DE102016106602A1 - Method and device for establishing a secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) - Google Patents

Method and device for establishing a secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) Download PDF

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DE102016106602A1
DE102016106602A1 DE102016106602.8A DE102016106602A DE102016106602A1 DE 102016106602 A1 DE102016106602 A1 DE 102016106602A1 DE 102016106602 A DE102016106602 A DE 102016106602A DE 102016106602 A1 DE102016106602 A1 DE 102016106602A1
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/06Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
    • HELECTRICITY
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer sicheren Kommunikation zwischen einer ersten Netzwerkeinrichtung (Initiator) und einer zweiten Netzwerkeinrichtung (Responder) in einem Kommunikationsnetzwerk und eine hierfür geeignete Anordnung von Netzwerkeinrichtung, welche sich dadurch auszeichnen, dass unter Verwendung eines symmetrischen Kryptosystems, bei welchem somit beide Netzwerkeinrichtungen jeweils dieselben Geheimnisse als Schlüssel zur Ver- und Entschlüsselung von Datensätzen einsetzen, jeweils eine separate Authentisierung/Authentifizierung in Bezug auf die erste und die zweite Netzwerkeinrichtung vor Erzeugung eines für die sichere Kommunikation als gemeinsamen Schlüssel zu verwendenden Geheimnisses durchgeführt wird.The invention relates to a method for establishing a secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) in a communication network and an arrangement of network device suitable therefor, which are characterized in that by using a symmetric cryptosystem in which both network devices each use the same secrets as keys for encrypting and decrypting data records, each performing a separate authentication / authentication with respect to the first and the second network device before generating a secret to be used for the secure communication as a shared key.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Kommunikation zwischen einer ersten Netzwerkeinrichtung (Initiator) und einer zweiten Netzwerkeinrichtung (Responder) in einem Kommunikationsnetzwerk und eine hierfür geeignete Anordnung von Netzwerkeinrichtungen, insbesondere zwischen als eingebettete Systeme ausgebildete Netzwerkeinrichtungen. The invention relates to a method for secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) in a communication network and an arrangement of network devices suitable for this, in particular between network devices designed as embedded systems.

In der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen werden als Netzwerkeinrichtungen Geräte bezeichnet, welche sowohl eigenständig als auch von einem Benutzer veranlasst über mindestens ein Netzwerk mit anderen Geräten kommunizieren, zuzüglich Softwarekomponenten, welche mittels Laufzeitumgebung Zugang zu mindestens einem Netzwerk haben und darüber eigenständig als auch von einem Benutzer veranlasst mit anderen Einrichtungen kommunizieren. In the following description and the appended claims are referred to as network devices devices that communicate both independently and by a user communicate via at least one network with other devices, plus software components that have runtime environment access to at least one network and independent of it as well prompt a user to communicate with other devices.

Bekanntermaßen ist in bestimmten Fällen die Kommunikation zwischen Netzwerkeinrichtungen sicher zu führen, zum Beispiel um die Integrität, Vertraulichkeit und/oder Verfügbarkeit der Kommunikation zu gewährleisten. As is known, in certain cases, the communication between network devices can be securely managed, for example to ensure the integrity, confidentiality and / or availability of the communication.

Die Integrität der Kommunikation ist zum Beispiel aufgrund von störenden Einflüssen gefährdet, welche Kommunikationsinhalte verfälschen, oder durch einen aktiven Angriff, bei dem ein Dritter Kommunikationsinhalte zu seinem Vorteil verändert, unterdrückt und/oder hinzufügt. The integrity of the communication is jeopardized, for example, by disturbing influences which corrupt communication contents or by an active attack in which a third party modifies, suppresses and / or adds communication contents to its advantage.

Die Vertraulichkeit der Kommunikation ist zum Beispiel gefährdet, wenn Kommunikationsinhalte versehentlich an den falschen Adressaten übermittelt werden oder ein Angreifer Kommunikationsinhalte in Erfahrung bringen kann. Confidentiality of communications, for example, is compromised when communication content is inadvertently transmitted to the wrong addressee or an attacker can learn communication content.

Die Verfügbarkeit ist beispielsweise dann gefährdet, wenn versehentlich oder absichtlich Kommunikationsressourcen durch Netzwerkeinrichtungen in Anspruch genommen werden, mit denen keine Kommunikation beabsichtigt oder erwünscht ist, so dass für die Kommunikation mit den beabsichtigten oder erwünschten Netzwerkeinrichtungen zu wenig Ressourcen übrig sind. Ressourcen können beispielsweise Speicherplatz oder Rechengeschwindigkeit sein, wobei insbesondere eingebettete Systeme häufig in ihren Ressourcen beschränkt sind. Availability is jeopardized, for example, when inadvertently or intentionally recourse is made to communication resources by network devices with which no communication is intended or desired so that there are too few resources left for communication with the intended or desired network devices. For example, resources may be memory or computational speed, with embedded systems often being limited in their resources.

So bezeichnet eine als eingebettetes System ausgebildete Netzwerkeinrichtung eine in einen technischen Kontext eingebundene (eingebettete) Netzwerkeinrichtung, die aufgrund dessen typischerweise stark einschränkenden Randbedingungen unterliegt und nur stark reduzierte Ressourcen besitzt. Thus, a network device embodied as an embedded system designates an embedded network device which, because of this, is typically subject to highly restrictive boundary conditions and has only greatly reduced resources.

Zur Sicherung der Kommunikation existiert mannigfaltiger Stand der Technik. Üblicherweise weisen sich Kommunikationspartner beim Verbindungsaufbau einander ihre Identität nach und authentisieren sich gegenseitig, d.h. sie übergeben Informationen, die eine Verifizierung der Identität durch den jeweils anderen Kommunikationspartner erlaubt, wobei daraufhin eben dieser jeweils andere Kommunikationspartner überprüft, ob die vorgegebene Identität durch die Authentisierungsdaten bestätigt werden kann, d.h. eine Authentifizierung durchführt. Ferner erzeugen die Kommunikationspartner vor der Authentisierung/Authentifizierung, währenddessen oder darauf aufbauend in der Regel temporäre gemeinsame Geheimnisse und verwenden solche Geheimnisse für die Absicherung von Nachrichten. Die temporären gemeinsamen Geheimnisse dienen zum Authentisieren/Authentifizieren und/oder zum Verschlüsseln der nach der Authentisierung/Authentifizierung ausgetauschten Nachrichten. To secure the communication exists manifold state of the art. Typically, communication partners identify each other in establishing their identity and authenticate each other, i.e., each other. they hand over information that permits verification of the identity by the respective other communication partner, whereupon the respective other communication partner then checks whether the given identity can be confirmed by the authentication data, ie. performs an authentication. Furthermore, prior to authentication / authentication, during or subsequent to the authentication, the communication partners generally create temporary shared secrets and use such secrets to secure messages. The temporary shared secrets serve to authenticate / authenticate and / or encrypt the messages exchanged after the authentication / authentication.

Dabei können die als Kommunikationspartner agierenden Netzwerkeinrichtungen üblicherweise sowohl ihre eigene Identität mittels eigener Geheimnisse als auch alternativ oder ergänzend die Identität ihres Benutzers auf dessen Veranlassung zusammen mit dessen Geheimnissen zur Authentisierung/Authentifizierung verwenden. In this case, the network devices acting as communication partners can usually use both their own identity by means of their own secrets and alternatively or additionally the identity of their user on his initiative together with its secrets for authentication / authentication.

Der IETF(Internet Engineering Task Force)-Standard beschreibt z.B. ein Verfahren ( "RFC 5996 Internet Key Exchange Protocol Version 2“, C. Kaufmann, P. Hoffmann, Y. Nir and P. Eronen; The Internet Engineering Task Force (IETF), 2010 ), welches mit der Abkürzung IKEv2 bezeichnet wird. Mit Bezug auf die beigefügte 3, welche ein grundsätzliches Schema zum Kommunikationsaufbau nach IKEv2 zeigt, erzeugen bei diesem Verfahren zwei als Kommunikationspartner agierende Netzwerkeinrichtungen beim Aufbau einer Kommunikation zunächst ein erstes temporäres gemeinsames Geheimnis namens SKEYSEED mittels eines sogenannten Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausches. Eine der Netzwerkeinrichtungen, in 3 als Initiator bezeichnet, initiiert hierbei die Kommunikation und die andere, in 3 als Responder bezeichnet, erwidert auf diese Initiierung. For example, the Internet Engineering Task Force (IETF) standard describes a procedure ( "RFC 5996 Internet Key Exchange Protocol Version 2", C. Kaufmann, P. Hoffmann, Y. Nir and P. Eronen; The Internet Engineering Task Force (IETF), 2010 ), which is designated by the abbreviation IKEv2. With reference to the attached 3 , which shows a basic scheme for establishing communication according to IKEv2, generate in this method two acting as a communication partner network devices when establishing a communication first a first temporary shared secret called SKEYSEED means of a so-called Diffie-Hellmann key exchange. One of the network facilities, in 3 called initiator, initiates the communication and the other, in 3 called responder, responds to this initiation.

SKEYSEED wird dann mittels zu bekannten Identitäten gehörenden, dauerhaften Geheimnissen PrivKey-I, PrivKey-R authentisiert, indem sich die Kommunikationspartner gegenseitig Signaturen AUTH-I, AUTH-R zu den für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch ausgetauschten Nachrichten zusenden, wobei die Signaturen mit Hilfe der dauerhaften Geheimnisse erzeugt und vom jeweils anderen Kommunikationspartner mittels Prüfkriterien CERT-I, CERT-R verifiziert, d.h. authentifiziert werden. Dabei und nachfolgend leiten beide Kommunikationspartner jeweils aus SKEYSEED ein zweites temporäres gemeinsames Geheimnis ab, welches als Komposition von mehreren kryptographischen Schlüsseln verwendet wird (beispielsweise SK_d, SK_ai, SK_ar, SK_ei, SK_er, SK_pi, SK_pr), von denen einige zur Authentisierung/Authentifizierung und einige zur Verschlüsselung bestimmter weiterer Nachrichten verwendet werden. Je Kommunikationsrichtung kommen unterschiedliche Schlüssel zur Anwendung. Optional wird nachfolgend von jedem Kommunikationspartner aus einem Teil des zweiten gemeinsamen Geheimnisses SK_d ein drittes temporäres gemeinsames Geheimnis abgeleitet (KEYMAT genannt; in 3 aus Übersichtsgründen nicht enthalten), das eine Komposition aus mehreren kryptographischen Schlüsseln darstellt (beispielsweise aus Schlüsseln namens SK2_ei, SK2_ai, SK2_er, und SK2_ar). Die Ableitung des zweiten und dritten temporären gemeinsamen Geheimnisses geschieht gemäß solchen Algorithmen, wie sie zu Anfang des Kommunikationsaufbaus vereinbart wurden. SKEYSEED is then authenticated by means of known identities, persistent secrets PrivKey-I, PrivKey-R, in that the communication partners send each other signatures AUTH-I, AUTH-R to the messages exchanged for the Diffie-Hellmann key exchange, the signatures with Help of the permanent secrets generated and verified by the other communication partner by means of test criteria CERT-I, CERT-R, ie be authenticated. Both and each of the communication partners from SKEYSEED forward a second one temporary shared secret used as a composite of multiple cryptographic keys (eg, SK_d, SK_ai, SK_ar, SK_ei, SK_er, SK_pi, SK_pr), some of which are used for authentication / authentication and some for encrypting certain other messages. Depending on the direction of communication, different keys are used. Optionally, a third temporary shared secret is derived from each communication partner from a part of the second shared secret SK_d (called KEYMAT; 3 not included for clarity) that represents a composition of multiple cryptographic keys (for example, keys SK2_ei, SK2_ai, SK2_er, and SK2_ar). The derivation of the second and third temporary shared secret is done according to such algorithms as agreed at the beginning of the communication setup.

Eine Übersicht der in 3 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

i:
Geheime vom Initiator gewählte Zufallszahl;
M1:
Erste Nachricht, enthaltend:
KEi:
Vom Initiator erzeugte Schlüsselaustauschdaten,
Ni:
Vom Initiator gewählte Zufallszahl zur einmaligen Verwendung;
r:
Geheime vom Responder gewählte Zufallszahl;
M2:
Zweite Nachricht, enthaltend:
KEr:
Vom Responder erzeugte Schlüsselaustauschdaten,
Nr:
Vom Initiator gewählte Zufallszahl zur einmaligen Verwendung;
SKEYSEED:
erstes temporäres gemeinsames Geheimnis – Größe zum Berechnen des zweiten temporären gemeinsamen Geheimnisses, enthaltend: mehrere Geheimnisse/Schlüssel, enthaltend:
SK_d:
Geheimer Schlüssel zur Ableitung von weiteren Schlüsseln,
SK_ai:
Geheimer Schlüssel zum Authentisieren/Authentifizieren von durch den Initiator gesendeten Nachrichten,
SK_ar:
Geheimer Schlüssel zum Authentisieren/Authentifizieren von durch den Responder gesendeten Nachrichten,
SK_ei:
Geheimer Schlüssel zum Verschlüsseln von durch den Initiator gesendeten Nachrichten,
SK_er:
Geheimer Schlüssel zum Verschlüsseln von durch den Responder gesendeten Nachrichten,
SK_pi:
Geheimer Schlüssel zum Initialisieren eines Pseudozufallszahlengenerators zur Verwendung durch den Initiator,
SK_pr:
Geheimer Schlüssel zum Initialisieren eines Pseudozufallszahlengenerators zur Verwendung durch den Responder;
PrivKey-I:
Privater Schlüssel des Initiators (dauerhaftes Geheimnis);
CERT-I:
Zertifikat zur Identität des Initiators – enthält den öffentlichen Schlüssel des Initiators;
PrivKey-R:
Privater Schlüssel des Responders (dauerhaftes Geheimnis);
CERT-R:
Zertifikat zur Identität des Responders – enthält den öffentlichen Schlüssel des Responders;
M3:
Dritte Nachricht;
IDi:
Identität des Initiators;
AUTH-I:
Daten, mit denen sich der Initiator authentisiert;
M4:
Vierte Nachricht;
IDr:
Identität des Responders;
AUTH-R:
Daten, mit denen sich der Responder authentisiert.
An overview of in 3 The reference number is listed in the following list.
i:
Secret random number chosen by the initiator;
M1:
First message containing:
KEi:
Key exchange data generated by the initiator,
Ni:
Random number chosen by the initiator for single use;
r:
Secret random number chosen by the responder;
M2:
Second message containing:
KBr:
Key exchange data generated by the responder,
No:
Random number chosen by the initiator for single use;
SKEYSEED:
first temporary shared secret - size for computing the second temporary shared secret, containing: multiple secrets / keys, containing:
SK_d:
Secret key for deriving further keys,
SK_ai:
Secret key to authenticate / authenticate messages sent by the initiator,
SK_ar:
Secret key to authenticate / authenticate messages sent by the responder,
SK_ei:
Secret key for encrypting messages sent by the initiator,
SK_er:
Secret key for encrypting messages sent by the responder,
SK_pi:
Secret key to initialize a pseudorandom number generator for use by the initiator,
SK_pr:
Secret key for initializing a pseudorandom number generator for use by the responder;
PrivKey-I:
Private key of the initiator (permanent secret);
CERT-I:
Certificate of identity of the initiator - contains the public key of the initiator;
PrivKey-R:
Private Key of the Responder (Permanent Secret);
CERT-R:
Responder Identity Certificate - contains the public key of the responder;
M3:
Third message;
IDi:
Identity of the initiator;
AUTH I:
Data with which the initiator authenticates;
M4:
Fourth message;
I Dr:
Identity of the responder;
AUTH-R:
Data with which the responder authenticates itself.

Dauerhafte Geheimnisse werden hier als dauerhaft bezeichnet, weil sie üblicherweise für mehrere Verbindungsaufbauten verwendet werden und selten gewechselt werden, während die temporären Geheimnisse nur kurzfristig verwendet werden, zum Beispiel nicht länger als für eine Kommunikationsbeziehung. Beispielsweise erklärt der entsprechende, vorerwähnte IETF-Standard explizit, dass die erzeugten temporären Geheimnisse bei verschiedenen Kommunikationsprotokollen nur für eine bestimmte Dauer und Menge an Daten angewendet werden dürfen und danach neue temporäre Geheimnisse verwendet werden müssen. Durable secrets are referred to herein as persistent because they are commonly used for multiple connection setups and are rarely changed while the temporary secrets are used only for a short time, for example, no longer than for a communication relationship. For example, the corresponding, aforementioned IETF standard explicitly states that the generated temporary secrets may only be applied to different communication protocols for a certain amount of time and amount of data, and then new temporary secrets must be used.

Der Beginn des Kommunikationsaufbaus nach IKEv2 erfordert jedoch für den dort stattfindenden Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch Berechnungen, wie z.B. Exponentiationen, mit großen Ganzzahlen, deren Speicherung üblicherweise jeweils wesentlich mehr Bits erfordert als in das Register eines üblichen Prozessors passen. Damit bedarf es für IKEv2 während des Beginns des Verbindungsaufbaus zwangsweise relativ hoher Ressourcen an Hauptspeicher und Rechenzeit, die insbesondere bei eingebetteten Systemen knapp ist. Für Echtzeitsysteme (d.h. Systeme zur unmittelbaren Steuerung und Abwicklung von Prozessen, bei denen ein jeweiliges Ergebnis innerhalb eines vorher fest definierten Zeitintervalls garantiert vorliegen muss) ist ferner der Bedarf an Rechenzeit problematisch, weil hier üblicherweise kurze Reaktionszeiten erforderlich sind. Industrielle Steuerungen sind in der Regel eingebettete Echtzeitsysteme mit eingeschränkten Ressourcen und kurzer Reaktionszeit. However, the beginning of the IKEv2 communication set-up requires calculations, such as exponentiations, with large integers, which typically require significantly more bits each for the Diffie-Hellmann key exchange than fit into the register of a conventional processor. Thus, IKEv2 requires relatively high resources of main memory and computation time during the start of connection setup, which is scarce especially in embedded systems. For Real-time systems (ie systems for the immediate control and execution of processes in which a respective result within a previously defined time interval must be guaranteed) is also the need for computational time problematic, because usually short response times are required. Industrial controllers are typically embedded real-time systems with limited resources and fast response time.

Insbesondere bei kleinen eingebetteten Systemen mit sehr geringen Ressourcen ist es besonders nachteilig, dass eben ganz am Anfang des Kommunikationsaufbaus, wenn noch keine Identitäten bekannt sind, der ressourcenmäßig anspruchsvolle Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch stattzufinden hat. Dieser muss durchgeführt werden, bevor anhand der nachfolgend ausgetauschten Identität die Netzwerkeinrichtungen feststellen können, ob der Verbindungsaufbau mit der jeweils anderen Netzwerkeinrichtung erwünscht, beziehungsweise beabsichtigt ist. Der verzögerte Austausch der Identitäten nach dem IKEv2-Prinzip eröffnet zwar die Möglichkeit, die Identitäten mit bereits vorhandenen gemeinsamen temporären Schlüsseln verschlüsselt und damit einigermaßen vertraulich zu übertragen. Bei sehr geringen Ressourcen überwiegt allerdings der Nachteil, dass versehentlich oder absichtlich irgendwelche Netzwerkeinrichtungen den Beginn des Kommunikationsaufbaus veranlassen können und damit besonders leicht hohe Ressourcenbelegung auf einem eingebetteten Gerät erzeugen, ohne dafür berechtigt zu sein und ohne dafür leicht von unerwünschten Netzwerkeinrichtungen unterschieden werden zu können. Especially with small embedded systems with very low resources, it is particularly disadvantageous that just at the beginning of the communication structure, if no identities are known, the resource-demanding Diffie-Hellmann key exchange has to take place. This must be carried out before the network devices can determine from the subsequently exchanged identity whether the connection establishment with the other network device is desired or intended. Although the delayed exchange of identities according to the IKEv2 principle opens up the possibility of encrypting the identities with existing shared temporary keys and thus transmitting them with some confidentiality. With very small resources, however, the disadvantage prevails that accidentally or deliberately any network devices can cause the beginning of the communication structure and thus particularly easy to generate high resource usage on an embedded device, without being authorized and without being easily distinguished from unwanted network facilities can.

