Praktikumsversuch Netzsicherheit/Zertifikate

Ziel

Sie kennen den Einsatz, Aufbau und die Bedeutung der Felder von X.509-Zertifikaten. Sie können diese Zertifikate validieren und erstellen. Weiterhin können Sie ein Root-Zertifikat erstellen und im Browser installieren.

1. Grundlagen

X.509v3 ist der am häufigsten verwendete Standard für digitale Zertifikate (RFC 5280) und BSI Technische Richtlinie TR-02103. Ausgestellt werden die Zertifikate von Zertifizierungsstellen (Certification Authorities, CAs). Diese dienen als Vertrauensanker.

Verwendet werden können diese Zertifikate z.B. um einen Server per TLS-Server-Zertifikat gegenüber einem Client zu authentisieren. Sogenannte S/MIME-Zertifikate diesen der Signatur und Verschlüsselung von E-Mail-Nachrichten.

Ein ausgestelltes Zertifikat kann im Gültigkeitszeitraum per von der CA ausgestellten Sperrliste (Certificate Revocation List, CRL) für ungültig erklärt werden.

Validierungsverfahren:

Domain Validated (DV)
Individual Validated (IV)
Organization Validated (OV)
Extended Valitation (EV)

Certificate Transparency (CT) ist ein Verfahren, um Zertifikate revisionssicher zu speichern, um Missbrauch zu verhindern.

1.1. Felder und Aufbau

Wichtige Felder:

Aussteller (issuer-DN) -> CN
Inhaber (subject-DN) -> CN
Gültigkeit (validity)
Erweiterungsfelder:
- Subject Alternative Name (SAN): weitere Namen für den Inhaber (Domain-Namen, E-Mail-Adressen)

Die Zertifikate sind hierarchisch in einer Baumstruktur gemäß ASN.1 aufgebaut.

Zertifikatsformate:

PEM (Privacy Enhanced Mail): Textbasiertes Format (Base64)
DER (Distinguished Encoding Rules): Binärformat mit DER ASN.1-Codierung
CER/CRT: DER- oder Base64-kodiertes Zertifikat
PKCS #7 Zertifikate: Java keytool
PKCS #8 Key: private key store
PKCS#12 (.p12, .pfx): kann öffentliche Zertifikate und private Schlüssel (Kennwort-geschützt) enthalten.
CSR (Certificate Signing Request): Eine Base64-kodierte Zertifizierungsanfrage, die an eine Zertifizierungsstelle (CA) geschickt wird, um ein Zertifikat zu erhalten.

Konvertierungen zwischen PEM und DER

openssl x509 -inform PEM -in domain.pem -outform DER -out domain.der
openssl x509 -inform DER -in domain.der -outform PEM -out domain.pem

1.2. Verständnisfragen

Kann ein Serverzertifikat für mehrere Domains gültig sein?
Welche Felder müssen in einem X.509-Zertifikat mindestens belegt sein?
Wozu dienen selbstsignierte Zertifikate?
Wie wird ein Zertifikat zurückgezogen?

2. Aufgaben

2.1. Serverzertifikate

Untersuchen Sie die Serverzertifikate der Webserver www.htw-dresden.de, www.informatik.htw-dresden.de und idefix.informatik.htw-dresden.de mittels openssl (Parameter -showcerts)
- Notieren Sie jeweils die Felder: Aussteller, Seriennummer, Inhaber, Gültigkeit, SAN
- Auf welchem Kryptoverfahren basiert der öffentliche Schlüssel des Zertifikats mit welchen Bitlängen?
- Auf welchem Kryptoverfahren basiert die Signatur des Zertifikats?
- Analysieren Sie die Zertifikatskette, welcher Vertrauensanker wird jeweils genutzt?
Welche Vertrauenskette nutzen www.google.com und geant.org?

Hilfe

# Get Certificate (Chain)
openssl s_client -showcerts -connect www.example.com:443 </dev/null

# View Certificate
openssl x509 -text -noout -in cert.crt 

2.2. TLS-Aushandlung

Untersuchung der ausgehandelten TLS-Verfahren:

Welche TLS-Version wird bei den HTW-Servern jeweils genutzt?
Welche Kryptoverfahren wurden ausgehandelt?

