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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Sicherung von Logfiles mittels einer Datenverarbeitungsanlage gegen
unerlaubte Veränderung,
bei dem zu einem Eintrag im Logfile ein zweiter Eintrag generiert
wird.
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Logfiles sind bekannt, um z.B. erlaubte
Zugriffe und unerlaubte Manipulationen an den Daten eines Computers
bzw. an dem Computer selbst unterscheiden zu können. In diesen Logfiles werden
bestimmte Aktionen an den Daten bzw. am Computer protokolliert,
um z.B. einen Fehler- oder auch Angriffsfall erkennen und die Ursache
eingrenzen zu können.
Diese Logfiles selbst sind in der Regel jedoch nicht gegen Manipulationen
geschützt.
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Es ist weiterhin bekannt Logfiles
durch den Einsatz z.B. kryptographischer Hashfunktionen zu schützen. Eine
Besonderheit stellt die sogenannte Einweg-Hashfunktion dar, bei der aus den ermittelten
Hashwerten nicht auf die Eingaben zurückgeschlossen werden kann.
Solche Hash-Funktionen müssen
kollisionsfrei sein, was bedeutet, dass keine zwei unterschiedlichen
Eingaben gefunden werden können
(manuell oder maschinell), aus denen derselbe Hash-Wert generiert
wird (obwohl es solche Paare natürlich
vielfach gibt).
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Ein besonders einfaches Beispiel
einer Hashfunktion stellt das Register eines Adressbuches dar, bei dem
der endlichen Menge der Buchstaben des Alphabetes unendlich viele
Namenseinträge
zurgeordnet werden können.
Diese einfache Hash-Funktion ist jedoch nicht kollisionsfrei.
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Allgemein gilt, dass eine Einweg-Hashfunktion
H einer beliebig langen Nachricht N einen Hashwert h = H(N) zuordnet,
der z.B. immer feste Länge
aufweist, z.B. 128, 160, 192 oder 256 Bit. Wie erwähnt ist
es schwierig bis unmöglich,
aus einem gegebenen Hashwert h auf die Nachricht N zurückzuschliessen.
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So besteht in einer bekannten Anwendung
die Möglichkeit
auf eine übermittelte
Nachricht N die Hashfunktion H anzuwenden und den Hashwert h2 =
H(N) mit einem parallel übermittelten
Hashwert h1 zu vergleichen, um so festzustellen, ob die Nachricht
auf dem Weg der Übermittlung
manipuliert wurde. Eine Manipulationsfreiheit besteht, wenn h2 =
h1, also die Hashwerte übereinstimmen.
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Auf diese Weise können z.B. auch die angesprochenen
Logfiles geschützt
werden, indem zu jedem Dateneintrag im Logfile ein zugehöriger Hashwert
berechnet wird. Um diese Methode weiterhin zu sichern ist es bekannt,
zu jedem neuen Eintrag im Logfile einen Hashwert zu berechnen, der
auf dem neuen Dateneintrag und dem bisherigen Hashwert beruht. Der
aktuelle Hashwert ist somit eine Kurzfassung des gesamten bisherigen
Logfiles. Diese Methode ist auch als das „ewige Logfile" bekannt.
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Ein typisches Logfile dieser Art
kann z.B. wie folgt aussehen:
| Data1 | h1
= H(Data1) |
| Data2 | h2
= H(h1, Data1) |
| Data3 | h3
= H(h2, Data2) usw. wenn H die Hashfunktion darstellt. |
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Hashfunktionen als solche sind dem
Fachmann allgemein bekannt und bedürfen keiner weiteren Erklärung. Bekannte
Algorithmen sind z.B. MD5, der von Ronal L. Rivest entwickelt wurde,
der SHA-1 (Secure Hash Algorithm) der National Security Agency (NSA)
der USA und der sogenannte Tiger-Algorithmus von Eli Biham und Ross
Anderson.
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Eine weitere Sicherung von Hashfunktionen
bietet die Verwendung von Schlüsseln,
was bedeutet, dass ein durch eine solche schlüsselabhängige Hashfunktion errechneter
Hashwert nur dann verifiziert werden kann, wenn der verifizierenden
Person der Schlüssel
zu der Hashfunktion bekannt ist. Solche schlüsselabhängige Hashfunktionen werden
auch als MAC (Message Authentication Code) bezeichnet.
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Ebenfalls bekannt ist es Daten und/oder
Nachrichten durch eine digitale Signatur zu schützen, bzw. durch eine solche
die Möglichkeit
zu eröffnen,
feststellen zu können,
ob eine Nachricht manipuliert wurde.
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Eine digitale Signatur bildet somit
eine Art Fingerabruck der Daten oder der Nachricht bzw. eine Art Unversehrtheits-Siegel.
Typisch für
eine digitale Signatur ist ein Schlüsselpaar bestehend aus einem
privaten und einem öffentlichen
Schlüssel.
Die Signatur einer Nachricht oder von Daten wird mittels des kryptographischen
privaten Schlüssels
erzeugt um mittels des öffentlichen
Schlüssels
vom Empfänger
der Daten oder der Nachricht die Unversehrtheit zu prüfen. So
kann der Empfänger
prüfen,
ob eine Manipulation stattgefunden hat.