In der Patentschrift DE 10 2012 220 990 B3 wird ein Verfahren und eine Anordnung offenbart, bei denen zwei Netzwerkeinrichtungen mittels mehrerer Schritte ein drittes gemeinsames Geheimnis KE, KA zur sicheren Kommunikation erzeugen. Mit Bezugnahme auf die beigefügte 4, welche ein grundsätzliches Schema zum Kommunikationsaufbau gemäß DE 10 2012 220 990 B3 zeigt, wird hierbei vorab in beiden Netzwerkeinrichtungen ein erstes gemeinsames Geheimnis GS sowie ein erster Algorithmus und ein zweiter Algorithmus gespeichert. Zur Einrichtung einer sicheren Kommunikation zwischen den beiden Netzwerkeinrichtungen sendet dann die eine Netzwerkeinrichtung „Initiator“ in einer ersten Nachricht M1 ein erstes Datum SD, z.B. deren Seriennummer, an die andere Netzwerkeinrichtung „Responder“. Beide Netzwerkeinrichtungen erzeugen daraufhin ein zweites Geheimnis PS aus dem ersten Datum SD unter Verwendung des ersten gemeinsamen Geheimnisses GS und des ersten Algorithmus. Die andere Netzwerkeinrichtung sendet daraufhin in einer zweiten Nachricht M2 ein zweites Datum R, z.B. eine Zufallszahl, an die eine Netzwerkeinrichtung. Daraus errechnen beide Netzwerkeinrichtungen das dritte gemeinsame Geheimnis KE, KA unter Verwendung des zweiten gemeinsamen Geheimnisses PS und des zweiten Algorithmus. Das dritte gemeinsame Geheimnis KE, KA wird dann zur Absicherung der nachfolgenden Kommunikation verwendet, zum Beispiel zu deren Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung. Eine Übersicht der in 4 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

SD:
Erstes Datum;
M1:
Erste Nachricht;
GS:
Erstes gemeinsames Geheimnis;
R:
Zweites Datum;
M2:
Zweite Nachricht;
PS:
Zweites gemeinsames Geheimnis;
KE, KA:
Drittes gemeinsames Geheimnis.
In the patent DE 10 2012 220 990 B3 discloses a method and an arrangement in which two network devices generate by means of several steps a third shared secret KE, KA for secure communication. With reference to the attached 4 , which is a basic scheme for establishing communication according to DE 10 2012 220 990 B3 shows, in this case, a first common secret GS and a first algorithm and a second algorithm is stored in advance in both network devices. In order to establish secure communication between the two network devices, the one network device "initiator" then sends in a first message M1 a first data SD, for example its serial number, to the other network device "responder". Both network devices then generate a second secret PS from the first datum SD using the first shared secret GS and the first algorithm. The other network device then sends in a second message M2 a second date R, for example a random number, to which a network device. From this, both network devices compute the third shared secret KE, KA using the second shared secret PS and the second algorithm. The third shared secret KE, KA is then used to secure the subsequent communication, for example for its authentication / authentication and / or encryption. An overview of in 4 The reference number is listed in the following list.
SD:
First date;
M1:
First message;
GS:
First shared secret;
R:
Second date;
M2:
Second message;
PS:
Second common secret;
KE, KA:
Third common secret.

Eine Authentisierung/Authentifizierung der Netzwerkeinrichtungen entsteht somit erst während der sicheren Kommunikation implizit durch das Verwenden des korrekten dritten Geheimnisses KE, KA. Denn wüsste eine der beiden Netzwerkeinrichtungen das erste gemeinsame Geheimnis GS nicht, so würde mit von der Güte der Algorithmen abhängiger Wahrscheinlichkeit kein drittes gemeinsames Geheimnis KE, KA entstehen, sondern die Netzwerkeinrichtungen hätten als Ergebnis hierfür unterschiedliche Werte. Als Folge davon können die nachfolgend ausgetauschten und mittels einer der Varianten des dritten gemeinsamen Geheimnisses KE, KA gesicherten Nachrichten nur mit der Variante des dritten gemeinsamen Geheimnisses authentifiziert und/oder entschlüsselt werden, mit der sie auch signiert und/oder verschlüsselt wurden. Ohne drittes gemeinsames Geheimnis bestünde also keine sichere Kommunikation je nach Kommunikationsprotokoll eventuell sogar gar keine weitere Kommunikationsmöglichkeit. An authentication / authentication of the network devices thus arises only during the secure communication implicitly by using the correct third secret KE, KA. For if one of the two network devices did not know the first shared secret GS, then depending on the quality of the algorithms dependent probability would not create a third shared secret KE, KA, but the network devices would have as a result different values. As a consequence, the messages subsequently exchanged and secured by means of one of the variants of the third shared secret KE, KA can be authenticated and / or decrypted only with the variant of the third shared secret with which they were also signed and / or encrypted. Without a third shared secret, there would be no secure communication depending on the communication protocol, possibly even no further communication option.

Ferner ist es bei diesem Verfahren zumindest sehr aufwendig, zwei Fehlerfälle zu unterscheiden, wenn tatsächlich unterschiedliche dritte gemeinsame Geheimnisse entstanden sind. So ist es fraglich, ob solche unterschiedlichen dritten gemeinsamen Geheimnisse aufgrund einer Verwechslung erzeugt worden sind oder ob die für deren Berechnung ausgetauschten Nachrichten bei der Übertragung versehentlich, zum Beispiel durch Störungen, oder absichtlich, zum Beispiel durch Dritte, verändert wurden. Furthermore, it is at least very complicated to distinguish two error cases in this method, if actually different third common secrets have arisen. Thus, it is questionable whether such different third common secrets have been generated due to a confusion or whether the messages exchanged for their computation were inadvertently altered during transmission, for example by disturbances, or deliberately, for example by third parties.

Verwechslungen können zum Beispiel leicht entstehen, wenn versehentlich eine falsche Produktionszelle beim Verbindungsaufbau mit einer Netzwerkeinrichtung angesprochen wurde, die Produktionszellen aber gleich aufgebaut und parametriert sind, wie es beim Serienmaschinenbau üblich ist. Hier würden sich Netzwerkeinrichtungen ggf. nur durch das vorab gespeicherte erste gemeinsame Geheimnis unterscheiden. For example, confusion can easily arise if a wrong production cell was accidentally addressed when establishing a connection with a network device, but the production cells are constructed and parameterized the same way as is usual in series machine construction. Here, network devices would possibly only differ by the first shared secret shared in advance.

Weiter ist an diesem Verfahren nachteilig, dass von beiden Netzwerkeinrichtungen zunächst alle Schritte des Verfahrens abgearbeitet werden müssen, bevor anhand eines nicht übereinstimmenden dritten Geheimnisses Fehler festgestellt werden können. Während des Verbindungsaufbaus sind demnach Ressourcen für sämtliche der Schritte und Algorithmen in Verwendung, die entsprechend nicht für andere Verbindungsaufbauten zur Verfügung stehen. Furthermore, it is disadvantageous in this method that first of all the steps of the method must be processed by both network devices before errors can be detected on the basis of a third secret that does not correspond. Thus, during call setup, resources are in use for all of the steps and algorithms that are not available for other call setups.

Als weiterer Stand der Technik beschreibt das sogenannte Transport Layer Security Protocol, abgekürzt als TLS-Protokoll oder auch TLS, wie es in der Version 1.2 erklärt ist (z.B. in „RFC 5246 The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2", T. Dierks und E. Rescorla; The Internet Engineering Task Force, 2008 ), zusammengefasst zwei verschiedene Verfahren für die gegenseitige Authentisierung/Authentifizierung. Another prior art describes the so-called Transport Layer Security Protocol, abbreviated as TLS protocol or TLS, as it is explained in version 1.2 (eg in "RFC 5246 The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2", T. Dierks and E. Rescorla; The Internet Engineering Task Force, 2008 ), summarized two different methods for mutual authentication / authentication.

Bei diesen beiden TLS-Verfahren für die gegenseitige Authentisierung/Authentifizierung ist bei beiden Kommunikationspartnern, hier Client und Server genannt, vorab ein asymmetrisches Schlüsselpaar gespeichert, bestehend aus einem jeweils Individuellen privaten Schlüssel, d.h. Bezug nehmend auf 5 und 6, Pc für den Client bzw. Ps für den Server, und einem dazu passenden, öffentlichen Schlüssel in einem Zertifikat, d.h. Bezug nehmend auf 5 und 6 z.B. das Zertifikat Cc für den Client bzw. das Zertifikat Cs für den Server, wobei das Zertifikat auch die jeweilige Identität nennt. In these two TLS methods for the mutual authentication / authentication is in both communication partners, here called client and server, an asymmetric key pair stored in advance, consisting of a respective individual private key, ie, referring to 5 and 6 , Pc for the client and Ps for the server, respectively, and a matching public key in a certificate, ie, referring to 5 and 6 For example, the certificate Cc for the client or the certificate Cs for the server, the certificate also names the respective identity.

Bei dem ersten dieser Verfahren gemäß 5, welche ein grundsätzliches Schema zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS ohne Diffie-Hellman zeigt, tauschen die Kommunikationspartner zunächst von Ihnen erzeugte Zufallszahlen Rc bzw. Rs (Rc vom Client und Rs vom Server) und die Identitäten samt der zugehörigen öffentlichen Schlüssel in Form der Zertifikate Cc und Cs aus. Der die Verbindung initiierende Kommunikationspartner, der Client, authentisiert sich mit Hilfe einer asymmetrischen Signatur AuthC über die bisher ausgetauschten Daten Rc, Rs, Cs, welche er mit seinem privaten Schlüssel erzeugt und welche der andere Kommunikationspartner, der Server, mit dem zusammen mit dieser asymmetrischen Signatur AuthC übermittelten öffentlichen Schlüssel Cc prüft (authentifiziert). Daneben erzeugt der Client aus weiteren Zufallswerten ein erstes gemeinsames Geheimnis („premaster secret"), bei 5 abgekürzt als pms, welches er dem anderen Kommunikationspartner als verschlüsselten Wert übermittelt, der bei 5 als Epms bezeichnet ist. Die Verschlüsselung von pms zu Epms erfolgt mit dem öffentlichen Schlüssel aus dem Zertifikat Cs des Servers. Implizit wird damit die Identität des Servers authentisiert/authentifiziert, weil nur er mit seinem privaten Schlüssel Ps in der Lage ist, den korrekten Wert von pms zu entschlüsseln und folgend ein richtiges zweites gemeinsames Geheimnis „master secret", bei 5 abgekürzt als ms zu bestimmen. Denn aus der Kombination von pms und den während der vorhergehenden Kommunikation ausgetauschten Zufallszahlen Rc und Rs erzeugen beide Kommunikationspartner dann unabhängig voneinander das zweite gemeinsame Geheimnis ms mit Hilfe von Algorithmen, die in der vorhergehenden Kommunikation ausgehandelt wurden. Aus ms leiten Client und Server ein drittes gemeinsames Geheimnis ab, welches als eine Kombination aus kryptographischen Schlüsseln (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) zur Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung der nachfolgenden Kommunikation dient. Bei dieser Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung und bei der Ableitung des dritten gemeinsamen Geheimnisses kommen ebenfalls Algorithmen zur Anwendung, wie sie anfangs beim Austausch der Identitäten verhandelt wurden. In the first of these methods according to 5 , which shows a basic scheme for establishing communication according to TLS without Diffie-Hellman, the communication partners first exchange random numbers Rc or Rs generated by them (Rc from the client and Rs from the server) and the identities together with the associated public keys in the form of the certificates Cc and Cs off. The communication partner initiating the connection, the client, authenticates itself with the aid of an asymmetrical signature AuthC over the previously exchanged data Rc, Rs, Cs, which it generates with its private key and which of the other communication partners, the server, together with this asymmetrical one Signature AuthC transmitted public key Cc checks (authenticated). In addition, the client generates from additional random values a first common secret ("premaster secret") 5 abbreviated as pms, which he transmits to the other communication partner as an encrypted value 5 is called Epms. The encryption of pms to Epms takes place with the public key from the certificate Cs of the server. Implicitly, the identity of the server is thus authenticated / authenticated, because only with its private key Ps is it able to decrypt the correct value of pms and, subsequently, a true second shared secret "master secret" 5 abbreviated as ms. For from the combination of pms and the random numbers Rc and Rs exchanged during the previous communication, both communication partners then independently generate the second shared secret ms with the aid of algorithms that were negotiated in the previous communication. From ms client and server derive a third shared secret, which serves as a combination of cryptographic keys (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) for authentication / authentication and / or encryption of subsequent communication. In this authentication / authentication and / or encryption and in the derivation of the third shared secret also algorithms are used, as they were initially negotiated in the exchange of identities.

Eine Übersicht der in 5 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

Ps:
Privater Schlüssel des Servers;
Pc:
Privater Schlüssel des Clients;
M1:
Erste Nachricht;
Rc:
Vom Client erzeugte Zufallszahl;
M2:
Zweite Nachricht;
Rs:
Vom Server erzeugte Zufallszahl;
Cs:
Zertifikat des Servers;
pms:
Erstes gemeinsames Geheimnis;
M3:
Dritte Nachricht;
Cc:
Zertifikat des Clients;
Epms:
Verschlüsseltes erstes gemeinsames Geheimnis;
AuthC:
Daten, mit denen sich der Client authentisiert;
VDc:
Durch Client gesendete Verifikationsdaten;
ms:
Zweites gemeinsames Geheimnis;
M4:
Vierte Nachricht;
VDs:
Durch den Server gesendete Verifikationsdaten;
cwMk:
(client write MAC key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swMk:
(server write MAC key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
cwk:
(client write key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swk:
(server write key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
cwI:
(client write initialization vector) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swI:
(server write initialization vector) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses.
An overview of in 5 The reference number is listed in the following list.
ps:
Private key of the server;
pc:
Private key of the client;
M1:
First message;
rc:
Client-generated random number;
M2:
Second message;
rs:
Server-generated random number;
Cs:
Certificate of the server;
pms:
First shared secret;
M3:
Third message;
cc:
Certificate of the client;
ePMS:
Encrypted first shared secret;
AUTHC:
Data with which the client authenticates itself;
VDc:
Verification data sent by the client;
ms:
Second common secret;
M4:
Fourth message;
VDS:
Verification data sent by the server;
cwMk:
(client write MAC key) - part of the third shared secret;
swMk:
(server write MAC key) - part of the third shared secret;
cwk:
(client write key) - part of the third common secret;
swk:
(server write key) - part of the third shared secret;
CWI:
(client write initialization vector) - part of the third shared secret;
SWI:
(server write initialization vector) - part of the third shared secret.

Vorteilhaft beim diesem Verfahren nach TLS ist zwar, dass die Identitäten zu Beginn des Verfahrens ausgetauscht werden, bevor nennenswert Rechenzeit und Ressourcen verbraucht wurden. Durch Versehen irregeleitete Kommunikationspartner können also mit geringem Ressourcenaufwand abgelehnt werden. Although it is advantageous in this method according to TLS that the identities are exchanged at the beginning of the process before significant computing time and resources have been consumed. Accidentally misdirected communication partners can therefore be rejected with little resources.

Nachteilig für die Schutzwirkung bei diesem Verfahren nach TLS ist allerdings insbesondere, dass es allein von der Vertrauenswürdigkeit des Clients abhängt, dass das erste gemeinsame Geheimnis pms wirklich ein Geheimnis ist. Denn allein der Client bestimmt den Wert von pms. Deshalb wird das Verfahren nur noch selten angewendet. However, a disadvantage of the protection effect of this method according to TLS is, in particular, that it depends solely on the trustworthiness of the client that the first shared secret pms is really a mystery. Because only the client determines the value of pms. Therefore, the method is rarely used.

Bei dem zweiten dieser Verfahren gemäß 6, welche ein grundsätzliches Schema zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS mit Diffie-Hellman zeigt, tauschen ebenfalls Client und Server Zufallszahlen Rc und Rs sowie die Zertifikate Cs und Cc aus. Zusammen mit dem Zertifikat Cs übermittelt der Server auch einen Wert Ys für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch, welchen er aus dem Wert pYs ableitet, welchen er vorher erzeugt und den er komplett geheim hält. Zur Übermittlung ergänzt er den abgeleiteten Wert Ys um eine Signatur. Die Kombination aus Ys und der Signatur wird bei 6 als SYs bezeichnet. Die Signatur erstellt der Server mit Hilfe seines privaten Schlüssels Ps. Sie wird vom Client mit Hilfe des Zertifikates Cs verifiziert, so dass dadurch die Identität des Servers gegenüber dem Client authentisiert/authentifiziert ist und der Client über den authentifizierten Wert Ys verfügt. Der Client generiert ebenfalls einen nur ihm bekannten Wert pYc und erzeugt daraus einen zweiten Wert Yc für den Diffie-Hellman-Austausch. Ferner leitet er aus pYc und Ys direkt das erste gemeinsame Geheimnis pms ab. Zusammen mit seinem Zertifikat Cc übermittelt der Client den Wert Yc unverschlüsselt zum Server, zusammen mit einer Signatur AuthC über alle vorher ausgetauschten Nachrichten. Diese Signatur erstellt der Client mit Hilfe seines privaten Schlüssels Pc und diese prüft der Server mit Hilfe des Zertifikates Cc. Nach dem Empfang von Yc generiert auch der Server das erste gemeinsame Geheimnis pms aus der Kombination von pYs und Yc. Sowohl der Client als auch der Server berechnen aus pms in Kombination mit den vorher ausgetauschten Zufallszahlen Rc und Rs das zweite gemeinsame Geheimnis ms und leiten daraus das dritte gemeinsame Geheimnis ab, welches als eine Kombination aus kryptographischen Schlüsseln (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) zur Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung der nachfolgenden Kommunikation dient. Bei der Schlüsselaushandlung nach Diffie-Hellmann kommen bei der Generierung des ersten, zweiten und dritten gemeinsamen Geheimnisses und bei der nachfolgenden Anwendung der kryptographischen Schlüssel Algorithmen zur Anwendung, die während des Kommunikationsaufbaus von Client und Server ausgehandelt wurden. In the second of these methods according to 6 , which shows a basic scheme for communication setup according to TLS with Diffie-Hellman, also exchange client and server random numbers Rc and Rs as well as the certificates Cs and Cc. Together with the certificate Cs, the server also transmits a value Ys for the Diffie-Hellmann key exchange, which it deduces from the value pYs which it generates previously and which it keeps completely secret. For transmission, it supplements the derived value Ys by a signature. The combination of Ys and the signature is included 6 referred to as SYs. The signature is created by the server using its private key Ps. It is verified by the client using the Cs certificate, thereby authenticating / authenticating the identity of the server to the client and providing the client with the authenticated value Ys. The client also generates a value pYc known only to it and generates a second value Yc for the Diffie-Hellman exchange. Furthermore, he derives directly from pYc and Ys the first shared secret pms. Together with its certificate Cc, the client transmits the value Yc unencrypted to the server, together with a signature AuthC on all previously exchanged messages. The client creates this signature with the help of its private key Pc and checks it with the help of the certificate Cc. After receiving Yc, the server also generates the first shared secret pms from the combination of pYs and Yc. Both the client and the server calculate from pms in combination with the previously exchanged random numbers Rc and Rs the second shared secret ms and derive therefrom the third shared secret, which is a combination of cryptographic keys (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) is used for authentication / authentication and / or encryption of the subsequent communication. In Diffie-Hellmann key negotiation algorithms are used in the generation of the first, second and third shared secrets and in the subsequent application of the cryptographic keys, which were negotiated during the client and server communication setup.

