellt werden konnten, hat das BSI gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit (AISEC) versucht, den für die Durchführung des Angriffs notwendigen Laboraufbau nachzustellen und den Angriff zu bewerten. Bei diesen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass die Stärke der Verschlüsselung wesentlich abgeschwächt werden konnte, auch bei der heute eingesetzten Dreifachverschlüsselung. Diese Reduzierung der Schlüsselstärke führt dazu, dass der Datenverschlüsselungsstandard nicht mehr den Sicherheitsanforderungen entspricht. Deswegen sollten SmartCards, die noch auf dem älteren Datenverschüsselungsstandard mit Dreifachverschlüsselung basieren, ausgetauscht und durch solche ersetzt werden, die den fortgeschrittenen Verschlüsselungsstandard (Advanced Enryption Standard, AES) einsetzen. Angriffe auf die Ausführung von Programmen Die in modernen Computern verbauten Verarbeitungseinheiten führen die Befehle von Programmen nicht ausschließlich in der vorgegebenen Reihenfolge aus. Zur Leistungssteigerung werden die Befehle eines Programms umsortiert, um sämtliche Rechenwerke der Verarbeitungseinheit möglichst optimal und gleichzeitig auszulasten. Durch diese Optimierung kann es passieren, dass Befehle fehlerhaft ausgeführt werden. Zum Beispiel werden die Befehle mit zum Zeitpunkt der Ausführung noch nicht vollständig berechneten Zwischenergebnissen ausgeführt. Dadurch werden auch Verzweigungen durch Wenn-Dann-Bedingungen falsch ausgewertet und Befehle ausgeführt, die in dieser Form bei einer sequentiellen Abarbeitung nicht ausgeführt worden wären. Erkennt die Verarbeitungseinheit später einen solchen Ausführungsfehler, werden die durchgeführten Operationen rückgängig gemacht. Dadurch wird der entstandene Fehler korrigiert. Obwohl diese Fehler außerhalb der Verarbeitungseinheit nicht sichtbar sein sollten, haben Forscher Anfang 2018 gezeigt, dass in Zwischenspeichern noch Auswirkungen der fehlerhaft ausgeführten Befehle zu finden sind und wie diese dazu genutzt werden können, um die verarbeiteten Daten eines anderen Programms auszuspähen. Obwohl diese Angriffe auf die Ausführung von Programmen sehr komplex sind und für die jeweilige Architektur und die spezifischen internen Optimierungsmaßnahmen der Verarbeitungseinheit angepasst werden müssen, stellen sie eine ernsthafte Bedrohung dar und müssen beseitigt werden. Dazu stellen die Hersteller Verbesserungen der Betriebssoftware der Verarbeitungseinheiten zur Verfügung, die allerdings teilweise zu erheblichen Einbußen in der Leistung der Verarbeitungseinheit führen. Gleichzeitig werden von Forschern weltweit neue Angriffsmethoden entwickelt, die auf ähnlichen Methoden aber anderen Optimierungen und Zwischenspeichern verschiedener Verarbeitungseinheiten basieren. Rückblickend zeigt sich, dass die erwartete Entwicklung der Ausführungsangriffe eingetreten ist. Entsprechend sind die im letztjährigen Lagebericht vorgeschlagenen Handlungsempfehlungen nach wie vor aktuell: Mittel- und langfristig sollten Rechner derart konzipiert werden, dass besonders vertrauenswürdige Daten, insbesondere Schlüsselmaterial, lediglich auf vollständig separierten Verarbeitungseinheiten verarbeitet werden. Zu schützen sind im Kontext der Ausführungsangriffe insbesondere virtualisierte Cloud-Systeme. Aufgrund der hohen Komplexität auch in der Ausnutzung der bestehenden Lücken erscheinen Angriffe in der Fläche nicht effizient und sind daher wenig wahrscheinlich. 27