Karte und Authentifizierung · Details
Karten: von der Nummer zum Schlüsselnachweis
Ähnlich aussehende Karten können sehr unterschiedlichen Schutz bieten. Entscheidend sind die Fähigkeiten des Chips und deren tatsächliche Nutzung durch das System. ChipLogin setzt bei der Anmeldung heute auf die kryptografische DESFire-Prüfung; wird als mögliche Weiterentwicklung vorgestellt.
Die Karte weist die Kenntnis des geheimen Schlüssels nach
Die prüfende Seite sendet eine neue Abfrage. Die Karte berechnet daraus mithilfe ihres Schlüssels eine überprüfbare Antwort.
Prüfende Seite
Betrieblicher oder eine eigenständige Station im Local-Modus.
Kennt den Schlüssel zur KartenprüfungDESFire-Karte
Berechnet die Antwort im Chip.
Geschützter geheimer SchlüsselDie prüfende Seite kontrolliert, ob die Antwort zur Abfrage und zum richtigen Schlüssel passt.
Der geheime Schlüssel wird bei diesem Austausch nicht gesendet. Eine aufgezeichnete Antwort hilft bei einer neuen Abfrage nicht.
1. LF 125 kHz: Die Karte meldet eine Kennung
Übliche Identifikationskarten dieser Gruppe, etwa EM4100 und kompatible Typen, übertragen eine fest gespeicherte Nummer an den Leser. Das System sucht sie im Verzeichnis und entscheidet anhand der zugeordneten Rechte. Bei dieser Nutzung weist die Karte keine Kenntnis eines geheimen kryptografischen Schlüssels nach.
Die Nummer ist eine Kennung zur Datensatzsuche. Der Empfang der richtigen Nummer allein beweist jedoch nicht die Echtheit der ausgegebenen Karte. Um bei der Anmeldung die echte Karte von einem Gerät zu unterscheiden, das ihre Kennung nachahmt, ist ein zusätzlicher Prüfschritt nötig.
2. HF 13,56 MHz, nur UID: Die Leseart entscheidet
Die ist eine Kennung bei der Kommunikation mit der Karte. Manche Zutrittssysteme lesen nur diesen Wert und gewähren daraufhin Zugang. Dabei nutzen sie die kryptografischen Fähigkeiten der Karte möglicherweise überhaupt nicht.
UID-only bezeichnet daher eine Nutzungsart und keine eigene Chipfamilie. So kann auch eine Karte eingesetzt werden, die stärkere Prüfverfahren unterstützt. Bei der Bewertung vorhandener Karten ist deshalb neben dem Chipnamen zu klären, ob das System tatsächlich den Schlüssel prüft.
3. MIFARE Classic: ältere Schutzgeneration
kann den Speicherzugriff mit Schlüsseln und der Crypto1-Verschlüsselung schützen. Sie ist also nicht automatisch nur eine Karte mit Nummer. Ihr kryptografischer Schutz gehört jedoch einer älteren Generation an; Hersteller NXP verweist für sicherheitsrelevante Anwendungen auf MIFARE DESFire und MIFARE Plus.
Liest ein System nur die UID einer Classic-Karte, nutzt es auch diesen Speicherschutz nicht. Bei der Gestaltung einer neuen Anmeldelösung unterscheiden wir daher zwei Fragen: Welchen Schutz bietet die Karte, und welche Prüfung führt das konkrete System tatsächlich durch?
4. MIFARE DESFire EV2 / EV3: das heutige ChipLogin-Prinzip
DESFire unterstützt gegenseitige kryptografische Authentifizierung und mit einem 128-Bit-Schlüssel. Karte und prüfende Seite weisen die Kenntnis des richtigen geheimen Schlüssels nach, ohne ihn dabei zu übertragen. DESFire ermöglicht zudem mehrere getrennte Anwendungen auf einer Karte, jeweils mit eigenen Schlüsseln.
Bei der Ausgabe richtet ChipLogin die Karte mit ihrem Anmeldeschlüssel ein und prüft dessen Kenntnis bei der Nutzung. Im Auth-Modus übernimmt dies der betriebliche Server, im Local-Modus ein Dienst auf dem eigenständigen Computer. Eine passende Kartennummer allein reicht nicht zur Freigabe von Anmeldedaten.
So funktionieren Abfrage und Antwort
Vereinfacht erzeugt die prüfende Seite eine neue zufällige Abfrage, auf die die Karte mithilfe ihres Schlüssels antwortet. Die Antwort wird geprüft. Eine früher aufgezeichnete Antwort löst die neue Abfrage nicht, da diese andere Zufallswerte enthält.
Die tatsächliche DESFire-Authentifizierung umfasst mehrere Schritte, bei denen beide Seiten die Schlüsselkenntnis nachweisen. Aus dem Austausch werden auch Schlüssel für geschützte Kommunikation abgeleitet. Das Diagramm zeigt dieses Prinzip, nicht die exakte Folge der Protokollnachrichten.
5. PKI: mögliche Weiterentwicklung von ChipLogin
PKI verwendet ein Paar aus privatem und öffentlichem Schlüssel. Die Karte kann eine Abfrage mit ihrem privaten Schlüssel signieren; die Gegenstelle prüft die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel. Ein verknüpft diesen mit einer Identität und einem vertrauenswürdigen Aussteller. Die prüfende Seite muss somit nicht denselben geheimen Schlüssel wie die Karte kennen.
Dieses Anmeldeverfahren erfordert auch Zertifikatsverwaltung: Ausstellung, Vertrauen in eine Zertifizierungsstelle, Erneuerung und Widerruf. Die konkrete Nutzung hängt von der Karte und der Unterstützung im Zielsystem ab. PKI ist eine andere Struktur für Authentifizierung und Schlüsselverwaltung; die Bezeichnung allein garantiert keine sichere Gesamtumsetzung.
Für ChipLogin ist dies eine mögliche künftige Erweiterung. Diese Präsentation kündigt weder eine bereits verfügbare Anmeldung mit Benutzer-PKI-Karten noch einen Verfügbarkeitstermin an. Die vorherige Beschreibung der Anmeldung bezieht sich auf DESFire. Die heute zwischen Station und Auth-Server verwendeten Zertifikate authentifizieren Geräte und gehören zu einem anderen Systembereich.
Können wir vorhandene Karten nutzen?
Vor der Einführung prüfen wir Kartentyp, Leser und die Möglichkeit, eine ChipLogin-Anwendung mit passenden Schlüsseln auf der Karte einzurichten. Gleiches Aussehen, gleiche Frequenz oder die Aufschrift MIFARE bestätigen für sich genommen keine Kompatibilität.
Mit geeigneten Karten können Sie Ihre vorhandene Ausstattung weiterverwenden. Dient eine Karte auch anderen Systemen, müssen deren Anwendungen und Rechte zur Kartenverwaltung berücksichtigt werden. Ziel ist eine Karte für den Alltag mit kryptografischer Prüfung dort, wo ChipLogin sie benötigt.