Eine Übersicht der in 6 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

Ps:
Privater Schlüssel des Servers;
Pc:
Privater Schlüssel des Clients;
M1:
Erste Nachricht;
Rc:
Vom Client erzeugte Zufallszahl;
pYs:
Geheimer Anfangswert des Servers für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch;
Ys:
Abgeleiteter öffentlicher Anfangswert des Servers für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch;
M2:
Zweite Nachricht;
Rs:
Vom Server erzeugte Zufallszahl;
Cs:
Zertifikat des Servers;
SYs:
Abgeleiteter öffentlicher Anfangswert des Servers für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch in Kombination mit einer Signatur des Servers;
pYc:
Geheimer Anfangswert des Clients für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch;
M3:
Dritte Nachricht;
Cc:
Zertifikat des Clients;
AuthC:
Daten, mit denen sich der Client authentisiert;
VDc:
Durch Client gesendete Verifikationsdaten;
Yc:
Abgeleiteter öffentlicher Anfangswert des Clients für den Diffie-Hellmann-Schlüsselaustausch;
pms:
Erstes gemeinsames Geheimnis;
ms:
Zweites gemeinsames Geheimnis;
M4:
Vierte Nachricht;
VDs:
Durch Server gesendete Verifikationsdaten;
cwMk:
(client write MAC key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swMk:
(server write MAC key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
cwk:
(client write key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swk:
(server write key) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
cwI:
(client write initialization vector) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses;
swI:
(server write initialization vector) – Bestandteil des dritten gemeinsamen Geheimnisses.
An overview of in 6 The reference number is listed in the following list.
ps:
Private key of the server;
pc:
Private key of the client;
M1:
First message;
rc:
Client-generated random number;
Pyś:
Secret server initial value for the Diffie-Hellmann key exchange;
Ys:
Derived public initial value of the server for the Diffie-Hellmann key exchange;
M2:
Second message;
rs:
Server-generated random number;
Cs:
Certificate of the server;
SYs:
Derived public seed value of the Diffie-Hellmann key exchange server in combination with a signature of the server;
PYC:
Secret initial value of the client for the Diffie-Hellmann key exchange;
M3:
Third message;
cc:
Certificate of the client;
AUTHC:
Data with which the client authenticates itself;
VDc:
Verification data sent by the client;
yc:
Derived public initial value of the client for the Diffie-Hellmann key exchange;
pms:
First shared secret;
ms:
Second common secret;
M4:
Fourth message;
VDS:
Verification data sent by the server;
cwMk:
(client write MAC key) - part of the third shared secret;
swMk:
(server write MAC key) - part of the third shared secret;
cwk:
(client write key) - part of the third common secret;
swk:
(server write key) - part of the third shared secret;
CWI:
(client write initialization vector) - part of the third shared secret;
SWI:
(server write initialization vector) - part of the third shared secret.

Nachteilig bei diesem zweiten Verfahren nach TLS ist, dass für die Generierung des Wertes SYs der Server noch ohne Kenntnis der Identität des Clients asymmetrische Kryptographie anwendet, und zwar für den Beginn des Diffie-Hellman-Austausches und für die Erstellung der Signatur zu Ys, bei der er somit Ressourcen an Hauptspeicher und Rechenaufwand einsetzt, die für eingebettete Geräte bereits signifikant sind. Dieser Ressourcenverbrauch fällt also auch bei versehentlich oder absichtlich irregerichteten Verbindungsaufbauten statt und kann schlecht abgewehrt werden. A disadvantage of this second method according to TLS is that for the generation of the value SYs, the server still applies without knowledge of the identity of the client asymmetric cryptography, namely for the beginning of the Diffie-Hellman exchange and for the creation of the signature to Ys, at He therefore uses resources of memory and computation that are already significant to embedded devices. This resource consumption thus also occurs in the case of accidentally or intentionally misdirected connection setups and can be badly repulsed.

Nachteilig bei beiden Verfahren nach TLS ist ferner, dass zur Authentisierung/Authentifizierung in beiden Fällen asymmetrische Kryptographie und damit Rechenoperationen mit großen Ganzzahlen erforderlich sind, also Speicher und Rechenzeit besonders beansprucht werden. A disadvantage of both methods according to TLS is further that for authentication / authentication in both cases asymmetric cryptography and thus arithmetic operations with large integers are required, so memory and computing time are particularly stressed.

In „RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)", P. Eronen und H. Tschofenig, The Internet Engineering Task Force , werden zusätzlich zu den zuvor beschriebenen TLS-Verfahren drei weitere TLS-Varianten beschrieben, die auch eine gegenseitige Authentisierung/Authentifizierung der Kommunikationspartner bewirken. Während zwei davon weiterhin asymmetrische Kryptographie verwenden, kommt ein in „RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)" als „PSK Key Exchange Algorithm" bezeichnetes und Bezug nehmend auf 7, welche ein grundsätzliches Schema zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS mit PSK zeigt, als „TLS mit PSK" bezeichnetes Verfahren allein mit symmetrischer Kryptographie aus, indem das erste gemeinsame Geheimnis ein vorab bei beiden Kommunikationspartnern gespeicherter Wert ist. In "RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)", P. Eronen and H. Tschofenig, The Internet Engineering Task Force In addition to the TLS methods described above, three additional TLS variants are described which also effect a mutual authentication / authentication of the communication partners. While two of them continue to use asymmetric cryptography, a "RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)" is referred to as "PSK Key Exchange Algorithm" and incorporated herein by reference 7 , which shows a basic scheme for establishing communication according to TLS with PSK, as "TLS with PSK" designated method alone with symmetric cryptography, in that the first shared secret is a value previously stored in both communication partners.

Konkret tauschen, wiederum Bezug nehmend auf 7, am Anfang des Verfahrens „TLS mit PSK" der Client und der Server die Zufallszahlen Rc und Rs aus sowie die Identitäten IDh, als Hinweis auf die Identität des Servers, und IDc als Identität des Clients. Beide verwenden danach ein zuvor bereits bei ihnen gespeichertes gemeinsames Geheimnis PSK, um ein zweites gemeinsames Geheimnis (pre-master secret) pms zu erzeugen. Das zweite gemeinsame Geheimnis verwenden sie, um aus den Zufallszahlen Rc und Rs ein drittes gemeinsames Geheimnis (master secret) ms zu erzeugen. Aus dem dritten gemeinsamen Geheimnis ms wird wiederum sowohl vom Client als auch vom Server ein viertes gemeinsames Geheimnis erzeugt, welches als eine Kombination aus kryptographischen Schlüsseln (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) zur Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung der nachfolgenden Kommunikation dient. Bei dieser Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung und bei der Ableitung des zweiten, dritten und vierten gemeinsamen Geheimnisses kommen Algorithmen zur Anwendung, wie sie anfangs beim Austausch der Zufallszahlen verhandelt wurden. Concrete exchange, again referring to 7 , at the beginning of the procedure "TLS with PSK", the client and the server random numbers Rc and Rs out as well as the identities IDh, as an indication of the identity of the server, and IDc as identity of the client, both of which then use a previously stored with them shared secret PSK to create a second pre-master secret pms The second shared secret is used to generate from the random numbers Rc and Rs a third master secret ms From the third shared secret ms, a fourth shared secret is again generated both by the client and by the server, which serves as a combination of cryptographic keys (cwMk, swMk, cwk, swk, cwl, swl) for authentication / authentication and / or encryption of the subsequent communication this authentication / authentication and / or encryption and in the derivation of the second, third and fourth common Go algorithms are used, as they were initially negotiated when exchanging the random numbers.

Eine Übersicht der in 7 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

PSK:
Im Voraus gespeichertes erste gemeinsames Geheimnis;
M1:
Erste Nachricht;
Rc:
Vom Client erzeugte Zufallszahl;
M2:
Zweite Nachricht;
Rs:
Vom Server erzeugte Zufallszahl;
IDh:
Hinweis auf die Identität des Servers;
pms:
Zweites gemeinsames Geheimnis;
ms:
Drittes gemeinsames Geheimnis;
M3:
Dritte Nachricht;
VDc:
Durch Client gesendete Verifikationsdaten;
IDc:
Hinweis auf die Identität des Clients;
M4:
Vierte Nachricht;
VDs:
Durch den Server gesendete Verifikationsdaten;
cwMk:
(client write MAC key) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses;
swMk:
(server write MAC key) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses;
cwk:
(client write key) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses;
swk:
(server write key) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses;
cwI:
(client write initialization vector) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses;
swI:
(server write initialization vector) – Bestandteil des vierten gemeinsamen Geheimnisses.
An overview of in 7 The reference number is listed in the following list.
PSK:
Pre-stored first shared secret;
M1:
First message;
rc:
Client-generated random number;
M2:
Second message;
rs:
Server-generated random number;
IDh:
Reference to the identity of the server;
pms:
Second common secret;
ms:
Third common secret;
M3:
Third message;
VDc:
Verification data sent by the client;
IDc:
Reference to the identity of the client;
M4:
Fourth message;
VDS:
Verification data sent by the server;
cwMk:
(client write MAC key) - part of the fourth shared secret;
swMk:
(server write MAC key) - part of the fourth shared secret;
cwk:
(client write key) - part of the fourth common secret;
swk:
(server write key) - part of the fourth shared secret;
CWI:
(client write initialization vector) - part of the fourth shared secret;
SWI:
(server write initialization vector) - part of the fourth shared secret.

Nachteilig an diesem Verfahren „TLS mit PSK" ist, dass zwar eine Identifikation der Kommunikationseinrichtungen durchgeführt wird, aber keine explizite Authentisierung/Authentifizierung. Wenn eine Seite ihre Identität nur behauptet oder verwechselt, aber nicht das zugehörige gemeinsame Geheimnis kennt, dann entstehen am Ende unterschiedliche Schlüssel für die Authentisierung/Authentifizierung und/oder Verschlüsselung der nachfolgenden Kommunikation. Auch bei diesem Verfahren ist es nachfolgend somit aufwändig, die zwei Fehlerfälle zu unterscheiden, wie sie bei dem Verfahren gemäß der Patentschrift DE 10 2012 220 990 B3 aufgezeigt wurden: Wenn unterschiedliche zweite gemeinsame Geheimnisse entstanden sind, ist es fraglich, ob dies aufgrund einer Verwechslung der Fall war oder ob die für deren Berechnung ausgetauschten Nachrichten bei der Übertragung versehentlich, zum Beispiel durch Störungen, oder absichtlich, zum Beispiel durch Dritte, verändert wurden. A disadvantage of this method "TLS with PSK" is that although an identification of the communication devices is performed, but no explicit authentication / authentication.When a page only their identity or confused, but does not know the associated common secret, then arise in the end different Key for the authentication / authentication and / or encryption of the subsequent communication Also in this method, it is subsequently complicated to distinguish the two error cases, as in the method according to the patent DE 10 2012 220 990 B3 were shown: if different second have been common secrets, it is questionable whether this was the case because of a confusion or whether the messages exchanged for their calculation were altered accidentally during transmission, for example by disturbances, or intentionally, for example by third parties.

Die OPC Foundation hat für die OPC Unified Architecture (OPC UA) in "OPC Unified Architecture Part 2: Security Model", 2009 , „OPC Unified Architecture Part 4: Services", 2009 und „OPC Unified Architecture Part 6: Mappings", 2009 , ein Verfahren beschrieben, bei dem zwei Kommunikationspartner, ein Client und ein Server, sich gegenseitig authentifizieren, um am Ende mittels gemeinsamer Geheimnisse sicher zu kommunizieren. The OPC Foundation has opted for the OPC Unified Architecture (OPC UA) in "OPC Unified Architecture Part 2: Security Model", 2009 . "OPC Unified Architecture Part 4: Services", 2009 and "OPC Unified Architecture Part 6: Mappings", 2009 , a method is described in which two communication partners, a client and a server, mutually authenticate each other in order to communicate securely by means of shared secrets.

Bezugnehmend auf 8, welche ein grundsätzliches Schema zum Aufbau einer sicheren Verbindung nach OPC UA, zeigt, hat hierbei der Client im Vorfeld oder am Anfang der Kommunikation bereits Kenntnis erlangt über ein Zertifikat Cs des Servers, welches die Identität und den öffentlichen Schlüssel des Servers enthält. Vor Beginn der Kommunikation sind Client und Server jeweils im Besitz eines asymmetrischen Schlüsselpaares, d.h. eines jeweiligen individuellen privaten Schlüssels und eines dazu passenden, öffentlichen Schlüssels in einem Zertifikat, sowie des zugehörigen Zertifikates, womit sie ihre Identität nachweisen können. Referring to 8th which shows a basic scheme for setting up a secure connection to OPC UA, the client has already gained knowledge of a certificate Cs of the server containing the identity and the public key of the server in advance or at the beginning of the communication. Before communication begins, the client and the server are each in possession of an asymmetrical key pair, ie a respective individual private key and a matching public key in a certificate, as well as the associated certificate with which they can prove their identity.

In einer ersten Nachricht Ml des Authentisierungs-/Authentifizierungsvorganges sendet der Client sein Zertifikat Cc, welches seine Identität und seinen öffentlichen Schlüssel enthält, zusammen mit einem Wert Nc und einer Signatur AuthC an den Server. Die Signatur AuthC erzeugt der Client als digtale Signatur über relevante Teile der Nachricht Ml, mindestens das Zertifikat Cc und den Wert Nc umfassend, unter Verwendung seines privaten Schlüssels Pc, der dem Zertifikat Cc zugeordnet ist. Vor dem Absenden der Nachricht Ml verschlüsselt der Client Teile der Nachricht, mindestens den Wert Nc und die Signatur AuthC, mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers aus dem Zertifikat Cs, so dass statt des Wertes Nc tatsächlich dessen Verschlüsselung eNc und anstatt der Signatur AuthC tatsächlich deren Verschlüsselung eAuthC übertragen wird. Der Server entschlüsselt die Nachricht Ml mit Hilfe seines privaten Schlüssels Ps, der dem Zertifikat Cs zugeordnet ist und überprüft die Signatur AuthC mittels des öffentlichen Schlüssels aus diesem Zertifikat Cc. Zusammen mit der Überprüfung des Zertifikates Cc erhält der Server sichere Kenntnis über die Identität des Clients und Kenntnis über die geheime Zufallszahl Nc. In a first message Ml of the authentication / authentication process, the client sends its certificate Cc, which contains its identity and its public key, together with a value Nc and a signature AuthC to the server. The signature AuthC is generated by the client as a digital signature about relevant parts of the message Ml, comprising at least the certificate Cc and the value Nc, using its private key Pc associated with the certificate Cc. Before sending the message Ml, the client encrypts parts of the message, at least the value Nc and the signature AuthC, with the public key of the server from the certificate Cs, so that instead of the value Nc actually its encryption eNc and instead of the signature AuthC actually their Encryption eAuthC is transmitted. The server decrypts the message Ml using its private key Ps assigned to the certificate Cs and verifies the signature AuthC using the public key from this certificate Cc. Together with the verification of the certificate Cc, the server obtains secure knowledge about the identity of the client and knowledge of the secret random number Nc.

In einer zweiten Nachricht M2 sendet der Server dem Client analog einen Wert Ns zusammen mit einer Signatur AuthS an den Client. Die Signatur AuthS erzeugt der Server als digitale Signatur über relevante Teile der Nachricht M2, mindestens den Wert Ns und eine Prüfsumme oder andersartige Referenzierung des Zertifikates Cs einbeziehend. Vor dem Absenden der Nachricht M2 verschlüsselt der Server Teile der Nachricht, mindestens den Wert Ns, mit dem öffentlichen Schlüssel des Clients aus dem Zertifikat Cc. Der Client entschlüsselt die Nachricht M2 mit Hilfe seines privaten Schlüssels Pc und überprüft mit dem öffentlichen Schlüssel aus dem Zertifikat Cs die Signatur AuthS. Zusammen mit der Überprüfung des Zertifikates Cs erhält auch der Client sichere Kenntnis über die Identität des Servers und Kenntnis über die geheime Zufallszahl Ns. In a second message M2, the server analogously sends the client a value Ns together with a signature AuthS to the client. The signature AuthS generated by the server as a digital signature on relevant parts of the message M2, at least the value Ns and a checksum or other type of referencing of the certificate Cs involving. Before sending the message M2, the server encrypts parts of the message, at least the value Ns, with the public key of the client from the certificate Cc. The client decrypts the message M2 using its private key Pc and verifies with the public key from the certificate Cs the signature AuthS. Along with the verification of the certificate Cs, the client also obtains secure knowledge about the identity of the server and knowledge of the secret random number Ns.

Nach dem Austausch der Nachrichten Ml und M2 leiten Client und Server jeweils ein gemeinsames Geheimnis G aus den ausgetauschten geheimen Zufallszahlen Nc und Ns ab. Dieses gemeinsame Geheimnis wird als Kombination mehrerer kryptographischer Schlüssel verwendet, um die nachfolgende Kommunikation zu authentisieren/authentifizieren oder zu authentisieren/authentifizieren und zu verschlüsseln. Die bei dem Ableiten verwendeten Algorithmen und die Algorithmen für die nachfolgende Authentisierung/Authentifizierung bzw. Verschlüsselung der Kommunikation werden während des Austausches der Nachrichten Ml und M2 bestimmt. After exchanging the messages Ml and M2, the client and the server each derive a shared secret G from the exchanged secret random numbers Nc and Ns. This shared secret is used as a combination of multiple cryptographic keys to authenticate / authenticate or authenticate / authenticate and encrypt the subsequent communication. The algorithms used in the derivation and the algorithms for the subsequent authentication / encryption of the communication are determined during the exchange of messages Ml and M2.

Eine Übersicht der in 8 enthaltenen Bezugszeichen ist in der nachfolgenden Liste aufgeführt.

Ps:
Privater Schlüssel des Servers;
Pc:
Privater Schlüssel des Clients;
Cs:
Zertifikat des Servers;
Nc:
Vom Client erzeugte Zufallszahl;
AuthC:
Durch den Client erzeugte Signatur;
M1:
Erste Nachricht;
Cc:
Zertifikat des Clients;
eNc:
Verschlüsselung von Nc;
eAuthC:
Verschlüsselung von AuthC;
Ns:
Vom Server erzeugte Zufallszahl;
AuthS:
Durch den Server erzeugte Signatur;
M2:
Zweite Nachricht;
eNs:
Verschlüsselung von Ns;
eAuthS:
Verschlüsselung von AuthS;
G:
gemeinsames Geheimnis.
An overview of in 8th The reference number is listed in the following list.
ps:
Private key of the server;
pc:
Private key of the client;
Cs:
Certificate of the server;
nc:
Client-generated random number;
AUTHC:
Client generated signature;
M1:
First message;
cc:
Certificate of the client;
ENC:
Encryption of Nc;
eAuthC:
Encryption of AuthC;
ns:
Server-generated random number;
AUTHs:
Signature generated by the server;
M2:
Second message;
ENS:
Encryption of Ns;
eAuthS:
Encryption of AuthS;
G:
shared secret.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem vorbeschriebenen Stand der Technik nochmals verbesserten Aufbau einer sicheren Kommunikation zwischen zwei Netzwerkeinrichtungen zu schaffen, welcher einen geringen Ressourceneinsatz bedingt und insbesondere auch ein einfaches, differenziertes Erkennen unterschiedlicher Fehlerfälle während des Aufbaus ermöglicht. It is an object of the invention to provide a further improved set-up of secure communication between two network devices compared with the above-described prior art, which requires a low use of resources and, in particular, enables a simple, differentiated recognition of different error cases during the construction.

Die Lösung nach der Erfindung ist durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gegeben. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The solution according to the invention is given by a method, a computer program product and an arrangement having the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Demgemäß schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer sicheren Kommunikation zwischen einer ersten Netzwerkeinrichtung (Initiator) und einer zweiten Netzwerkeinrichtung (Responder) in einem Kommunikationsnetzwerk vor, bei welchem unter Verwendung eines symmetrischen Kryptosystems jeweils eine separate Authentisierung/Authentifizierung in Bezug auf die erste und die zweite Netzwerkeinrichtung vor Erzeugung eines für die sichere Kommunikation als gemeinsamen Schlüssel zu verwendenden Geheimnisses durchgeführt wird. Durch das symmetrische Kryptosystem setzen somit beide Netzwerkeinrichtungen jeweils dieselben Geheimnisse als Schlüssel zur Ver- und Entschlüsselung von Datensätzen ein. Accordingly, the invention proposes a method for establishing a secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) in a communication network, in which using a symmetric cryptosystem respectively a separate authentication / authentication with respect to the first and the second network device is performed prior to generating a secret to be used for secure communication as a shared key. Due to the symmetric cryptosystem, both network devices thus use the same secrets as keys for encryption and decryption of data records.

Demgemäß wird ferner ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches die Durchführung eines solchen Verfahrens veranlasst, sowie eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung mit einer ersten Netzwerkeinrichtung und einer zweiten Netzwerkeinrichtung in einem Kommunikationsnetzwerk. Accordingly, a computer program product is also proposed, which causes the implementation of such a method, as well as a particularly suitable for carrying out the method arrangement with a first network device and a second network device in a communication network.

