Seminar keySTREAM – Datenintegrität und End-to-End-Schutz

Schutz von Nutz- und Steuerdaten durch eindeutige Identität, Integritätsnachweise, Ende-zu-Ende-Verschlüsselung und sichere Autorisierung.

Die Inhalte verbinden Architekturentscheidungen, nachvollziehbare Konfiguration und praktische Übungen. Jeder Arbeitsschritt wird zunächst an einer Referenzumgebung vorbereitet, anschließend kontrolliert ausgeführt und zuletzt mit einem Soll-Ist-Vergleich geprüft.

Inhaltsübersicht

1. Plattformauftrag und Sicherheitsziele
2. Datenintegrität vom Gerät bis zur Anwendung
3. End-to-End-Verschlüsselung und Schlüsselkontext
4. Eindeutige Geräteidentitäten und Vertrauensbeziehungen
5. Hardware Root of Trust und Vertrauensanker
6. Sichere API-Authentisierung und Geheimnisverwaltung
7. Zugriffskontrolle und Feature-Autorisierung
8. Remote Attestation und Zustandsbewertung

Zielsetzung

Nach dem Seminar können Datenflüsse analysiert, Schlüsselkontexte entworfen, Manipulations- und Wiederholungsangriffe getestet sowie Zugriffsentscheidungen eindeutig an Identität und Zustand gebunden werden.

Zielgruppe

Security-Architekten, Embedded- und Cloud-Entwickler, Integratoren, Datenschutz- und Plattformverantwortliche.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Kryptografie, Netzwerkprotokollen, Geräteidentitäten und sicherer Softwareentwicklung.

Seminarinhalte

1. Plattformauftrag und Sicherheitsziele

Zu Beginn wird der fachliche Auftrag in überprüfbare Sicherheits- und Betriebsziele übersetzt.

1. Schritt 1: Geschäftsprozess, Gerätetypen, Kommunikationswege und Schutzbedarf vollständig erfassen.
2. Schritt 2: Vertrauensgrenzen zwischen Fertigung, Gerät, Plattform, Cloud-Dienst und Betreiber kennzeichnen.
3. Schritt 3: Sicherheitsziele für Identität, Integrität, Vertraulichkeit, Autorisierung und Aktualisierbarkeit priorisieren.
4. Schritt 4: Messbare Abnahmekriterien sowie Zuständigkeiten für Einführung und Regelbetrieb festlegen.

2. Datenintegrität vom Gerät bis zur Anwendung

Integritätsschutz wird über die gesamte Datenkette geplant und nicht auf den Transportkanal reduziert.

1. Schritt 1: Datenquellen, Verarbeitungsschritte, Zwischenablagen und Empfänger in einem Datenflussmodell erfassen.
2. Schritt 2: Manipulationsrisiken und erforderliche kryptografische Nachweise je Übergang bestimmen.
3. Schritt 3: Signatur-, Prüf- und Ablehnungsregeln in Gerät und empfangender Anwendung konsistent umsetzen.
4. Schritt 4: Veränderte, wiederholte und veraltete Nachrichten mit gezielten Negativtests erkennen.

3. End-to-End-Verschlüsselung und Schlüsselkontext

Vertraulichkeit wird so gestaltet, dass nur die vorgesehenen Endpunkte auf Nutzdaten zugreifen können.

1. Schritt 1: Schutzbedürftige Daten und berechtigte Endpunkte unabhängig vom Transportweg festlegen.
2. Schritt 2: Schlüsselableitung, Sitzungskontext, Rotation und Trennung verschiedener Datenklassen planen.
3. Schritt 3: Verschlüsselung und Authentisierung mit eindeutiger Bindung an Geräteidentität und Zielanwendung umsetzen.
4. Schritt 4: Fehlerfälle wie Schlüsselwechsel, Wiederholung, Paketverlust und falscher Empfänger systematisch testen.

4. Eindeutige Geräteidentitäten und Vertrauensbeziehungen

Eine eindeutige, nicht beliebig kopierbare Identität bildet den Ausgangspunkt für jede sichere Gerätekommunikation.