2.3. Vertrauensanker im Browser / Betriebssystem

Lassen Sie sich die Vertrauensanker der Browser und des BS anzeigen und schätzen Sie jeweils die ungefähre Anzahl.
- Firefox: Einstellungen, Datenschutz, Zertifikate, Zertifizierungsstellen
- Chrome: Einstellungen, Datenschutz und Sicherheit, Sicherheit, Zertifikate
- SSL-Directory (Ubuntu): /etc/ssl/certs
Sind die Wurzel-Zertifizierungsstellen der letzten Aufgabe dabei?

2.4. selbstsigniertes Zertifikat

Erstellen Sie mittels openssl ein selbstsigniertes Server-Zertifikat mit folgenden Schritten:
- privaten Schlüssel erstellen (RSA 4096 Bit)
- Zertifikatsignaturanforderung (CSR) erstellen (nutzen Sie den FQDN und Daten ihres Laborrechners)
- Zertifikat erstellen/signieren mit Laufzeit 365 Tagen
Lassen Sie sich den privaten Schlüssel mittels openssl anzeigen und finden Sie den RSA-Modul, den öffentlichen und privaten Schüssel heraus!
Warum sind im privaten Schlüssel neben dem privateExponent noch weitere Variablen zu finden?

# Help
  openssl genpkey -help
  openssl rsa     -help
  openssl req     -help
  openssl x509    -help
  
# Privaten Schlüssel erzeugen
  openssl genpkey -algorithm RSA -out private.key

# Öffentlicher Schlüssel extrahieren 
  openssl rsa -in private.key -pubout -out public.key
  
# Signaturanforderung erzeugen
  openssl req -key private.key -new -out csr.pem

# Signatur 
  openssl req -x509 -days 365 -key private.key -in csr.pem -out certificate.crt
  
# Anzeige der verschiedenen Dateien
  openssl [x509|req|pkey|rsa] -in dateiname  -text -noout  [-pubin]

2.5. Eigene CA

welche Schritte sind notwendig, um eine eigene CA zu betreiben?
Erzeugen Sie ein selbstsigniertes Root-Zertifikat
Signieren Sie mit diesem eine CSR.
Um ein vom Browser akzeptiertes Zertifikat zu erhalten ist SAN notwendig.

# Root-CA
  openssl req -x509 -sha256 -days 1825 -newkey rsa:4096 -keyout rootCA.key -out rootCA.crt
  
# Signatur  
  openssl x509 -req -CA rootCA.crt -CAkey rootCA.key -in domain.csr  -out domain.crt  -days 90 -CAcreateserial  
 
# Signatur mit SAN-Erweiterung 
  openssl x509 -req -CA rootCA.crt -CAkey rootCA.key -in domain.csr  -out domain.crt  -days 90 -CAcreateserial  -extfile domain.ext 

domain.ext

authorityKeyIdentifier=keyid,issuer
basicConstraints=CA:FALSE
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
DNS.1 = domain

2.6. Zertifikats-Sperrverfahren

Prüfen Sie die Sperrliste der an der HTW genutzten CA.
- URL im Zertifikatfeld: CRL-Verteilungspunkte
- Listen sind häufig im DER-Format, nutzen Sie zur Anzeige openssl, siehe unten.
- Wieviele Einträge sind vorhanden?
- Sind die untersuchten HTW-Server darin enthalten?
- Informieren Sie sich, wie ein Browser diese Untersuchung für eine Domain praktisch realisiert?
Diskutieren Sie Vorteile- und Nachteile von Zertifikatssperrlisten!
Wie funktioniert das Online Certificate Status Protocol (OCSP) aus RFC 6960? Welche Probleme entstehen hierbei?
Online Certificate Status Protocol stapling (OCSP stabling) aus RFC 6066?

# Get Certificate (with TLS Server Name Indication - TLS SNI, for TLS handshake with corresponding certificate)
openssl s_client -showcerts -connect www.example.com:443 </dev/null
openssl s_client -showcerts -servername www.example.com -connect www.example.com:443 </dev/null

# Get URL from certificate
openssl x509 -in fd.crt -noout -text | grep -A 5 CRL

# Download CRL
wget URL -O geant.crl

# Verify CRL
openssl crl -in geant.crl -inform DER -CAfile issuer.crt -noout

# Determine SN of certificate to check
openssl x509 -in fd.crt -noout -serial

# List CRL and search for SN
openssl crl -inform DER -text -noout -in geant.crl   | grep SN

Literatur

Letzte Änderung: 01. July 2024 17:38

Rechnernetze / Kommunikationssysteme