Wesentliche Vorteile sind folglich darin zu sehen,

  • – dass die Lösung nach der Erfindung auf einem vorher vereinbarten geteilten Geheimnis basiert und folglich kein großer Rechenaufwand, wie ansonsten bei asymmetrischen Kryptographien bzw. Kryptosystemen notwendig ist,
  • – dass die Lösung nach der Erfindung die Überprüfung, ob die vorgegebenen Identitäten der Kommunikationspartner bestätigt werden können, frühzeitig erlaubt, so dass bei versehentlichem oder absichtlich regelwidrigem Kommunikationsaufbau hierbei belegte Ressourcen wieder schneller freigegeben werden können,
  • – dass aufgrund der jeweiligen separaten Authentisierung/Authentifizierung mögliche Fehlerfälle auf einfache Weise unterschieden werden können, wobei am Ende geheime und zwischen den Kommunikationspartnern geteilte Schlüssel für die Sicherung der nachfolgenden Kommunikation bereitstellt werden und,
  • – dass mit dem erfolgreichen Abschluss des Verbindungsaufbaus für eine sichere Kommunikation sicherstellt ist, dass beide Seiten dieselben geteilten Schlüssel errechnet haben können.
Significant advantages are therefore to be seen in
  • That the solution according to the invention is based on a previously agreed shared secret and consequently no large amount of computation, as is otherwise necessary in asymmetric cryptosystems or cryptosystems,
  • - That the solution according to the invention, the review of whether the predetermined identities of the communication partners can be confirmed, allowed early on, so that in case of accidental or deliberately irregular communication setup here occupied resources can be released faster again,
  • - That due to the respective separate authentication / authentication possible errors can be easily distinguished, in the end secret and shared between the communication partners keys are provided for securing the subsequent communication and,
  • - that successful completion of secure communication establishment of the connection ensures that both parties have calculated the same shared keys.

Die Erfindung eignet sich somit in bevorzugten Ausführungen insbesondere für eingebettete Systeme mit sehr geringen Ressourcen, insbesondere für als eingebettete Echtzeitsysteme mit eingeschränkten Ressourcen und kurzer Reaktionszeit realisierte industrielle Steuerungen. Thus, in preferred embodiments, the invention is particularly suitable for embedded systems with very low resources, in particular for industrial controls implemented as embedded real-time systems with limited resources and a short reaction time.

Vorstehend beschriebene und weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden noch ersichtlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in den zeigen: The above-described and other features, features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

1: ein grundsätzliches Ablaufschema zum erfindungsgemäßen Aufbau einer sicheren Kommunikation; 1 : a basic flow chart for establishing a secure communication according to the invention;

2: eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung mit einer ersten und einer zweiten Netzwerkeinrichtung in einem Kommunikationsnetzwerk gemäß der Erfindung; 2 FIG. 4 is a schematic view of an example of an arrangement having first and second network devices in a communication network according to the invention; FIG.

3 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Kommunikationsaufbau nach IKEv2; 3 a basic flow diagram of the prior art for establishing communication according to IKEv2;

4 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Kommunikationsaufbau gemäß DE 10 2012 220 990 B3 ; 4 a basic flowchart of the prior art for communication setup according to DE 10 2012 220 990 B3 ;

5 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS ohne Diffie-Hellman; 5 a basic flow diagram according to the prior art for establishing communication according to TLS without Diffie-Hellman;

6 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS mit Diffie-Hellman; 6 a basic flow diagram according to the prior art for establishing communication according to TLS with Diffie-Hellman;

7 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Kommunikationsaufbau gemäß TLS mit PSK;
und
7 a basic flow diagram of the prior art for establishing communication according to TLS with PSK;
and

8 ein grundsätzliches Ablaufschema nach dem Stand der Technik zum Aufbau einer sicheren Verbindung nach OPC UA. 8th a basic flowchart of the prior art for establishing a secure connection to OPC UA.

Nachfolgend wird insbesondere auf 1 Bezug genommen, welche ein grundsätzliches Schema eines bevorzugten Ablaufs im Rahmen der Erfindung zum Aufbauen einer sicheren Kommunikation zeigt. The following is in particular 1 Reference is made, which shows a basic scheme of a preferred procedure in the invention for establishing a secure communication.

Im Einzelnen zeigt hierbei 1 eine bevorzugte Ausführungsform zum Aufbauen einer sicheren Kommunikation zwischen einer ersten Netzwerkeinrichtung, bei 1 als Client oder Initiator bezeichnet, und einer zweiten Netzwerkeinrichtung, bei 1 als Server oder Responder bezeichnet, in einem Kommunikationsnetzwerk, wobei das Kommunikationsnetzwerk hierbei aus Übersichtlichkeitsgründen nicht weiter dargestellt ist. Wie aus 1 ersichtlich, wird hierbei unter Verwendung eines symmetrischen Kryptosystems bzw. symmetrischer Kryptographie, bei welchem/welcher somit beide Netzwerkeinrichtungen jeweils dieselben Geheimnisse als Schlüssel zur Ver- und Entschlüsselung von Datensätzen einsetzen, jeweils eine separate Authentisierung/Authentifizierung in Bezug auf die erste und die zweite Netzwerkeinrichtung durchgeführt, und zwar vor Erzeugung eines für die sichere Kommunikation als gemeinsamen Schlüssel Pw zu verwendenden Geheimnisses G. In detail shows here 1 a preferred embodiment for establishing a secure communication between a first network device, in 1 referred to as a client or initiator, and a second network device 1 referred to as a server or responder, in a communication network, wherein the communication network is not shown here for reasons of clarity. How out 1 can be seen here using a symmetric cryptosystem or symmetric cryptography, in which / which thus both network devices each use the same secrets as keys for encryption and decryption of records, each performed a separate authentication / authentication with respect to the first and the second network device, before generating a for the secure communication as a common key Pw to be used secret G.

Die Erfindung kombiniert demgemäß eine Authentisierung/Authentifizierung mittels vorab geteiltem Geheimnis unter Verwendung symmetrischer kryptographischer Algorithmen mit einem separaten Authentisierungs-/Authentifizierungsschritt vor der Ableitung geteilter Schlüssel für die Sicherung der nachfolgenden Kommunikation. Ein separater Authentisierungs-/Authentifizierungsschritt ist sonst nur aus der Authentisierung/Authentifizierung mittels asymmetrischer Kryptographie bekannt. Der separate Schritt ist bei Verwendung asymmetrischer Algorithmen notwendig, weil im Stand der Technik nach asymmetrischer Authentisierung die nachfolgende Kommunikation mit symmetrischen Verfahren abgesichert wird. Bei symmetrischen Verfahren findet er hingegen im Stand der Technik, wie eingangs diskutiert, keine Verwendung. The invention accordingly combines pre-shared secret authentication / authentication using symmetric cryptographic algorithms with a separate authentication / authentication step prior to deriving shared keys for backup of the subsequent communication. Otherwise, a separate authentication / authentication step is known only from authentication / authentication using asymmetric cryptography. The separate step is necessary when using asymmetric algorithms, because in the prior art after asymmetric authentication, the subsequent communication is secured with symmetric methods. In symmetrical methods, however, it finds no use in the prior art, as discussed at the beginning.

Bevor anhand der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform einige zweckmäßige Ausgestaltungen betreffend den Aufbau einer sicheren Kommunikation zwischen zwei Netzwerkeinrichtungen im Rahmen der Erfindung beschrieben werden, wobei eine der Netzwerkeinrichtungen, nachfolgend auch als Client oder Initiator bezeichnet, den Aufbau initiiert und die andere Netzwerkeinrichtung, nachfolgend auch als Server oder Responder bezeichnet, mit der die Kommunikation gewünscht wird, auf den Wunsch zum Aufbau reagiert, ist zunächst eine grundsätzliche Übersicht der in 1 enthaltenen Bezugszeichen in der nachfolgenden Liste angeführt.

Pw:
vorab geteiltes Geheimnis bzw. im Voraus bekanntes gemeinsames Geheimnis;
M1:
Erste Nachricht;
IDi:
Identität des Clients;
Ni:
Vom Client neu erzeugte Zufallszahl;
Pi:
Optionaler Parametersatz vom Client;
M2:
Zweite Nachricht;
IDr:
Identität des Servers;
Nr:
Vom Server neu erzeugte Zufallszahl;
Pr:
Optionaler Parametersatz vom Server;
M3:
Dritte Nachricht
AuthI:
Mit symmetrischem kryptographischem Algorithmus vom Client erzeugte Signatur zwecks seiner Authentisierung;
AuthI‘:
Vom Server zu Prüfzwecken nachgerechnete Signatur zum Vergleich mit AuthI zwecks Authentifizierung des Clients;
M4:
Vierte Nachricht;
AuthR:
Mit symmetrischem kryptographischem Algorithmus vom Server erzeugte Signatur zwecks seiner Authentisierung;
AuthR‘:
Vom Client zu Prüfzwecken nachgerechnete Signatur zum Vergleich mit AuthR zwecks Authentifizierung des Servers;
G:
Zweites geteiltes Geheimnis bzw. zweites gemeinsames Geheimnis mit folgenden Bestandteilen:
SK2_ai:
„Secret key for authenticating messages sent by the initiator“; Geheimer Schlüssel zum Authentisieren der vom Client gesendeten Nachrichten;
SK2_ar:
„Secret key for authenticating messages sent by the responder“; Geheimer Schlüssel zum Authentisieren der vom Server gesendeten Nachrichten
SK2_ei:
„Secret key for encrypting messages sent by the initiator“; Geheimer Schlüssel zum Verschlüsseln der vom Client gesendeten Nachrichten
SK2_er:
„Secret key for encrypting messages sent by the responder“; Geheimer Schlüssel zum Verschlüsseln der vom Server gesendeten Nachrichten
Before using the in 1 Some preferred embodiments relating to the establishment of secure communication between two network devices are described within the scope of the invention, one of the network devices, also referred to as client or initiator, initiating the setup and the other network device, also referred to below as server or responder , with which the communication is desired, responds to the desire to build, is first a basic overview of in 1 contained reference numerals in the list below.
Pw:
pre-shared secret or shared secret in advance;
M1:
First message;
IDi:
Identity of the client;
Ni:
Client newly generated random number;
Pi:
Optional parameter set from the client;
M2:
Second message;
I Dr:
Identity of the server;
No:
Newly generated random number by the server;
Pr:
Optional parameter set from the server;
M3:
Third message
AuthI:
Signature generated by the client for symmetric cryptographic algorithm for authentication;
AuthI ':
Served by the server for verification purposes recalculated signature for comparison with AuthI for authentication of the client;
M4:
Fourth message;
AUTHR:
Signature generated by the server for symmetric cryptographic algorithm for its authentication;
AUTHR ':
Client replicated signature for verification purposes for comparison with AuthR for authentication of the server;
G:
Second shared secret or second shared secret with the following components:
SK2_ai:
"Secret key for authenticating messages sent by the initiator"; Secret key for authenticating messages sent by the client;
SK2_ar:
"Secret key for authenticating messages sent by the responder"; Secret key to authenticate the messages sent by the server
SK2_ei:
"Secret key for encrypting messages sent by the initiator"; Secret key to encrypt the messages sent by the client
SK2_er:
"Secret key for encrypting messages sent by the responder"; Secret key to encrypt the messages sent by the server

Basierend auf 1 ist demgemäß in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, dass auf einer ersten Netzwerkeinrichtung (bei 1 als Client oder Initiator bezeichnet) zunächst ein Datensatz erzeugt wird, der wenigstens eine Zufallszahl Ni enthält, und dieser Datensatz dann zusammen mit einer Identitätskennung IDi der ersten Netzwerkeinrichtung in einer ersten Nachricht M1 von der ersten Netzwerkeinrichtung an eine zweite Netzwerkeinrichtung gesandt wird. Hierdurch initiiert somit die erste Netzwerkeinrichtung den Aufbau einer sicheren Kommunikation mit der zweiten Netzwerkeinrichtung. Die zweite Netzwerkeinrichtung kann zunächst grundsätzlich von der ersten Netzwerkeinrichtung ausgewählt werden, z.B. aus einer intern gespeicherten Liste von möglichen Netzwerkeinrichtungen, mit denen eine sichere Kommunikation innerhalb eines Kommunikationsnetzwerks durchgeführt werden kann oder darf. Based on 1 is accordingly provided in an expedient embodiment that on a first network device (at 1 called client or initiator) first a record is generated, which contains at least one random number Ni, and this data set is then sent together with an identity identifier IDi of the first network device in a first message M1 from the first network device to a second network device. As a result, the first network device thus initiates the establishment of secure communication with the second network device. The second network device can initially be selected in principle by the first network device, for example from an internally stored list of possible network devices with which secure communication within a communication network can or may be performed.

Nach Empfang der ersten Nachricht M1 kann daraufhin auf der zweiten Netzwerkeinrichtung (bei 1 als Server oder Responder bezeichnet) ein Datensatz erzeugt werden, der gleichermaßen wenigstens eine Zufallszahl Nr enthält, und der dann zusammen mit einer Identitätskennung IDr der zweiten Netzwerkeinrichtung in einer zweiten Nachricht M2 von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung gesandt wird. Hierdurch reagiert somit die zweite Netzwerkeinrichtung auf den Wunsch der ersten Netzwerkeinrichtung, eine sichere Kommunikation aufzubauen. Upon receipt of the first message M1, the second network device (at 1 called server or responder) a record is generated which likewise contains at least one random number Nr, and which then together with an identity identifier IDr of second network device is sent in a second message M2 from the second network device to the first network device. As a result, the second network device thus reacts to the request of the first network device to establish secure communication.

Von Vorteil ist, dass bereits mit der Initiierung die Identität der ersten Netzwerkeinrichtung der zweiten Netzwerkeinrichtung mitgeteilt wird, so dass der zweiten Netzwerkeinrichtung auch die Möglichkeit eröffnet wird, zu entscheiden, ob mit der ersten Netzwerkeinrichtung überhaupt eine sichere Kommunikation innerhalb des Kommunikationsnetzwerks durchgeführt werden kann oder darf. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist daher ferner vorgesehen, dass nach Empfang der ersten Nachricht M1 von der zweiten Netzwerkeinrichtung zunächst eine Prüfung der von der ersten Netzwerkeinrichtung übersandten Identitätskennung IDi durchgeführt wird und basierend auf dem Ergebnis dieser Prüfung von der zweiten Netzwerkeinrichtung entschieden wird, ob überhaupt die Nachricht M2, wie zuvor beschrieben, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung gesandt wird oder, ob bereits nach Kenntnis der Identität der ersten Netzwerkeinrichtung der Aufbau abgebrochen wird. Stimmt die zweite Netzwerkeinrichtung dem Aufbau zu, bekommt somit auch die erste Netzwerkeinrichtung mit der Nachricht M2 die Identität der zweiten Netzwerkeinrichtung von dieser zugesandt. Auch dies eröffnet nochmals die frühzeitige Möglichkeit, auf Seiten der ersten Netzwerkeinrichtung zu entscheiden, ob die von der zweiten Netzwerkeinrichtung übersandte Identität auch tatsächlich der Netzwerkeinrichtung entspricht, mit welcher die erste Netzwerkeinrichtung eine Verbindung für eine sichere Kommunikation aufzubauen beabsichtigte. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist daher vorgesehen, dass nach Empfang der zweiten Nachricht M2 von der ersten Netzwerkeinrichtung zunächst eine Prüfung der von der zweiten Netzwerkeinrichtung übersandten Identitätskennung IDr durchgeführt wird und basierend auf dem Ergebnis dieser Prüfung von der ersten Netzwerkeinrichtung entschieden wird, ob überhaupt der Aufbau fortgesetzt wird oder abgebrochen wird. It is advantageous that the identity of the first network device of the second network device is already communicated with the initiation, so that the second network device is also given the opportunity to decide whether secure communication within the communication network can be carried out with the first network device or may. In an expedient development, it is therefore further provided that, after receiving the first message M1 from the second network device, a check of the identity IDi sent by the first network device is first carried out and, based on the result of this check, it is decided by the second network device, if at all Message M2, as described above, is sent from the second network device to the first network device or whether already after knowledge of the identity of the first network device, the structure is aborted. If the second network device agrees with the structure, the first network device with the message M2 thus also receives the identity of the second network device from the latter. This again opens up the early possibility of deciding on the part of the first network device whether the identity transmitted by the second network device actually corresponds to the network device with which the first network device intended to establish a connection for secure communication. In an expedient refinement, it is therefore provided that, after receiving the second message M2, the first network device first carries out a check of the identity identifier IDr sent by the second network device and, based on the result of this check, decides whether the structure is at all established by the first network device is continued or canceled.

Vorteilhaft ist somit ferner, dass auf beiden Seiten bereits zu diesen Zeitpunkten die Möglichkeit eröffnet ist, frühzeitig zu erkennen, ob eine Anfrage für einen Aufbau einer sicheren Kommunikation bzw. eine Reaktion hierauf fehlgeleitet ist, ohne dass kryptographische Operationen notwendig sind. Die Erzeugung der die Zufallszahl Ni oder Nr enthaltenen Datensätze bedarf hierbei keiner kryptographischen Operationen und also keiner großen Ressourcenbelegung. Folglich kann diese Erzeugung in der Absicht, diese Datensätze gegebenenfalls dann für eine spätere Authentisierung/Authentifizierung einsetzen zu können in zweckmäßiger Weise bereits frühzeitig durchgeführt werden ohne, dass hierfür noch ein separater Nachrichtenaustausch notwendig ist. It is thus also advantageous that the possibility is already opened on both sides at an early stage to recognize whether a request for establishing a secure communication or a response thereto is misdirected without the need for cryptographic operations. The generation of the random numbers Ni or Nr contained records requires no cryptographic operations and therefore no large resource allocation. Consequently, this generation, with the intention of being able to use these data records for subsequent authentication / authentication if appropriate, can advantageously be carried out early without a separate message exchange being necessary for this purpose.

Unter der Annahme, dass der Aufbau weitergeführt wird, sieht die Erfindung nach Erhalt der zweiten Nachricht M2 vor, dass auf der ersten Netzwerkeinrichtung ein Datensatz erzeugt wird, der eine erste Signatur AuthI enthält, der dann in einer dritten Nachricht M3 von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung gesandt wird. Die erste Netzwerkeinrichtung authentisiert sich somit hierüber bei der zweiten Netzwerkeinrichtung. Die Erzeugung der ersten Signatur AuthI erfolgt hierbei durch Ausführen eines ersten Algorithmus unter Verwendung eines ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, die aus einem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und einem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammengesetzt werden. Assuming that the setup continues, upon receipt of the second message M2, the invention provides that a record containing a first signature AuthI is generated on the first network device, which is then transmitted in a third message M3 from the first network device the second network device is sent. The first network device thus authenticates to this at the second network device. The first signature AuthI is generated by executing a first algorithm using a first secret Pw and data to be signed, which are composed of a first message part of the first message M1 and a second message part of the second message M2.

Ferner wird auf der zweiten Netzwerkeinrichtung ein Datensatz erzeugt, der eine zweite Signatur AuthI' enthält, und zwar auch durch Ausführen des ersten Algorithmus und unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw sowie von zu signierenden Daten, die aus dem gleichem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und dem gleichem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammengesetzt werden, wie bei der Erzeugung des die erste Signatur „AuthI“ enthaltenen Datensatzes. Die zweite Netzwerkeinrichtung kann folglich nach Erhalt der dritten Nachricht M3 eine Authentifizierung der ersten Netzwerkeinrichtung durchführen. Hierzu wird auf der zweiten Netzwerkeinrichtung der von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugte, die erste Signatur AuthI enthaltene Datensatz mit dem von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die zweite Signatur AuthI' enthaltenen Datensatz verglichen. Furthermore, a data record containing a second signature AuthI 'is generated on the second network device, also by executing the first algorithm and using the first secret Pw and data to be signed, which are from the same first message part of the first message M1 and the same second message part of the second message M2, as in the generation of the first signature "AuthI" contained record. The second network device can thus perform an authentication of the first network device after receiving the third message M3. For this purpose, the data record generated by the first network device and containing the first signature AuthI is compared on the second network device with the data record generated by the second network device and containing the second signature AuthI '.