1. Schritt 1: Identitätsarten für Gerät, Produkt, Mandant, Anwendung und Betreiber voneinander abgrenzen.
2. Schritt 2: Eindeutigkeit, Herkunft und Bindung einer Geräteidentität an den Vertrauensanker überprüfen.
3. Schritt 3: Identität mit Geräteprofil, Eigentümer, Betriebsstatus und zulässigen Diensten verknüpfen.
4. Schritt 4: Duplikate, ungültige Zuordnungen und kompromittierte Identitäten erkennen und kontrolliert behandeln.

5. Hardware Root of Trust und Vertrauensanker

Der Vertrauensanker bestimmt, wie sicher Identität, Schlüssel und kryptografische Operationen auf dem Gerät geschützt sind.

1. Schritt 1: Angriffsmodell, physische Exposition und erforderliches Schutzniveau je Geräteklasse bestimmen.
2. Schritt 2: Secure-Element-, integrierte und softwarebasierte Optionen nach Schlüsselschutz, Kosten und Integrationsaufwand vergleichen.
3. Schritt 3: Schlüsselentstehung, Speicherung, Nutzung und Sperrung als geschlossene Vertrauenskette modellieren.
4. Schritt 4: Fehlerfälle wie Austausch, Manipulation und Verlust des Vertrauensankers mit Wiederanlaufverfahren absichern.

6. Sichere API-Authentisierung und Geheimnisverwaltung

Technische Zugänge werden so betrieben, dass Schlüssel, Token und Berechtigungen nicht zu dauerhaften Schwachstellen werden.

1. Schritt 1: Technische Identitäten nach Anwendung, Umgebung und Zweck trennen.
2. Schritt 2: Geheimnisse außerhalb von Quellcode und Konfigurationsarchiven geschützt ablegen.
3. Schritt 3: Rotation, Ablauf, Sperrung und Notfallersatz mit möglichst kurzen Unterbrechungen erproben.
4. Schritt 4: Zugriffe, Fehlversuche und ungewöhnliche Nutzungsmuster überwachen und regelmäßig rezertifizieren.

7. Zugriffskontrolle und Feature-Autorisierung

Funktionen und Datenzugriffe werden an Identität, Gerätezustand, Rolle und freigegebene Richtlinie gebunden.

1. Schritt 1: Schützenswerte Funktionen, Daten und administrativen Aktionen vollständig inventarisieren.
2. Schritt 2: Berechtigungsbedingungen aus Rolle, Geräteprofil, Gruppe, Eigentum und Betriebsstatus ableiten.
3. Schritt 3: Freigabe, Entzug und zeitliche Begrenzung mit positiven und negativen Testfällen prüfen.
4. Schritt 4: Abweichungen protokollieren und sichere Standardentscheidungen für nicht eindeutige Zustände festlegen.

8. Remote Attestation und Zustandsbewertung

Remote Attestation verbindet die Identität des Geräts mit einer prüfbaren Aussage über seinen aktuellen Zustand.

1. Schritt 1: Zu attestierende Komponenten, Messwerte, Referenzstände und zulässige Abweichungen bestimmen.
2. Schritt 2: Attestierungsanforderung, kryptografischen Nachweis und Auswertung an die Geräteidentität binden.
3. Schritt 3: Normal-, veraltete und manipulierte Zustände mit vorbereiteten Referenzfällen prüfen.
4. Schritt 4: Reaktion auf Abweichungen von Warnung über Isolation bis zur kontrollierten Wiederherstellung festlegen.

Praxisübungen

• Datenfluss und Vertrauensgrenzen einer Sensorkette modellieren.
• Signatur- und Prüfregeln für Nachrichten mit Gerätebezug entwerfen.
• Ende-zu-Ende-Schlüsselkontext für mehrere Empfängerklassen festlegen.
• Manipulierte, wiederholte und veraltete Nachrichten in Negativtests erkennen.
• Autorisierung anhand von Identität, Gruppe, Eigentum und Gerätezustand prüfen.