Folglich können beide Netzwerkeinrichtungen einen symmetrischen kryptographischen Algorithmus zur Erzeugung der Signaturen AuthI bzw. AuthI' einsetzen, da beide hierzu jeweils auf das erste und also gemeinsame Geheimnis Pw aufsetzen und die zu signierenden Daten aus den gleichen Nachrichtenteilen der Nachrichten M1 und M2 zusammensetzen. Consequently, both network devices can use a symmetric cryptographic algorithm for generating the AuthI or AuthI 'signatures, since for this purpose both of them rely on the first and thus shared secret Pw and compile the data to be signed from the same message parts of the messages M1 and M2.

Somit wird durch die separate Authentisierung/Authentifizierung der Identität der ersten Netzwerkeinrichtung der zweiten Netzwerkeinrichtung die Möglichkeit eröffnet, wiederum zu entscheiden, ob mit der ersten Netzwerkeinrichtung der Aufbau einer sicheren Kommunikation weiter fortgeführt wird. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist daher ferner vorgesehen, dass von der zweiten Netzwerkeinrichtung unter Ansprechen auf das Ergebnis des Vergleichens der ersten Signatur AuthI mit der zweiten Signatur AuthI' entschieden wird, ob der Aufbau einer sicheren Kommunikation weiter fortgeführt wird oder das Verfahren an dieser Stelle abgebrochen wird. Thus, by virtue of the separate authentication / authentication of the identity of the first network device of the second network device, it is possible to decide once again whether the establishment of secure communication continues with the first network device. In an expedient development, it is therefore further provided that the second network device, in response to the result of the comparison of the first signature AuthI with the second signature AuthI ', decides whether the structure of a secure communication is continued or the process is terminated at this point.

Unter der Annahme, dass der Aufbau weitergeführt wird, sieht die Erfindung vor, dass daraufhin auf der zweiten Netzwerkeinrichtung ein Datensatz erzeugt wird, der eine dritte Signatur AuthR enthält und in einer vierten Nachricht M4 von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung gesandt wird. Die zweite Netzwerkeinrichtung authentisiert sich somit hierüber bei der ersten Netzwerkeinrichtung. Die Erzeugung der dritten Signatur AuthI erfolgt hierbei zweckmäßig durch Ausführen eines zweiten Algorithmus unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, die aus einem dritten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und einem vierten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammengesetzt werden, wobei der dritte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der erste Nachrichtenteil und/oder der vierte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der zweite Nachrichtenteil ist. Assuming that the setup is continued, the invention provides that then a record is generated on the second network device, which contains a third signature AuthR and is sent in a fourth message M4 from the second network device to the first network device. The second network device thus authenticates itself to the first network device. The generation of the third signature AuthI is expediently carried out by executing a second algorithm using the first secret Pw and of data to be signed, which are composed of a third message part of the first message M1 and a fourth message part of the second message M2, the third message part another message part than the first message part and / or the fourth message part is a message part other than the second message part.

Ferner wird auf der ersten Netzwerkeinrichtung ein Datensatz erzeugt, der eine vierte Signatur AuthR' enthält, und zwar durch Ausführen des zweiten Algorithmus unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, die entsprechend der dritten Signatur AuthR aus dem gleichem dritten Nachrichtenteil der Nachricht M1 und dem gleichem vierten Nachrichtenteil der Nachricht M2 zusammengesetzt werden, wie bei der Erzeugung der dritten Signatur AuthR. Die erste Netzwerkeinrichtung kann folglich nach Erhalt der vierten Nachricht M4 eine Authentifizierung der zweiten Netzwerkeinrichtung durchführen. Hierzu wird auf der ersten Netzwerkeinrichtung der von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugte, die dritte Signatur AuthR enthaltene Datensatz mit dem von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die vierte Signatur AuthR' enthaltenen Datensatz verglichen. Furthermore, a record containing a fourth signature AuthR 'is generated on the first network device by executing the second algorithm using the first secret Pw and data to be signed, corresponding to the third signature AuthR from the same third message part of the message M1 and the same fourth message part of the message M2 as in the generation of the third signature AuthR. The first network device can thus perform an authentication of the second network device after receiving the fourth message M4. For this purpose, the data set generated by the second network device and containing the third signature AuthR is compared with the data record generated by the first network device and contains the fourth signature AuthR 'on the first network device.

Somit wird durch die separate Authentisierung/Authentifizierung der Identität der zweiten Netzwerkeinrichtung wiederum der ersten Netzwerkeinrichtung die Möglichkeit eröffnet, zu entscheiden, ob mit der zweiten Netzwerkeinrichtung der Aufbau einer sicheren Kommunikation weiter fortgeführt wird. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist daher ferner vorgesehen, dass von der ersten Netzwerkeinrichtung unter Ansprechen auf das Ergebnis des Vergleichens der dritten Signatur AuthR mit der vierten Signatur AuthR' entschieden wird, ob der Aufbau einer sicheren Kommunikation weiter fortgeführt wird oder das Verfahren an dieser Stelle abgebrochen wird. Thus, by virtue of the separate authentication / authentication of the identity of the second network device, the first network device in turn has the possibility of deciding whether the establishment of secure communication is continued with the second network device. In an expedient refinement, it is therefore further provided that the first network device, in response to the result of the comparison of the third signature AuthR with the fourth signature AuthR ', decides whether the establishment of secure communication will be continued or the method aborted at this point becomes.

Unter der Annahme, dass der Aufbau weitergeführt wird, sieht die Erfindung vor, dass daraufhin auf der ersten Netzwerkeinrichtung und auf der zweiten Netzwerkeinrichtung jeweils ein zweites Geheimnis G erzeugt werden kann, und zwar jeweils durch Ausführen eines dritten Algorithmus sowie unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und zumindest einem der zuvor auf der ersten Netzwerkeinrichtung und/oder auf der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten Datensätze, d.h.

  • – des wenigstens die Zufallszahl Ni enthaltenen Datensatzes,
  • – des wenigstens die Zufallszahl Nr enthaltenen Datensatzes,
  • – des die erste Signatur AuthI enthaltenen Datensatzes,
  • – des die zweite Signatur AuthI‘ enthaltenen Datensatzes,
  • – des die dritte Signatur AuthR enthaltenen Datensatzes, und/oder
  • – des die vierte Signatur AuthR‘ enthaltenen Datensatzes.
Das zweite Geheimnis G kann hierbei bevorzugt eine Kombination aus mehreren kryptographischen Schlüsseln sein, insbesondere eine Kombination aus den vorstehend basierend auf 1 angeführten kryptographischen Schlüsseln SK2_ai, SK2_ar, SK2_ei und SK2_er. Assuming that the construction is continued, the invention provides that a second secret G can then be generated on the first network device and on the second network device, respectively by executing a third algorithm and using the first secret Pw and at least one of the data sets previously generated on the first network device and / or on the second network device, ie
  • The set of data containing at least the random number Ni,
  • The at least the random number Nr contained record,
  • The record containing the first signature AuthI,
  • The record containing the second signature AuthI ',
  • The record containing the third signature AuthR, and / or
  • The record containing the fourth signature AuthR '.
The second secret G may in this case preferably be a combination of a plurality of cryptographic keys, in particular a combination of those based on above 1 Cryptographic keys SK2_ai, SK2_ar, SK2_ei and SK2_er.

Es sei angemerkt, dass die Erzeugung des zweiten Geheimnisses G auf der zweiten Netzwerkeinrichtung bereits nach positiven Vergleich auf der zweiten Netzwerkeinrichtung des von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die erste Signatur AuthI enthaltenen Datensatzes mit dem von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die zweite Signatur AuthI' enthaltenen Datensatz eingeleitet wird. It should be noted that the generation of the second secret G on the second network device already after positive comparison on the second network device of the generated from the first network device, the first signature AuthI contained record with the generated by the second network device, the second signature AuthI 'contained Record is initiated.

Dieses zweite gemeinsame Geheimnis G wird daraufhin durch die erste Netzwerkeinrichtung und die zweite Netzwerkeinrichtung als gemeinsamer Schlüssel für eine sichere Kommunikation zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung eingesetzt, insbesondere, zum Signieren und/oder Verschlüsseln der hierbei kommunizierten Datensätze. This second shared secret G is then used by the first network device and the second network device as a common key for secure communication between the first network device and the second network device, in particular, for signing and / or encrypting the data records thereby communicated.

In praktischer Ausführung werden auf der ersten und der zweiten Netzwerkeinrichtung zur jeweiligen Erzeugung des zweiten Geheimnisses G jeweils nur auf erzeugte Datensätze mit den jeweils gleichen Daten zurückgegriffen. Insbesondere ist somit vorgesehen, dass auf der ersten und der zweiten Netzwerkeinrichtung jeweils auf wenigstens einen der Datensätze zurückgegriffen wird, welcher eine Zufallszahl Ni, Nr enthält und/oder zweckmäßig in Bezug auf die erste Netzwerkeinrichtung auf wenigstens einen der Datensätze, welcher die erste Signatur AuthI, dritte Signatur AuthR oder vierte Signatur AuthR‘ enthält sowie zweckmäßig in Bezug auf die zweite Netzwerkeinrichtung auf wenigstens einen der Datensätze, welche die erste Signatur AuthI, zweite Signatur AuthI‘ oder dritte Signatur AuthR enthält. In a practical embodiment, in each case only generated data records with the respectively same data are used on the first and the second network device for respectively generating the second secret G. In particular, it is thus provided that in each case at least one of the data sets is used on the first and the second network device, which contains a random number Ni, Nr and / or expedient with respect to the first network device to at least one of the data records, which the first signature AuthI , third signature AuthR or fourth signature AuthR 'and expediently with respect to the second network device to at least one of the data sets, which contains the first signature AuthI, second signature AuthI' or third signature AuthR.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann im Rahmen der Erfindung ferner das erste Geheimnis Pw auf der ersten Netzwerkeinrichtung sowie auf der zweiten Netzwerkeinrichtung dauerhaft gespeichert oder über eine Eingabeschnittstelle eingeben werden. Im Falle einer Eingabe des Geheimnisses Pw kann diese hierbei jeweils für eine einmalige Verwendung, d.h. jeweils vor dem erneuten Initiieren eines Aufbaus einer sicheren Kommunikation vorgesehen sein oder für eine mehrmalige Verwendung, d.h. für das mehrmalige Initiieren eines Aufbaus einer sicheren Kommunikation. Für die jeweilige Verwendung dieses ersten Geheimnisses Pw kann hierbei vorteilhafterweise auf beiden Netzwerkeinrichtungen entweder direkt das erste Geheimnis Pw eingesetzt werden oder auf beiden Netzwerkeinrichtungen ein auf dem ersten Geheimnis Pw basierender, jedoch identisch abgeleiteter Wert. In an expedient embodiment, within the scope of the invention, furthermore, the first secret Pw can be stored permanently on the first network device as well as on the second network device or entered via an input interface. In the case of an input of the secret Pw, this can in each case be provided for a single use, ie in each case before the renewed initiation of a construction of a secure communication or for a repeated use, ie for the multiple initiation of a structure of secure communication. For the respective use of this first secret Pw, advantageously either the first secret Pw can be used directly on both network devices, or a value based on the first secret Pw on both network devices, but with the same derived value.

Alternativ kann jedoch auch auf einer der beiden Netzwerkeinrichtungen das erste Geheimnis Pw und auf der anderen der beiden Netzwerkeinrichtungen ein basierend auf dem ersten Geheimnis Pw abgeleiteter Wert gespeichert oder über eine Eingabeschnittstelle eingeben werden, wobei in diesem Fall bei der jeweiligen Verwendung des ersten Geheimnisses Pw für beide Netzwerkeinrichtungen ein auf dem ersten Geheimnis Pw basierender, identisch abgeleiteter Wert eingesetzt wird. Alternatively, however, the first secret Pw can also be stored on one of the two network devices and a value derived based on the first secret Pw can be stored on the other of the two network devices or entered via an input interface, in which case the respective secret Pw is used for both network devices employ an identically derived value based on the first secret Pw.

Auf beiden Netzwerkeinrichtungen wird somit stets das gleiche Geheimnis Pw oder ein gleicher, jedoch aus dem Geheimnis Pw abgeleiteter Wert eingesetzt. Die Ableitung eines solches Wertes kann hierbei folglich je nach Ausführungsform auf einer jeweiligen solchen Netzwerkeinrichtung oder alternativ vor Eingabe eines solches Wertes in die Netzwerkeinrichtung erfolgen. Thus, the same secret Pw or an identical value derived from the secret Pw is always used on both network devices. Depending on the embodiment, the derivation of such a value can thus be effected on a respective such network device or, alternatively, prior to input of such a value into the network device.

Bei Einsatz eines identisch abgeleiteten Wertes kann ein hierfür angewandtes identisches Ableitungsverfahren je nach spezifischer praktischer Umsetzung somit zweckmäßig jeweils sowohl auf der Netzwerkeinrichtung oder vor der Einbringung in die Netzwerkeinrichtung für die Netzwerkeinrichtung durchgeführt werden. When an identically derived value is used, an identical derivation method used for this purpose can thus be carried out, depending on the specific practical implementation, in each case expediently both on the network device or before it is introduced into the network device for the network device.

Wie bei 1 zu sehen, ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass die erste Nachricht M1 zusätzlich einen Parametersatz Pi enthält und/oder die zweite Nachricht M2 zusätzlich einen Parametersatz Pr enthält. Je nach spezifischer Ausbildung kann es hierbei zweckdienlich sein, dass der Parametersatz Pi den ersten Algorithmus, den zweiten Algorithmus, den dritten Algorithmus, eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis Pw basierenden Wertes, eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen und/oder eine Identitätskennung der zweiten Netzwerkeinrichtung umfasst. Auch der Parametersatz Pr kann in entsprechender Weise je nach spezifischer Ausbildung den ersten Algorithmus, den zweiten Algorithmus, den dritten Algorithmus, eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis Pw basierenden Wertes und/oder eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen umfassen. As in 1 It is furthermore preferably provided that the first message M1 additionally contains a parameter set Pi and / or the second message M2 additionally contains a parameter set Pr. Depending on the specific training, it may be expedient here for the parameter set Pi to contain the first algorithm, the second algorithm, the third algorithm, a rule for deriving a value based on the first secret Pw, identification of respective message parts for generating signatures and / or an identity identifier of the second network device. The parameter set Pr can also include, depending on the specific training, the first algorithm, the second algorithm, the third algorithm, a rule for deriving a value based on the first secret Pw, and / or identification of respective message parts for generating signatures.

Wie aus 1 ferner ersichtlich, wird der erste und/oder dritte Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 bevorzugt ohne Verwendung der die in dieser Nachricht enthaltenen Zufallszahl Ni gebildet. Ergänzend oder alternativ wird der zweite und/oder vierte Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 bevorzugt ohne Verwendung der in dieser Nachricht enthaltenen Zufallszahl Nr gebildet. How out 1 Further, the first and / or third message part of the first message M1 is preferably formed without using the random number Ni contained in this message. Additionally or alternatively, the second and / or fourth message part of the second message M2 is preferably formed without using the random number Nr contained in this message.

Die Erfindung bietet darüber hinaus die Möglichkeit, dass die vorbeschriebenen Schritte zum Aufbauen einer sicheren Kommunikation in praktischer Umsetzung auch für den Fall durchgeführt werden können, dass bereits eine vorhandene Kommunikationsbeziehung zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung besteht, und diese bereits vorhandene Kommunikationsbeziehung nachträglich abzusichern ist. The invention also offers the possibility that the steps described above for establishing a secure communication in practical implementation can also be carried out in the event that there is already an existing communication relationship between the first network device and the second network device, and subsequently hedge this existing communication relationship is.

2 zeigt stark vereinfacht eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung mit einer ersten und einer zweiten Netzwerkeinrichtung in einem Kommunikationsnetzwerk zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung. Im Einzelnen ist eine beispielhafte Anordnung mit einer ersten, als Client bezeichneten Netzwerkeinrichtung und einer zweiten, als Server bezeichneten Netzwerkeinrichtung in einem aus Übersichtgründen nicht weiter dargestellten Kommunikationsnetzwerk gezeigt. Zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung kann bereits eine ungesicherte Kommunikationsverbindung bestehen, die durch den punktierten Doppelpfeil dargestellt ist. 2 Fig. 2 shows a simplified schematic view of an example of an arrangement with a first and a second network device in a communication network for carrying out a method according to the invention. In detail, an exemplary arrangement having a first network device designated as a client and a second network device designated as a server is shown in a communication network not shown further for reasons of clarity. An unsecured communication connection, which is represented by the dotted double arrow, can already exist between the first network device and the second network device.

Auf der ersten Netzwerkeinrichtung sind ein erstes Verarbeitungsmittel V1, ein erstes Kommunikationsmittel K1 und ein erstes sicheres Kommunikationsmittel sK1 gezeigt und auf der zweiten Netzwerkeinrichtung ein zweites Verarbeitungsmittel V2, ein zweites Kommunikationsmittel K2 und ein zweites sicheres Kommunikationsmittel sK2. Eine ungesicherte Kommunikationsverbindung erfolgt somit insbesondere über die Kommunikationsmittel K1 und K2. Insbesondere die Verarbeitungsmittel V1, V2 und die sicheren Kommunikationsmittel sK1, sK2 können Hardware- und/oder Softwarekomponenten umfassen. Bei einer hardwaretechnischen Umsetzung kann das jeweilige Mittel ganz oder teilweise als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Umsetzung kann das jeweilige Mittel ganz oder teilweise als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung, sind die Verarbeitungsmittel V1 und V2, die Kommunikationsmittel K1 und K2 sowie die sicheren Kommunikationsmittel sK1 und sK2 zweckmäßig, wie nachfolgend ausgeführt, eingerichtet. On the first network device a first processing means V1, a first communication means K1 and a first secure communication means sK1 are shown and on the second network means a second processing means V2, a second communication means K2 and a second secure communication means sK2. An unsecured communication connection thus takes place in particular via the communication means K1 and K2. In particular, the processing means V1, V2 and the secure communication means sK1, sK2 may comprise hardware and / or software components. In a hardware implementation, the respective means may be wholly or partly designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor. In a software implementation, the respective means can be used in whole or in part as Computer program product, be designed as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object. In particular for carrying out a method according to the invention, the processing means V1 and V2, the communication means K1 and K2 and the secure communication means sK1 and sK2 are expediently set up, as explained below.

Das erste Verarbeitungsmittel V1 ist zunächst eingerichtet zum Erzeugen eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl Ni enthält, und das erste Kommunikationsmittel K1 zum Senden von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung einer ersten Nachricht, die diesen Datensatz und zumindest eine Identitätskennung IDi der ersten Netzwerkeinrichtung enthält. The first processing means V1 is first set up to generate a data record containing at least one random number Ni, and the first communication means K1 for sending from the first network device to the second network device of a first message containing this data record and at least one identity identifier IDi of the first network device ,

Das zweite Verarbeitungsmittel V2 ist eingerichtet zum Erzeugen eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl Nr enthält, und das zweite Kommunikationsmittel K2 zum Senden von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung einer zweiten Nachricht, die diesen Datensatz und zumindest eine Identitätskennung IDr der zweiten Netzwerkeinrichtung enthält. The second processing means V2 is arranged to generate a data record containing at least a random number Nr and the second communication means K2 to send from the second network device to the first network device of a second message containing this data record and at least one identity identifier IDr of the second network device.

Die Kommunikationsmittel K1 und K2 sind darüber hinaus zweckmäßig auch zum Empfangen von Nachrichten, die über das Kommunikationsmittel K2 bzw. K1 gesendet worden sind, geeignet eingerichtet. The communication means K1 and K2 are also suitably set up to receive messages sent via the communication means K2 or K1.

Ferner ist das erste Verarbeitungsmittel V1 eingerichtet, zum Ausführen eines ersten Algorithmus A1 zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine erste Signatur AuthI enthält, und zwar unter Verwendung eines ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, wobei das erste Verarbeitungsmittel V1 eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus einem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und einem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammenzusetzen. Das erste Kommunikationsmittel K1 ist ferner zum Senden einer dritten Nachricht M3 von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung eingerichtet, die diesen erzeugten Datensatz enthält. Further, the first processing means V1 is arranged to execute a first algorithm A1 for generating a record containing a first signature AuthI using a first secret Pw and data to be signed, the first processing means V1 being arranged to compose signing data from a first message part of the first message M1 and a second message part of the second message M2. The first communication means K1 is further adapted to send a third message M3 from the first network device to the second network device containing this generated data set.

Das zweite Verarbeitungsmittel V2 ist ferner eingerichtet, zum Ausführen des ersten Algorithmus A1 zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine zweite Signatur AuthI' enthält, und zwar unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, wobei das zweite Verarbeitungsmittel V2 eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus dem gleichem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und dem gleichem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammenzusetzen, wie das erste Verarbeitungsmittel V1 bei der Erzeugung des die erste Signatur AuthI enthaltenen Datensatzes. Das zweite Verarbeitungsmittel V2 ist darüber hinaus eingerichtet zum Vergleichen des von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die erste Signatur AuthI enthaltenen Datensatzes mit dem auf der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die zweite Signatur AuthI' enthaltenen Datensatzes. The second processing means V2 is further adapted to execute the first algorithm A1 for generating a record containing a second signature AuthI 'using the first secret Pw and data to be signed, the second processing means V2 being arranged to assemble data to be signed from the same first message part of the first message M1 and the same second message part of the second message M2, as the first processing means V1 in the generation of the record containing the first signature AuthI. The second processing means V2 is furthermore set up for comparing the data record generated by the first network device and containing the first signature AuthI with the data record generated on the second network device and containing the second signature AuthI '.

Ferner ist das zweite Verarbeitungsmittel V2 eingerichtet, zum Ausführen eines zweiten Algorithmus A2 zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine dritte Signatur AuthR enthält, unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, wobei das zweite Verarbeitungsmittel V2 eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus einem dritten Nachrichtenteil der ersten Nachricht M1 und einem vierten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht M2 zusammenzusetzen, wobei der dritte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der erste Nachrichtenteil und/oder der vierte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der zweite Nachrichtenteil ist, und wobei das zweite Kommunikationsmittel K2 ferner eingerichtet ist, zum Senden einer vierten Nachricht M4, enthaltend diesen erzeugten Datensatz, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung. Further, the second processing means V2 is arranged to execute a second algorithm A2 for generating a record containing a third signature AuthR, using the first secret Pw and data to be signed, the second processing means V2 being arranged to write these data to be signed from a third message part of the first message M1 and a fourth message part of the second message M2, wherein the third message part is a message part other than the first message part and / or the fourth message part is a message part other than the second message part, and wherein the second communication means K2 is further arranged to send a fourth message M4 containing this generated record from the second network device to the first network device.

Auch das erste Verarbeitungsmittel V1 ist eingerichtet zum Ausführen des zweiten Algorithmus A2 auf der ersten Netzwerkeinrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine vierte Signatur AuthR' enthält, unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und von zu signierenden Daten, wobei das erste Verarbeitungsmittel V1 ferner eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten entsprechend der dritten Signatur AuthR aus dem gleichem dritten Nachrichtenteil der Nachricht M1 und dem gleichem vierten Nachrichtenteil der Nachricht M2 zusammenzusetzen, wie das zweite Verarbeitungsmittel V2 bei der Erzeugung des die dritte Signatur AuthR enthaltenen Datensatzes, und wobei das erste Verarbeitungsmittel V1 eingerichtet sind, zum Vergleichen des von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die dritte Signatur AuthR enthaltenen Datensatzes mit dem von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die vierte Signatur AuthR' enthaltenen Datensatz. Also, the first processing means V1 is arranged to execute the second algorithm A2 on the first network device to generate a record containing a fourth signature AuthR 'using the first secret Pw and data to be signed, the first processing means V1 being further established to assemble these data to be signed according to the third signature AuthR from the same third message part of the message M1 and the same fourth message part of the message M2 as the second processing means V2 in the generation of the record containing the third signature AuthR, and wherein the first processing means V1 are set up for comparing the generated by the second network device, the third signature AuthR contained record with the generated by the first network device, the fourth signature AuthR 'contained record.

Sowohl das erste V1 und das zweite Verarbeitungsmittel V2 ist ferner eingerichtet zum Ausführen eines dritten Algorithmus A3, zum jeweiligen Erzeugen von einem gemeinsamen zweiten Geheimnis G unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw und zumindest einem der Datensätze, die die Zufallszahl Ni, die Zufallszahl Nr, erste Signatur AuthI, die zweite Signatur AuthI‘, die dritte Signatur AuthR oder die vierte Signatur AuthR‘ enthalten; Both the first V1 and the second processing means V2 are further arranged to execute a third algorithm A3 to respectively generate a common second secret G using the first secret Pw and at least one of the random number Ni, the random number Nr, first Signature AuthI, the second signature AuthI ', the third signature AuthR or the fourth signature AuthR' included;

Die ersten und zweiten sicheren Kommunikationsmittel sK1 und sK2 sind schließlich eingerichtet, zum Verwenden des gemeinsamen zweiten Geheimnisses G als gemeinsamen Schlüssel für eine sichere Kommunikation zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung, d.h. insbesondere zum Authentisieren/Authentifizieren und/oder zur Ver- und Entschlüsselung von Datensätzen zur Durchführung einer sicheren Kommunikation. Das Senden und Empfangen entsprechend abgesicherter Datensätze kann in praktischer Umsetzung einrichtungsspezifisch dann auch über die sicheren Kommunikationsmittel sK1 und sK2 oder wiederum über die Kommunikationsmittel K1 und K2 erfolgen. The first and second secure communication means sK1 and sK2 are finally arranged to use the shared second secret G as a common key for one secure communication between the first network device and the second network device, ie in particular for authentication / authentication and / or for encryption and decryption of data records for performing secure communication. The transmission and reception of correspondingly secured data sets can then take place in a practical implementation device-specifically also via the secure communication means sK1 and sK2 or again via the communication means K1 and K2.

Wie bereits angeführt, sind folglich die Kommunikationsmittel K1 und K2 in praktischer Umsetzung auch zum Empfangen von Nachrichten, die über das Kommunikationsmittel K2 bzw. K1 gesendet worden sind, geeignet eingerichtet, d.h. insbesondere das Kommunikationsmittel K1 zumindest zum Empfangen der Nachrichten M2 und M4 sowie das Kommunikationsmittel K2 zumindest zum Empfangen der Nachrichten M1 und M3. Consequently, as already stated, the communication means K1 and K2 are also suitably arranged in practical implementation for receiving messages sent via the communication means K2 and K1, respectively. in particular the communication means K1 at least for receiving the messages M2 and M4 and the communication means K2 at least for receiving the messages M1 and M3.

Bei der Anordnung gemäß 2 sind ferner dargestellt Speicher, die aus reinen Darstellungsgründen jeweils in zwei Speicherbereiche S1a und S1b bzw. S2a und S2b unterteilt sind und auf welche insbesondere die Verarbeitungsmittel V1 oder V2 zugreifen können. Hierbei können z.B. im Speicherbereich S1a des Clients das erste Geheimnis Pw, die Identitätskennungen IDi und IDr sowie der erste, der zweite und der dritte Algorithmus A1, A2 und A3 jeweils dauerhaft gespeichert und/oder über eine Eingabeschnitte Es eingegeben sein. In the arrangement according to 2 are also shown memory, which are divided for reasons of clarity in each case in two memory areas S1a and S1b or S2a and S2b and which can be accessed in particular the processing means V1 or V2. In this case, the first secret Pw, the identity identities IDi and IDr and the first, second and third algorithms A1, A2 and A3 can each be permanently stored in the memory area S1a of the client and / or entered via an input slit Es.

Je nach spezifischer Ausbildung kann jedoch auch z.B. der erste Algorithmus, der zweite Algorithmus, der dritte Algorithmus, eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis Pw basierenden Wertes und/oder eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen vom Server an den Client gesandt werden, welche dann z.B. im Speicherbereich S1a abgelegt werden. Auch im Speicherbereich S2a des Servers können z.B. das erste Geheimnis Pw, die Identitätskennung IDr sowie der erste, der zweite und der dritte Algorithmus A1, A2 und A3 jeweils dauerhaft gespeichert und/oder über eine Eingabeschnitte Es eingegeben werden. However, depending on the specific configuration, e.g. the first algorithm, the second algorithm, the third algorithm, a rule for deriving a value based on the first secret Pw and / or an identification of respective message parts for generating signatures are sent from the server to the client, which then e.g. be stored in the memory area S1a. Also in the memory area S2a of the server, e.g. the first secret Pw, the identity identifier IDr and the first, second and third algorithms A1, A2 and A3 are each stored permanently and / or entered via an input section Es.

Je nach spezifischer Ausbildung kann jedoch auch z.B. der erste Algorithmus, der zweite Algorithmus, der dritte Algorithmus, eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis Pw basierenden Wertes, eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen und/oder eine Identitätskennung der zweiten Netzwerkeinrichtung vom Client an den Server gesandt werden, welche dann z.B. im Speicherbereich S1a abgelegt werden. However, depending on the specific configuration, e.g. the first algorithm, the second algorithm, the third algorithm, a rule for deriving a value based on the first secret Pw, an identification of respective message parts for generating signatures, and / or an identity identifier of the second network device are sent from the client to the server, which then eg be stored in the memory area S1a.

In den Speicherbereichen S1b und S2b des Clients bzw. des Servers können z.B. die Zufallszahlen Ni und Nr, das zweite Geheimnis G sowie die Signaturen AuthI, AuthR und AuthR‘ bzw. die Zufallszahlen Ni und Nr, das zweite Geheimnis G sowie die AuthI, AuthI‘ und AuthR für die jeweils benötigte abgelegt werden. In the memory areas S1b and S2b of the client or server, e.g. the random numbers Ni and Nr, the second secret G as well as the signatures AuthI, AuthR and AuthR 'or the random numbers Ni and Nr, the second secret G and the AuthI, AuthI' and AuthR are stored for the respectively required.

Auch die Identitätskennung Idi kann im Speicherbereich S2a oder S2b des Servers gespeichert sein bzw. abgelegt werden, zumindest, sofern je nach weiterer, nachfolgend noch beschriebener Ausführung das Verarbeitungsmittel V2 in der Lage sein soll, auf diese gegebenenfalls zurückgreifen kann. The identity identifier Idi can also be stored or stored in the memory area S2a or S2b of the server, at least if, depending on the further embodiment described below, the processing means V2 should be able to fall back on it.

Nochmals insbesondere mit Bezugnahme auf die 1 ist somit bei besonders zweckmäßigen Ausführungen der Erfindung zum Aufbau einer sicheren Kommunikation, nachfolgend auch als Verbindungsaufbau (d.h. für eine sichere Kommunikation) bezeichnet, vor diesem Verbindungsaufbau bei beiden Netzwerkeinrichtungen, d.h. dem Initiator und dem Responder, ein geteiltes Geheimnis Pw bekannt. Again particularly with reference to the 1 is thus in particularly expedient embodiments of the invention for establishing a secure communication, hereinafter referred to as connection (ie for secure communication) known before this connection in both network devices, ie the initiator and the responder, a shared secret Pw.

Die Bekanntmachung kann vor jedem Verbindungsaufbau geschehen, zum Beispiel, wenn an einer Netzwerkeinrichtung eine Eingabeeinheit bzw. Eingabeschnittstelle vorhanden ist und ein Benutzer der Netzwerkeinrichtung das Geheimnis Pw direkt vor dem Verbindungsaufbau eingibt. Die Bekanntmachung von Pw kann auch einmalig für mehrere oder alle nachfolgende Verbindungsaufbauten geschehen, wenn zum Beispiel die Netzwerkeinrichtung ein eingebettetes System im Feldeinsatz ist, bei deren Betrieb kein Benutzer vor Ort ist. Bei letzterem Beispiel kann das Geheimnis Pw z.B. auch in der Konfiguration der Netzwerkeinrichtung oder eines diese Netzwerkeinrichtung enthaltenen Gerätes enthalten sein. The announcement may be made prior to each connection setup, for example, if there is an input unit at a network device and a user of the network device enters the secret Pw immediately before the connection is established. Pw advertising may also be unique for several or all of the subsequent connection setups, for example, if the network device is an embedded system in the field where there is no user on site. In the latter example, the secret Pw may e.g. also be included in the configuration of the network device or a device containing this network device.

Insbesondere kann somit auf beiden Netzwerkeinrichtung das Geheimnis Pw vorab gespeichert werden oder auf der zweiten Netzwerkeinrichtung kann das Geheimnis Pw vorab gespeichert und auf der ersten Netzwerkeinrichtung das Geheimnis Pw durch einen Benutzer vor jedem Verbindungsaufbau eingegeben werden oder auf der zweiten Netzwerkeinrichtung kann das Geheimnis Pw vorab gespeichert und auf dem Client das Geheimnis Pw durch einen Benutzer vorab zur Verwendung für eine Menge folgender Verbindungsaufbauten eingegeben werden. In particular, the secret Pw can thus be stored in advance on both network devices or the secret Pw can be stored in advance on the second network device and the secret Pw can be entered on the first network device by a user before each connection establishment or on the second network device the secret Pw can be stored in advance and on the client, the secret Pw is pre-entered by a user for use with a set of the following connection setups.

Zunächst erzeugt der Client in einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 1 angedeuteten Schritt des Verbindungsaufbaus eine Nachricht M1 und sendet sie an den Server. Die Nachricht M1 umfasst die Identität IDi des Clients, eine vom Client neu erzeugte Zufallszahl Ni und optional einen Parametersatz Pi. Der Parametersatz Pi kann Algorithmen nennen, welche von den Netzwerkeinrichtungen während des Verbindungsaufbaus zur Authentisierung/Authentifizierung verwendet werden sollen. Pi kann z.B. Algorithmen nennen, welche nach Abschluss des Verbindungsaufbaus für den Schutz der weiteren Kommunikation verwendet werden sollen. Vorteilhaft ist es, wenn der Client im Parametersatz Pi die angenommene oder gewünschte Identität des Servers nennt. Denn dann kann der Server bei der Verarbeitung von M1 entscheiden, ob der Verbindungsaufbau wirklich zu ihm gewünscht ist oder fehlgeleitet wurde. Die Nennung der angenommenen oder gewünschten Identität ist besonders vorteilhaft, wenn der Server selbst verschiedene Identitäten hat, zum Beispiel unterschiedliche Identitäten zur Kommunikation mit unterschiedlichen Gruppen von Clients oder jeweils eine Identität pro von ihm bereitgestellten Dienst. First, the client creates in one 1 with the reference number 1 indicated step of the connection establishment a message M1 and sends it to the server. The message M1 comprises the identity IDi of the client, a random number Ni newly generated by the client, and optionally a parameter set Pi. The parameter set Pi can name algorithms that are to be used by the network devices during the connection setup for authentication / authentication. For example, Pi can name algorithms that should be used after the connection setup to protect the further communication. It is advantageous if the client in the parameter set Pi calls the assumed or desired identity of the server. Because then the server can decide when processing M1, whether the connection is really desired to him or was misdirected. The mention of the assumed or desired identity is particularly advantageous if the server itself has different identities, for example different identities for communicating with different groups of clients or one identity per service provided by it.

Dann verarbeitet der Server in einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 2 angedeuteten Schritt die empfangene Nachricht M1 und entscheidet, ob er einem Verbindungsaufbau mit der benannten Identität IDi des Clients zustimmt. Vorteilhaft ist hierbei, dass keine kryptographische Operation notwendig ist, um fehlgeleitete Anfragen zum Verbindungsaufbau an dieser Stelle zu erkennen. Then the server processes in one 1 with the reference number 2 indicated step the received message M1 and decides whether it agrees to establish a connection with the named identity IDi of the client. The advantage here is that no cryptographic operation is necessary to detect misdirected requests for connection setup at this point.

Falls der Server dem Verbindungsaufbau zustimmt, antwortet er in einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 3 angedeuteten Schritt dem Client mit einer Nachricht M2, welche seine Identität IDr, eine von ihm erzeugte Zufallszahl Nr und optional einen Parametersatz Pr enthält. Der Parametersatz Pr kann z.B. die Kombination von Algorithmen nennen, welche vom Server zur Authentisierung/Authentifizierung im Zuge des Verbindungsaufbaus ausgewählt wurden, zum Beispiel als Reaktion auf eine Menge von Algorithmen, welche der Client zu diesem Zweck in Pi vorgeschlagen hat. Pr kann auch jene Kombination von Algorithmen nennen, welche nach Abschluss des Verbindungsaufbaus für den Schutz der weiteren Kommunikation verwendet werden soll, zum Beispiel als Reaktion auf eine Menge von Algorithmen, welche der Client zu diesem Zweck in Pi vorgeschlagen hat. If the server agrees to the connection, he answers in a 1 with the reference number 3 indicated step to the client with a message M2, which contains its identity IDr, a random number Nr generated by it and optionally a parameter set Pr. The parameter set Pr may, for example, name the combination of algorithms which have been selected by the server for authentication / authentication in the course of the connection setup, for example in response to a set of algorithms proposed by the client for this purpose in Pi. Pr may also name the combination of algorithms to be used after completion of the connection setup to protect the further communication, for example, in response to a set of algorithms proposed by the client in Pi for this purpose.

In einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 4 angedeuteten Schritt erzeugt der Client eine Nachricht M3 und versendet sie an den Server. Die Nachricht M3 enthält eine mit symmetrischen kryptographischen Algorithmen erzeugte Signatur AuthI, bei welcher das geteilte Geheimnis Pw als Schlüssel zur Erzeugung der Signatur und die signierten Daten zusammengesetzt sind, z.B. aus der Nachricht M1 ohne die Zufallszahl Ni und der kompletten Nachricht M2. Ein möglicher Algorithmus hierfür ist beispielsweise eine Nachrichtenauthentisierung mittels HMAC-MD5 wie es beispielsweise beschrieben ist, in:
H. Krawczyk, M. Bellare and R. Canetti, "RFC 2104 – HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication," Internet Engineering Task Force (IETF), 1997 . Wie bereits vorstehend ausgeführt, liegt ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung einer symmetrischen Signatur für eingebettete Systeme insbesondere darin, dass sie weniger Ressourcen (Rechenzeit und Verarbeitungsspeicher) benötigen als asymmetrische Verfahren.
In one at 1 with the reference number 4 indicated step, the client generates a message M3 and sends it to the server. The message M3 contains a signature AuthI generated with symmetric cryptographic algorithms, in which the shared secret Pw is composed as the key for generating the signature and the signed data, for example from the message M1 without the random number Ni and the complete message M2. One possible algorithm for this is, for example, message authentication by means of HMAC-MD5, as described, for example, in:
H. Krawczyk, M. Bellare and R. Canetti, "RFC 2104 - HMAC: Keyed Hashing for Message Authentication," Internet Engineering Task Force (IETF), 1997 , As already stated above, a significant advantage of using a symmetric signature for embedded systems is that they require less resources (computation time and processing memory) than asymmetric methods.

In einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 5 angedeuteten Schritt vergleicht der Server die Signatur AuthI aus der Nachricht M3 mit einer selbst neu errechneten Signatur AuthI‘. Damit erkennt der Server, ob der Client im Besitz desselben Geheimnisses Pw ist. In one at 1 with the reference number 5 indicated step the server compares the signature AuthI from the message M3 with a self-calculated signature AuthI '. This tells the server if the client owns the same secret Pw.

Anschließend versendet der Server in einem bei 1 mit dem Bezugszeichen 6 angedeuteten Schritt im Falle der positiven Prüfung der Signatur AuthI ebenfalls eine von ihm erzeugte Signatur AuthR in der Nachricht M4 zum Client. Die Signatur AuthR ist dabei ebenfalls mit einem symmetrischen kryptographischen Algorithmus erzeugt, bei dem ebenfalls das geteilte Geheimnis Pw als Signaturschlüssel angewendet wird. Dieses Mal sind die signierten Daten die Kombination z.B. aus der kompletten Nachricht M1 mit der Nachricht M2 vermindert um die Zufallszahl Nr. Then the server sends in a 1 with the reference number 6 indicated step in the case of positive verification of the signature AuthI also generated by him signature AuthR in the message M4 to the client. The signature AuthR is also generated with a symmetric cryptographic algorithm, in which the shared secret Pw is also used as a signature key. This time the signed data is the combination eg of the complete message M1 with the message M2 reduced by the random number no.

Alternative zweckmäßige Variationsmöglichkeiten in Bezug auf die Signaturen AuthI und AuthR können zum Beispiel sein:

  • a) AuthI = Signatur von M1 und M2 sowie unter Verwendung von Pw und AuthR = Signatur von M1 und M2, jedoch ohne Nr sowie unter Verwendung von Pw;
  • b) AuthI = Signatur von M1 und M2 jedoch ohne Nr sowie unter Verwendung von Pw und AuthR = Signatur von M1 und M2 sowie unter Verwendung von Pw;
  • c) AuthI = Signatur von M1 und M2 sowie unter Verwendung von Pw und AuthR = Signatur von M1 jedoch ohne Ni und M2 sowie unter Verwendung von Pw;
  • d) AuthI = Signatur von M1 jedoch ohne Ni und M2 sowie unter Verwendung von Pw und AuthR = Signatur von M1 und M2 sowie unter Verwendung von Pw.
Alternative expedient variations with regard to the signatures AuthI and AuthR can be, for example:
  • a) AuthI = signature of M1 and M2 and using Pw and AuthR = signature of M1 and M2, but without Nr and using Pw;
  • b) AuthI = signature of M1 and M2 but without Nr as well as using Pw and AuthR = signature of M1 and M2 as well as using Pw;
  • c) AuthI = signature of M1 and M2 and using Pw and AuthR = signature of M1 but without Ni and M2 as well as using Pw;
  • d) AuthI = signature of M1 but without Ni and M2 and using Pw and AuthR = signature of M1 and M2 as well as using Pw.

Wesentlich im Rahmen besonders zweckmäßiger Ausführungen der Erfindung ist es, dass die Werte AuthI und AuthR nicht gleich sind. Andernfalls könnte ein Angreifer gegebenenfalls eine sehr einfache Attacke durchführen, wenn er die ausgetauschten Nachrichten manipulieren kann. Denn er würde zur Berechnung von AuthR ja nicht mehr das Geheimnis Pw benötigen, sondern setzt einfach den Wert von AuthI in die Nachricht M4 als Wert von AuthR ein. Es wäre dem Angreifer also insbesondere ohne Kenntnis von Pw möglich, vom ihm gewählte Inhalte für die Nachrichten M1 und M3 so zu bestimmen, dass vom Server keine Manipulation erkannt wird. Essential in the context of particularly expedient embodiments of the invention is that the values AuthI and AuthR are not the same. Otherwise, an attacker could possibly make a very simple attack if he can manipulate the exchanged messages. Because he would no longer need the secret Pw to calculate AuthR, but simply sets the value of AuthI in the message M4 as the value of AuthR. Thus, it would be possible for the attacker, in particular without knowledge of Pw, to be of the content selected for the messages M1 and M3 determine that the server does not detect tampering.

Aus den Signaturen AuthI und AuthR leiten Server und Client in bei 1 mit den Bezugszeichen 7 angedeuteten Schritten unter Verwendung des ersten Geheimnisses Pw ein zweites Geheimnis G ab, welches insbesondere eine Kombination aus mehreren kryptographischen Schlüsseln SK2_ai, SK2_ar, SK2_ei, SK2_er ist, welche zur Absicherung der nachfolgenden Kommunikation zum Beispiel durch Signieren und/oder Verschlüsseln/Entschlüsseln verwendet werden. Hierzu verwenden Server und Client zuvor vereinbarte symmetrische Algorithmen, zum Beispiel HMAC-MD5, wobei Pw als Schlüssel und die Signaturen AuthI und AuthR als Daten verwendet werden. From the AuthI and AuthR signatures server and client in in 1 with the reference numerals 7 indicated steps using the first secret Pw a second secret G, which is in particular a combination of a plurality of cryptographic keys SK2_ai, SK2_ar, SK2_ei, SK2_er, which are used to secure the subsequent communication, for example by signing and / or encrypt / decrypt. Server and client use previously agreed symmetric algorithms, for example HMAC-MD5, using Pw as the key and the AuthI and AuthR signatures as data.

Als Varianten können anstatt der Signaturen AuthI und AuthR in den bei 1 mit den Bezugszeichen 7 angedeuteten Schritten auch z.B. lediglich die Zufallszahlen Ni und Nr verwendet werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durch die Verwendung von zumindest einer identischen Signatur, welche beiden Netzwerkeinrichtungen vorliegt, sei es durch eigene Erzeugung oder durch Empfang, dann auch eine kryptographische Absicherung signierter Bestandteile der Nachrichten M1 und M2 erfolgt, zum Beispiel der Identitäten IDi und IDr und/oder der optionalen Parameter Pi und Pr. Eine solche fehlt hingegen bei der ausschließlichen Verwendung der Werte Ni und Nr. Außerdem muss dann auf den Netzwerkeinrichtungen bzw. den diese Netzwerkeinrichtungen beherbergenden Geräten zwingend solange Arbeitsspeicher für die Werte Ni und Nr reserviert werden, damit sie noch parat sind, wenn der Algorithmus A3 ausgeführt wird. Eine der Signaturen steht hingegen wegen des direkt vorausgegangenen Vergleichs wesentlich wahrscheinlicher zu diesem Zeitpunkt noch im Arbeitsspeicher. As variants, instead of the signatures AuthI and AuthR in the 1 with the reference numerals 7 For example, only the random numbers Ni and Nr are used. It should be noted, however, that the use of at least one identical signature, which is present both network devices, either by own generation or by reception, then a cryptographic protection of signed components of the messages M1 and M2 takes place, for example, the identities IDi and IDr and / or the optional parameters Pi and Pr. However, this is missing in the exclusive use of the values Ni and No. In addition, must then be reserved on the network devices or the devices hosting these network devices as long as memory for the values Ni and Nr, so that they are still ready when algorithm A3 is executed. One of the signatures, on the other hand, is much more likely to be in RAM because of the immediately preceding comparison.

Mögliche Variationen in Bezug auf die zweiten Geheimnisse können folglich zum Beispiel sein:

  • a) G = Ausführen von A3 unter Verwendung von Pw, Ni, Nr;
  • b) G = Ausführen von A3 unter Verwendung von Pw, AuthI, AuthR;
  • c) G = Ausführen von A3 unter Verwendung von Pw, Ni, AuthR;
  • d) G = Ausführen von A3 unter Verwendung von Pw, AuthI, Nr;
Wobei im Falle eines positiven Vergleichs der ersten Signatur mit der zweiten Signatur auch gegebenenfalls AuthI‘ anstelle von AuthI, d.h. bei Verifikation des Vorliegens identischer Signaturen, auf der zweiten Netzwerkeinrichtung und Falle eines positiven Vergleichs der dritten Signatur mit der vierten Signatur, d.h. bei Verifikation des Vorliegens identischer Signaturen, auch gegebenenfalls AuthR‘ anstelle von AuthR auf der ersten Netzwerkeinrichtung verwendet werden kann. Possible variations with respect to the second secrets may thus be, for example:
  • a) G = performing A3 using Pw, Ni, Nr;
  • b) G = execution of A3 using Pw, AuthI, AuthR;
  • c) G = performing A3 using Pw, Ni, AuthR;
  • d) G = execution of A3 using Pw, AuthI, Nr;
In the case of a positive comparison of the first signature with the second signature, AuthI 'instead of AuthI, ie upon verification of the presence of identical signatures on the second network device and case of a positive comparison of the third signature with the fourth signature, ie upon verification of the Presence of identical signatures, also possibly AuthR 'instead of AuthR on the first network device can be used.

Erst nach dem erfolgreichen Absenden der Nachricht M4 beim Server beziehungsweise dem Empfangen der Nachricht M4 beim Client beginnen die Netzwerkeinrichtungen mit der Absicherung der nachfolgenden sicheren Kommunikation mithilfe der symmetrischen Schlüssel, die sie mit dem zweiten geteilten Geheimnis G erzeugt haben. Hierbei ist vorteilhaft, dass im Falle einer negativen Prüfung der Signatur AuthI durch den Server, der Server noch eine Antwort im Klartext mit der Ursachenbeschreibung an den Client senden kann. Only after the successful sending of the message M4 at the server or receiving the message M4 at the client, the network devices begin to secure the subsequent secure communication using the symmetric keys that they have generated with the second shared secret G. In this case, it is advantageous that in the case of a negative check of the signature AuthI by the server, the server can still send an answer in plain text with the cause description to the client.

Weil gemäß der Erfindung die Identifikation und Authentisierung/Authentifizierung in getrennten Schritten stattfindet bzw. eingeleitet wird, die Identifikation mit dem Austausch der Nachrichten M1 und M2, die Authentisierung/Authentifizierung mit dem Austausch der Nachrichten M3 und M4, können sehr leicht die Fehlerfälle unterschieden werden, die durch nicht passende Identitäten oder andererseits durch nicht identische Geheimnisse Pw entstehen. Because according to the invention the identification and authentication / authentication takes place in separate steps, the identification with the exchange of the messages M1 and M2, the authentication / authentication with the exchange of the messages M3 and M4, the error cases can be distinguished very easily which arise due to mismatched identities or otherwise due to non-identical secrets Pw.

Vorteilhaft ist an den separaten Authentisierungen/Authentifizierungen, welche Versand, Empfang und Verarbeitung der Nachrichten M3 oder M4 umfassen, dass durch die jeweilige Prüfung von AuthR und AuthI Client und Server sicher sind, dass sie im Besitz desselben Pw und derselben Werte von Ni und Nr sind. Folglich verwenden Sie für die nachfolgende Absicherung der Kommunikation denselben Wert für G und damit ist für Fehler bei der Prüfung der nachfolgenden Kommunikation (zum Beispiel deren Signaturen) keine fehlerhafte Authentisierung/Authentifizierung ursächlich, sondern stets ein Übertragungsfehler oder eine Manipulation. Folglich können diese Fehler unterschieden werden. Wie bereits vorstehend erwähnt, setzt nicht voraus, dass zwischen der ersten und zweiten Netzwerkeinrichtung noch keine Kommunikationsbeziehung besteht, bevor das Verfahren eingesetzt wird. Eine bereits vorhandene Kommunikationsbeziehung kann nachträglich durch das Anwenden des Verfahrens erfindungsgemäß abgesichert werden. It is advantageous for the separate authentications / authentications, which include sending, receiving and processing of the messages M3 or M4, that the respective check of AuthR and AuthI client and server is sure that they possess the same Pw and the same values of Ni and No are. Consequently, you use the same value for G for the subsequent protection of the communication and thus errors in the check of the subsequent communication (for example, their signatures) are not caused by incorrect authentication / authentication, but always a transmission error or a manipulation. Consequently, these errors can be distinguished. As already mentioned above, it does not assume that there is no communication relationship between the first and second network device before the method is used. An existing communication relationship can be hedged later by applying the method according to the invention.

Wie bereits vorstehend aufgezeigt, entstehen in Bezug auf das erste Geheimnis Pw darüber hinaus vorteilhafte Varianten, wenn während des gesamten Verbindungsaufbaus (d.h. für eine sichere Kommunikation) die Netzwerkeinrichtungen bei der Verwendung des ersten Geheimnisses anstelle von Pw einen aus Pw abgeleiteten Wert einsetzen, zum Beispiel einen Wert, welcher mittels einer HMAC(keyed-hash message authentication code)-Funktion oder einer Key-Derivation-Function aus Pw erzeugt wurde, beispielsweise mittels bereits erwähnter HMAC-MD5 oder der in RSA Laboratories, "PKCS #5 v2.0: Password-Based Cryptography Standard," 1999 beschriebenen Funktion PBKDF2 (Password-Based Key Derivation Function 2). Moreover, as already indicated above, with respect to the first secret Pw, advantageous variants arise when throughout the connection setup (ie, for secure communication) the network devices employ a Pw-derived value when using the first secret instead of Pw, for example a value generated by means of an HMAC (keyed-hash message authentication code) function or a key derivation function from Pw, for example by means of the already mentioned HMAC-MD5 or that in RSA Laboratories, "PKCS # 5 v2.0: Password-Based Cryptography Standard," 1999 PBKDF2 function (Password-Based Key Derivation Function 2).

Bei der Ableitung können in vorteilhafter Weise Merkmale einfließen, welche für das beabsichtigte Kommunikationsprotokoll individuell sind. Dieses erhöht die Sicherheit, wenn dasselbe Geheimnis bei einer Netzwerkeinrichtung für verschiedene Kommunikationsprotokolle verwendet werden soll. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von PBKDF2, wenn bei der ersten Netzwerkeinrichtung größere Ressourcen existieren, wie zum Beispiel ein schnelles Rechenwerk, und ein Benutzer das Geheimnis Pw eingibt und auf der zweiten Netzwerkeinrichtung nur der mittels PBKDF2 abgeleitete Wert gespeichert wird, weil dann auf der zweiten, ressourcenarmen Netzwerkeinrichtung wesentlich weniger Rechenarbeit anfällt, durch das Kopieren des aus Pw per PBKDF2 abgeleiteten Wertes aber nicht Pw zurückgewonnen werden kann. In the derivation can advantageously incorporate features that are individual to the intended communication protocol. This increases security if the same secret is to be used in a network setup for various communication protocols. The use of PBKDF2 is particularly advantageous when there are larger resources in the first network device, such as a fast arithmetic unit, and a user enters the secret Pw and only the value derived by PBKDF2 is stored on the second network device, because then on the second , resource-poor network device significantly less arithmetic work, can be recovered by copying the derived from Pw per PBKDF2 value but not Pw.

Folglich können die Netzwerkeinrichtungen im Rahmen der Erfindung bei der Verwendung des ersten Geheimnisses Pw anstelle von Pw auch einen aus Pw abgeleiteten Wert einsetzen, wobei bei der Ableitung Pw zweckmäßig mit einer Konstanten kombiniert wird, wobei die Konstante z.B. das nach dem Verbindungsaufbau verwendete Kommunikationsprotokoll identifiziert. Dies ist somit besonders vorteilhaft, wenn dieselben beiden Netzwerkeinrichtungen mit verschiedenen Protokollen kommunizieren und für jedes Protokoll jeweils eine sichere Verbindung nach den beschriebenen Verfahren aufbauen. Es können dann anstelle von Pw für jedes Kommunikationsprotoll unterschiedliche Geheimnisse abgeleitet und eingesetzt werden. Für einen Angreifer ist es folglich schwieriger, für das jeweilige Kommunikationsprotokoll das Geheimnis zu erraten. Thus, in the context of the invention, when using the first secret Pw instead of Pw, the network devices may also employ a value derived from Pw, where in the derivative Pw is suitably combined with a constant, the constant being e.g. identifies the communication protocol used after establishing the connection. This is thus particularly advantageous if the same two network devices communicate with different protocols and establish a secure connection for each protocol according to the methods described. Different secrets can then be deduced and used instead of Pw for each communication protocol. For an attacker, it is therefore more difficult to guess the secret for each communication protocol.

Alternativ kann im Rahmen der Erfindung zum Verbindungsaufbau für die sichere Kommunikation z.B. auch auf einer Netzwerkeinrichtung nicht das Geheimnis Pw selbst, sondern ein von ihm abgeleiteter Wert gespeichert werden, zum Beispiel ein Wert, der nach Anwendung einer Key-Derivation-Function auf Pw entsteht. Auf der anderen Netzwerkeinrichtung wird hingegen das Geheimnis Pw gespeichert oder vor jedem Verbindungsaufbau neu eingegeben und vor jeder Verwendung erneut ein abgeleiteter Wert errechnet und eingesetzt. Dies ist somit besonders vorteilhaft, wenn von zentraler Stelle mit demselben Geheimnis Pw auf viele verschiedene Netzwerkeinrichtungen oder diese beherbergenden Geräte zugegriffen werden soll und die Ableitung von Pw jeweils eine Netzwerk- und/oder Geräteidentität einbezieht. Denn dann ist es einem Angreifer, der eine dieser Netzwerkeinrichtungen oder eines dieser Gerät „stielt“ und der Ableitung des Geheimnisses Pw habhaft wird, trotzdem im Wesentlichen nicht möglich, anstelle der Zentrale auf die anderen Geräte zuzugreifen, weil sich aus der Ableitung des Geheimnisses Pw nicht das Geheimnis selbst bestimmen lässt, jedenfalls nur mit hohem Aufwand. Alternatively, in the context of the invention for connection establishment for secure communication e.g. Also stored on a network device not the secret Pw itself, but a value derived from it, for example, a value that arises after applying a key-derivation function on Pw. On the other network device, on the other hand, the secret Pw is stored or reentered before each call is established, and before each use, a derived value is again calculated and used. This is thus particularly advantageous if a number of different network devices or devices accommodating them are to be accessed from a central location with the same secret Pw and the derivation of Pw in each case incorporates a network and / or device identity. Because then it is an attacker who "steals" one of these network devices or one of these devices and gets hold of the derivative of the secret Pw, but essentially not possible to access the other devices instead of the control center, because the derivation of the secret Pw do not let the secret determine itself, at least only with great effort.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012220990 B3 [0016, 0016, 0034, 0051] DE 102012220990 B3 [0016, 0016, 0034, 0051]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • "RFC 5996 Internet Key Exchange Protocol Version 2“, C. Kaufmann, P. Hoffmann, Y. Nir and P. Eronen; The Internet Engineering Task Force (IETF), 2010 [0010] "RFC 5996 Internet Key Exchange Protocol Version 2", C. Kaufmann, P. Hoffmann, Y. Nir and P. Eronen; The Internet Engineering Task Force (IETF), 2010 [0010]
  • „RFC 5246 The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2", T. Dierks und E. Rescorla; The Internet Engineering Task Force, 2008 [0021] "RFC 5246 The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.2", T. Dierks and E. Rescorla; The Internet Engineering Task Force, 2008 [0021]
  • „RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)", P. Eronen und H. Tschofenig, The Internet Engineering Task Force [0031] "RFC 4279 Pre-Shared Key Ciphersuites for Transport Layer Security (TLS)", P. Eronen and H. Tschofenig, The Internet Engineering Task Force [0031]
  • "OPC Unified Architecture Part 2: Security Model", 2009 [0035] "OPC Unified Architecture Part 2: Security Model", 2009 [0035]
  • „OPC Unified Architecture Part 4: Services", 2009 [0035] "OPC Unified Architecture Part 4: Services", 2009 [0035]
  • „OPC Unified Architecture Part 6: Mappings", 2009 [0035] "OPC Unified Architecture Part 6: Mappings", 2009 [0035]
  • H. Krawczyk, M. Bellare and R. Canetti, "RFC 2104 – HMAC: Keyed-Hashing for Message Authentication," Internet Engineering Task Force (IETF), 1997 [0105] H. Krawczyk, M. Bellare and R. Canetti, "RFC 2104 - HMAC: Keyed Hashing for Message Authentication," Internet Engineering Task Force (IETF), 1997 [0105]
  • "PKCS #5 v2.0: Password-Based Cryptography Standard," 1999 [0116] "PKCS # 5 v2.0: Password-Based Cryptography Standard," 1999 [0116]

Claims (18)

Verfahren zum Aufbau einer sicheren Kommunikation zwischen einer ersten Netzwerkeinrichtung (Initiator) und einer zweiten Netzwerkeinrichtung (Responder) in einem Kommunikationsnetzwerk, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines symmetrischen Kryptosystems, bei welchem somit beide Netzwerkeinrichtungen jeweils dieselben Geheimnisse als Schlüssel zur Ver- und Entschlüsselung von Datensätzen einsetzen, jeweils eine separate Authentisierung/Authentifizierung in Bezug auf die erste und die zweite Netzwerkeinrichtung vor Erzeugung eines für die sichere Kommunikation als gemeinsamen Schlüssel zu verwendenden Geheimnisses durchgeführt wird. Method for establishing a secure communication between a first network device (initiator) and a second network device (responder) in a communication network, characterized in that using a symmetric cryptosystem, in which thus both network devices each have the same secrets as keys for encryption and decryption of Insert records, each a separate authentication / authentication is performed with respect to the first and the second network device before generating a secret to be used for secure communication as a common key. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: a) Erzeugen auf der ersten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl (Ni) enthält, und Senden einer ersten Nachricht (M1), enthaltend eine Identitätskennung (IDi) der ersten Netzwerkeinrichtung und diesen erzeugten Datensatz, von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung; b) Erzeugen auf der zweiten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl (Nr) enthält, und Senden einer zweiten Nachricht (M2), enthaltend eine Identitätskennung (IDr) der zweiten Netzwerkeinrichtung und diesen erzeugten Datensatz, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung; c) Erzeugen auf der ersten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der eine erste Signatur (AuthI) enthält, und zwar durch Ausführen eines ersten Algorithmus (A1) unter Verwendung eines ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, die aus einem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und einem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammengesetzt werden, und Senden einer dritten Nachricht (M3), enthaltend diesen erzeugten Datensatz, von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung; d) Erzeugen auf der zweiten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der eine zweite Signatur (AuthI') enthält, und zwar durch Ausführen des ersten Algorithmus (A1) unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, die aus dem gleichem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und dem gleichem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammengesetzt werden, wie bei der Erzeugung des die erste Signatur (AuthI) enthaltenen Datensatzes, und Vergleichen des von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die erste Signatur (AuthI) enthaltenen Datensatzes mit dem von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die zweite Signatur (AuthI') enthaltenen Datensatzes; e) Erzeugen auf der zweiten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der eine dritte Signatur (AuthR) enthält, und zwar durch Ausführen eines zweiten Algorithmus (A2) unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, die aus einem dritten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und einem vierten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammengesetzt werden, wobei der dritte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der erste Nachrichtenteil und/oder der vierte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der zweite Nachrichtenteil ist, und Senden einer vierten Nachricht (M4), enthaltend diesen erzeugten Datensatzes, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung; f) Erzeugen auf der ersten Netzwerkeinrichtung eines Datensatzes, der eine vierte Signatur (AuthR') enthält, und zwar durch Ausführen des zweiten Algorithmus (A2) unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, die entsprechend der dritten Signatur (AuthR) aus dem gleichem dritten Nachrichtenteil der Nachricht (M1) und dem gleichem vierten Nachrichtenteil der Nachricht (M2) zusammengesetzt werden, wie bei der Erzeugung der dritten Signatur (AuthR), und Vergleichen des von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die dritte Signatur (AuthR) enthaltenen Datensatzes mit dem von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die vierte Signatur (AuthR') enthaltenen Datensatzes; g) Erzeugung von jeweils einem zweiten Geheimnis (G) auf der ersten Netzwerkeinrichtung und auf der zweiten Netzwerkeinrichtung, und zwar jeweils durch Ausführen eines dritten Algorithmus (A3) unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und zumindest einem der zuvor in den Schritten a), b), c), d), e), f) erzeugten Datensätze; h) Verwenden des zweiten gemeinsamen Geheimnisses (G) durch die erste Netzwerkeinrichtung und die zweite Netzwerkeinrichtung als gemeinsamer Schlüssel für eine sichere Kommunikation zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung.  Method according to claim 1, comprising the steps: a) generating on the first network device of a data set containing at least one random number (Ni), and Sending a first message (M1) containing an identity identifier (IDi) of the first network device and said generated data set from the first network device to the second network device; b) generating on the second network device of a data set containing at least one random number (Nr), and Sending a second message (M2) containing an identity identifier (IDr) of the second network device and said generated data set from the second network device to the first network device; c) generating on the first network device of a data record containing a first signature (AuthI) by executing a first algorithm (A1) using a first secret (Pw) and data to be signed, which consists of a first message part of the first Message (M1) and a second message part of the second message (M2), and Sending a third message (M3) containing this generated record from the first network device to the second network device; d) generating on the second network device a record containing a second signature (AuthI ') by executing the first algorithm (A1) using the first secret (Pw) and data to be signed from the same first message part the first message (M1) and the same second message part of the second message (M2) are composed as in the generation of the record containing the first signature (AuthI), and comparing the data set generated by the first network device and containing the first signature (AuthI) with the data set generated by the second network device and containing the second signature (AuthI '); e) generating on the second network device a record containing a third signature (AuthR) by executing a second algorithm (A2) using the first secret (Pw) and data to be signed, which consists of a third message part of the first one Message (M1) and a fourth message part of the second message (M2), wherein the third message part is a message part other than the first message part and / or the fourth message part is a message part other than the second message part, and Sending a fourth message (M4) containing this generated record from the second network device to the first network device; f) generating on the first network device a record containing a fourth signature (AuthR ') by executing the second algorithm (A2) using the first secret (Pw) and data to be signed, corresponding to the third signature ( AuthR) from the same third message part of the message (M1) and the same fourth message part of the message (M2) are composed as in the generation of the third signature (AuthR), and Comparing the data set generated by the second network device and containing the third signature (AuthR) with the data set generated by the first network device and containing the fourth signature (AuthR '); g) Generation of a respective second secret (G) on the first network device and on the second network device, respectively by executing a third algorithm (A3) using the first secret (Pw) and at least one of the previously in steps a) , b), c), d), e), f) generated data sets; h) using the second shared secret (G) by the first network device and the second network device as a common key for secure communication between the first network device and the second network device. Verfahren nach Anspruch 2, wobei bei Schritt g) auf der ersten und der zweiten Netzwerkeinrichtung jeweils nur auf erzeugte Datensätze mit jeweils gleichen Daten zurückgegriffen wird, insbesondere jeweils auf wenigstens einen der Datensätze, welche wenigstens eine Zufallszahl (Ni, Nr) enthalten und/oder auf wenigstens einen der Datensätze, welche die erste, dritte oder vierte Signatur enthalten sowie auf wenigstens einen der Datensätze, welche die erste, zweite oder dritte Signatur enthalten.  The method of claim 2, wherein in step g) on the first and the second network device in each case only generated data sets each having the same data is used, in particular each at least one of the data sets containing at least one random number (Ni, Nr) and / or at least one of the records containing the first, third or fourth signature and at least one of the records containing the first, second or third signature. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass – nach Schritt a) von der zweiten Netzwerkeinrichtung zunächst eine Prüfung der von der ersten Netzwerkeinrichtung übersandten Identitätskennung (IDi) durchgeführt wird und basierend auf dem Ergebnis der Prüfung von der zweiten Netzwerkeinrichtung entschieden wird, ob Schritt b) eingeleitet wird oder das Verfahren nach Schritt a) abgebrochen wird, – nach Schritt b) von der ersten Netzwerkeinrichtung zunächst eine Prüfung der von der zweiten Netzwerkeinrichtung übersandten Identitätskennung (IDr) durchgeführt wird und basierend auf dem Ergebnis der Prüfung von der ersten Netzwerkeinrichtung entschieden wird, ob Schritt c) eingeleitet wird oder das Verfahren nach Schritt b) abgebrochen wird, – nach Schritt d) von der zweiten Netzwerkeinrichtung unter Ansprechen auf das Ergebnis des Vergleichens der ersten Signatur mit der zweiten Signatur entschieden wird, ob Schritt e) eingeleitet wird oder das Verfahren nach Schritt d) abgebrochen wird, und/oder – nach Schritt f) von der ersten Netzwerkeinrichtung unter Ansprechen auf das Ergebnis des Vergleichens der dritten Signatur mit der vierten Signatur entschieden wird, ob Schritt g) eingeleitet wird oder das Verfahren nach Schritt f) abgebrochen wird. A method according to claim 2 or 3, characterized in that - After step a) by the second network device, first a check of the transmitted from the first network device identity identifier (IDi) is performed and is decided based on the result of the test of the second network device, whether step b) is initiated or the method after step a ) is stopped, - after step b), the first network device first performs a check of the identity code (IDr) sent by the second network device and, based on the result of the check, decides whether step c) is initiated or not by the first network device Method after step b) is discontinued, - after step d) is decided by the second network device in response to the result of comparing the first signature with the second signature, whether step e) is initiated or the method is aborted after step d), and / or - after step f) vo n the first network device is decided in response to the result of comparing the third signature with the fourth signature, whether step g) is initiated or the method is aborted after step f). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Geheimnis (Pw) auf der ersten Netzwerkeinrichtung sowie auf der zweiten Netzwerkeinrichtung gespeichert oder über eine Eingabeschnittstelle eingeben wird, und zwar jeweils vor jedem Ausführen des Schritts a) oder für eine mehrmalige Ausführung des Schritts a), wobei bei der Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) auf beiden Netzwerkeinrichtungen entweder direkt das erste Geheimnis (Pw) eingesetzt wird oder ein aus dem ersten Geheimnis (Pw) identisch abgeleiteter Wert, insbesondere indem für oder durch die beiden Netzwerkeinrichtungen jeweils ein identisches Ableitungsverfahren durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims 2 to 4, characterized in that the first secret (Pw) is stored on the first network device and on the second network device or input via an input interface, in each case before each step of a) or for a repeated execution of step a), wherein when using the first secret (Pw) on both network devices either directly the first secret (Pw) is used or a value derived identically from the first secret (Pw), in particular by for or by the two Network devices each an identical derivation method is performed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der beiden Netzwerkeinrichtungen das erste Geheimnis (Pw) und auf der anderen der beiden Netzwerkeinrichtungen ein basierend auf dem ersten Geheimnis (Pw) abgeleiteter Wert gespeichert oder über eine Eingabeschnittstelle eingeben wird, und zwar jeweils vor jedem Ausführen des Schritts a) oder für eine mehrmalige Ausführung des Schritts a), wobei bei der Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) auf beiden Netzwerkeinrichtungen ein, basierend auf dem ersten Geheimnis (Pw) identisch abgeleiteter Wert eingesetzt wird. Method according to one of the preceding Claims 2 to 4, characterized in that the first secret (Pw) is stored on one of the two network devices and a value derived based on the first secret (Pw) is entered on the other of the two network devices or entered via an input interface in each case before each step a) or for a repeated execution of step a), wherein in the case of the use of the first secret (Pw) on both network devices a value derived identically based on the first secret (Pw) is used. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Nachricht (M1) zusätzlich einen Parametersatz (Pi) enthält, der den ersten Algorithmus (A1), den zweiten Algorithmus (A2), den dritten Algorithmus (A3), eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis (Pw) basierenden Wertes, eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen und/oder eine Identitätskennung der zweiten Netzwerkeinrichtung umfasst und/oder – die zweite Nachricht (M2) zusätzlich einen Parametersatz (Pr) enthält, der den ersten Algorithmus (A1), den zweiten Algorithmus (A2), den dritten Algorithmus (A3), eine Identifizierung von jeweiligen Nachrichtenteilen zur Erzeugung von Signaturen und/oder eine Vorschrift zur Ableitung eines auf dem ersten Geheimnis (Pw) basierenden Wertes umfasst. Method according to one of the preceding claims 2 to 6, characterized in that - the first message (M1) additionally contains a parameter set (Pi) containing the first algorithm (A1), the second algorithm (A2), the third algorithm (A3) , a rule for deriving a value based on the first secret (Pw), an identification of respective message parts for generating signatures and / or an identity identifier of the second network device and / or - the second message (M2) additionally a parameter set (Pr) containing the first algorithm (A1), the second algorithm (A2), the third algorithm (A3), an identification of respective message parts for generating signatures and / or a rule for deriving a value based on the first secret (Pw) includes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder dritte Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) ohne Verwendung der die in dieser Nachricht enthaltene Zufallszahl (Ni) gebildet wird und/oder der zweite oder vierte Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) ohne Verwendung der in dieser Nachricht enthaltenen Zufallszahl (Nr) gebildet wird. Method according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the first or third message part of the first message (M1) is formed without using the random number (Ni) contained in this message and / or the second or fourth message part of the second message (M2) without using the random number (Nr) contained in this message. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis h) bei einer bereits vorhandenen Kommunikationsbeziehung zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung durchgeführt werden, um diese bereits vorhandene Kommunikationsbeziehung nachträglich abzusichern. Method according to one of the preceding claims 2 to 8, characterized in that the steps a) to h) are carried out in an already existing communication relationship between the first network device and the second network device to hedge this already existing communication relationship subsequently. Computerprogrammprodukt, welches die Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche veranlasst.  Computer program product, which causes the implementation of the method according to one of the preceding claims. Anordnung mit einer ersten Netzwerkeinrichtung und einer zweiten Netzwerkeinrichtung in einem Kommunikationsnetzwerk, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei auf der ersten Netzwerkeinrichtung ein erstes Verarbeitungsmittel (V1), ein erstes Kommunikationsmittel (K1) und ein erstes sicheres Kommunikationsmittel (sK1) vorgesehen sind und auf der zweiten Netzwerkeinrichtung ein zweites Verarbeitungsmittel (V2), ein zweites Kommunikationsmittel (K2) und ein zweites sicheres Kommunikationsmittel (sK2) vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass a) das erste Verarbeitungsmittel (V1) eingerichtet ist, zum Erzeugen eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl (Ni) enthält, und das erste Kommunikationsmittel (K1) eingerichtet ist, zum Senden einer ersten Nachricht (M1), enthaltend eine Identitätskennung (IDi) der ersten Netzwerkeinrichtung und diesen von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten Datensatz, von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung; Arrangement with a first network device and a second network device in a communication network, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 9, wherein on the first network device a first processing means (V1), a first communication means (K1) and a first secure communication means ( sK1) are provided and on the second network device, a second processing means (V2), a second communication means (K2) and a second secure communication means (sK2) are provided; characterized in that a) the first processing means (V1) is arranged to generate a record containing at least one random number (Ni) and the first communication means (K1) is arranged to transmit a first message (M1) containing one Identity identifier (IDi) of the first network device and this record generated by the first network device, from the first network device to the second network device; b) das zweite Verarbeitungsmittel (V2) eingerichtet ist, zum Erzeugen eines Datensatzes, der wenigstens eine Zufallszahl (Nr) enthält, und das zweite Kommunikationsmittel (K2) eingerichtet ist, zum Senden einer zweiten Nachricht (M2), enthaltend eine Identitätskennung (IDr) der zweiten Netzwerkeinrichtung und diesen von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten Datensatz, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung; b) the second processing means (V2) is arranged to generate a data set, the at least one random number (Nr), and the second communication means (K2) is arranged to transmit a second message (M2) containing an identity identifier (IDr) of the second network device and this record generated by the second network device from the second network device the first network device; c) das erste Verarbeitungsmittel (V1) ferner eingerichtet ist, zum Ausführen eines ersten Algorithmus (A1) auf der ersten Netzwerkeinrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine erste Signatur (AuthI) enthält, unter Verwendung eines ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, wobei das erste Verarbeitungsmittel (V1) eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus einem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und einem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammenzusetzen und wobei das erste Kommunikationsmittel (K1) ferner eingerichtet ist, zum Senden einer dritten Nachricht (M3), enthaltend diesen erzeugten Datensatz, von der ersten Netzwerkeinrichtung an die zweite Netzwerkeinrichtung; c) the first processing means (V1) is further adapted to execute a first algorithm (A1) on the first network device to generate a data record containing a first signature (AuthI) using a first secret (Pw) and to be signed Data, wherein the first processing means (V1) is arranged to assemble these data to be signed from a first message part of the first message (M1) and a second message part of the second message (M2), and wherein the first communication means (K1) is further set up for Sending a third message (M3) containing this generated record from the first network device to the second network device; d) das zweite Verarbeitungsmittel (V2) ferner eingerichtet ist, zum Ausführen des ersten Algorithmus (A1) auf der zweiten Netzwerkeinrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine zweite Signatur (AuthI') enthält, unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, wobei das zweite Verarbeitungsmittel (V2) eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus dem gleichem ersten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und dem gleichem zweiten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammenzusetzen, wie das erste Verarbeitungsmittel (V1) bei der Erzeugung des die erste Signatur (AuthI) enthaltenen Datensatzes, und wobei das zweite Verarbeitungsmittel (V2) eingerichtet ist, zum Vergleichen des von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die erste Signatur (AuthI) enthaltenen Datensatzes mit dem von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die zweite Signatur (AuthI') enthaltenen Datensatzes; d) the second processing means (V2) is further arranged to execute the first algorithm (A1) on the second network device to generate a record containing a second signature (AuthI ') using the first secret (Pw) and to signing data, the second processing means (V2) being arranged to assemble these data to be signed from the same first message part of the first message (M1) and the same second message part of the second message (M2) as the first processing means (V1) at the Generating the record containing the first signature (AuthI), and wherein the second processing means (V2) is arranged to compare the data record generated by the first network device with the first signature (AuthI) and the second signature generated by the second network device (AuthI ') contained record; e) das zweite Verarbeitungsmittel (V2) ferner eingerichtet ist, zum Ausführen eines zweiten Algorithmus (A2) zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine dritte Signatur (AuthR) enthält, unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, wobei das zweite Verarbeitungsmittel (V2) eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten aus einem dritten Nachrichtenteil der ersten Nachricht (M1) und einem vierten Nachrichtenteil der zweiten Nachricht (M2) zusammenzusetzen, wobei der dritte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der erste Nachrichtenteil und/oder der vierte Nachrichtenteil ein anderer Nachrichtenteil als der zweite Nachrichtenteil ist, und wobei das zweite Kommunikationsmittel (K2) ferner eingerichtet ist, zum Senden einer vierten Nachricht (M4), enthaltend diesen erzeugten Datensatz, von der zweiten Netzwerkeinrichtung an die erste Netzwerkeinrichtung; e) the second processing means (V2) is further adapted to execute a second algorithm (A2) for generating a record containing a third signature (AuthR) using the first secret (Pw) and data to be signed, wherein the second processing means (V2) is arranged to assemble these data to be signed from a third message part of the first message (M1) and a fourth message part of the second message (M2), the third message part being a message part other than the first message part and / or the fourth message part Message part is a message part other than the second message part, and wherein the second communication means (K2) is further arranged to send a fourth message (M4) containing this generated record from the second network device to the first network device; f) das erste Verarbeitungsmittel (V1) ferner eingerichtet ist, zum Ausführen des zweiten Algorithmus (A2) auf der ersten Netzwerkeinrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, der eine vierte Signatur (AuthR') enthält, unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und von zu signierenden Daten, wobei das erste Verarbeitungsmittel (V1) eingerichtet ist, diese zu signierenden Daten entsprechend der dritten Signatur (AuthR) aus dem gleichem dritten Nachrichtenteil der Nachricht (M1) und dem gleichem vierten Nachrichtenteil der Nachricht (M2) zusammenzusetzen, wie das zweite Verarbeitungsmittel (V2) bei der Erzeugung des die dritte Signatur (AuthR) enthaltenen Datensatzes, und wobei das erste Verarbeitungsmittel (V1) eingerichtet ist, zum Vergleichen des von der zweiten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die dritte Signatur (AuthR) enthaltenen Datensatzes mit dem von der ersten Netzwerkeinrichtung erzeugten, die vierte Signatur (AuthR') enthaltenen Datensatz; f) the first processing means (V1) is further adapted to execute the second algorithm (A2) on the first network device to generate a data set containing a fourth signature (AuthR ') using the first secret (Pw) and to signing data, the first processing means (V1) being arranged to assemble these data to be signed according to the third signature (AuthR) from the same third message part of the message (M1) and the same fourth message part of the message (M2) as the second processing means (V2) in the generation of the record containing the third signature (AuthR), and wherein the first processing means (V1) is arranged to compare the data set generated by the second network device with the third signature (AuthR) with that of the first network device generated record containing the fourth signature (AuthR '); g) die ersten und zweiten Verarbeitungsmittel (V1, V2) ferner eingerichtet sind, zum Ausführen eines dritten Algorithmus (A3), zum jeweiligen Erzeugen von einem gemeinsamen zweiten Geheimnis (G) unter Verwendung des ersten Geheimnisses (Pw) und zumindest einem der Datensätze, die die Zufallszahl (Ni), die Zufallszahl (Nr), erste Signatur (AuthI), die zweite Signatur (AuthI‘), die dritte Signatur (AuthR) oder die vierte Signatur (AuthR‘) enthalten; g) the first and second processing means (V1, V2) are further arranged to execute a third algorithm (A3), to respectively generate a common second secret (G) using the first secret (Pw) and at least one of the data sets, containing the random number (Ni), the random number (Nr), the first signature (AuthI), the second signature (AuthI '), the third signature (AuthR) or the fourth signature (AuthR'); h) die ersten und zweiten sicheren Kommunikationsmittel (sK1, sK2) eingerichtet sind, zum Verwenden des gemeinsamen zweiten Geheimnisses (G) als gemeinsamen Schlüssel für eine sichere Kommunikation zwischen der ersten Netzwerkeinrichtung und der zweiten Netzwerkeinrichtung. h) the first and second secure communication means (sK1, sK2) are arranged to use the shared second secret (G) as a common key for secure communication between the first network device and the second network device.
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