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Da die Anwendung eines Algorithmus
zu Erstellung einer digitalen Signatur vergleichbar langsam erfolgt
ist es bekannt die Daten zunächst
durch eine Hashfunktion zu komprimieren und dann auf dieses Komprimat
die digitale Signatur anzuwenden.
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Nachteilig bei der Anwendung einer
Hashfunktion auf die neu hinzugekommenen Daten in einem Logfile,
z.B. in einem ewigen Logfile ist es, dass diese oben beschriebene
Methode keinen Schutz dagegen bietet, die z.B. letzten n Einträge aus dem
Logfile zu löschen
und gegen geänderte
m neue Einträge
zu ersetzen, wobei die manipulierende Person oder ein Computervirus
die neuen Hashwerte berechnen kann, so dass diese Manipulation nicht
auffällt.
Weiterhin nachteilig ist es, dass beim ewigen Logfile alle jemals
gehashten Daten auf unbestimmte Zeit gespeichert werden müssen. Geht
auch nur einer dieser Datensätze
verloren, so verliert das ewige Logfile seine Beweiskraft.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
verbesserten Schutz von Logfiles zur Verfügung zu stellen um so eine
Manipulation erkennbar zu machen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Datenverarbeitungsanlage ein Sicherheitsmodul umfasst,
welches zu jedem Eintrag im Log-File eine, insbesondere fortlaufende,
Information bereitstellt und wobei jedem Eintrag ein Funktionswert,
insbesondere eine digitale Signatur zugeordnet wird, der wenigstens
aus der Information und dem Eintrag ermittelt wird.
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Dieser Funktionswert kann gebildet
werden durch eine beliebige mathematische Funktion, bevorzugt durch
eine digitale Signatur, eine Hashfunktion, insbesondere eine Einweg-Hashfunktion,
oder ein MAC.
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Die Verwendung einer solchen zur
Verfügung
gestellten Information hat den Vorteil, dass eine Manipulation auffällt, da
einem Computervirus oder einer manipulierenden Person z.B. bei der
Entfernung und Ersetzung von Daten nicht bekannt ist, mit welcher
zusätzlichen
Information zu den neuen Daten der Algorithmus angewendet werden
muss.
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Besonders einfach ist das erfindungsgemäße Verfahren,
wenn die Information ein fortlaufender Zahlenwert ist.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn
das Sicherheitsmodul, welches z.B. als eine Chipkarte ausgebildet ist,
sowohl die zusätzliche
Information bereitstellt, als auch die Anwendung des Algorithmus
bzw. der Funktion, insbesondere eine digitale Signatur oder MAC
durchführt.
Bei der Chipkarte erfolgt eine Realisierung z.B. in Übereinstimmung
mit DIN-17.4, welche die Spezifikationen gemäß SigG und SigV festlegt.
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Zur Beschleunigung der Funktionswertbildung
und zur weiteren Sicherung kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass
vor der Ermittlung dieses Funktionswertes, insbesondere der Signatur,
ein erster Algorithmus, insbesondere eine Hashfunktion, auf wenigstens
den Eintrag zur Ermittlung eines ersten Wertes angewendet wird und
der Ermittlung des Funktionswertes, insbesondere der Signatur, wenigstens
die Information und der berechnete erste Wert zugrunde gelegt wird.
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Dieser erste Wert kann gebildet werden
durch einen beliebigen mathematischen Algorithmus, bevorzugt durch
eine Hashfunktion, insbesondere eine Einweg-Hashfunktion, eine digitale Signatur,
oder ein MAC.
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In einer besonderen Ausgestaltung
des Verfahrens kann es weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Wert
zu einem Eintrag und dem ersten Wert eines vorherigen Eintrages,
insbesondere sämtlicher
vorheriger Einträge
und/oder ersten Werte berechnet wird. Dies entspricht wiederum dem
Fortschreiben des Logfiles im Sinne des vorgenannten „ewigen
Logfiles".
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Ein konkretes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
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Gemäß der grundlegenden Idee des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird in einem Logfile zu jedem neuen fortlaufenden Dateneintrag
Data an n-ter Stelle des Logfiles ein Funktionswert fn aufgrund
der Funktion F gebildet, der das Logfile ergänzt. Zur Bildung dieses Funktionswertes
fn stellt das Sicherheitsmodul eine Information In zur Verfügung. Ein
Logfile kann dementsprechend den folgenden Aufbau haben:
Data1
f1 = F(I1, Data1)
Data2 f2 = F(I2, Data2)
Datan fn = F(In,
Datan)
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In der bevorzugten Form kann vor
der Anwendung der Funktion F zur Bildung eines ersten Wertes ein erster
Algorithmus A angewendet werden, so dass sich folgender Aufbau des
Logfiles ergibt:
Data1 f1 = F(I1, A(Data1))
Data2 f2 =
F(I2, A(Data2))
Datan fn = F(In, A(Datan))
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Zur Fortschreibung des Logfiles (im
Sinne eines ewigen Logfiles) kann auch hier der Algorithmus A nicht
nur auf den jeweiligen neuen Eintrag Data, sondern auch auf die
vorherigen berechneten ersten Werte An-1 und/oder die vorherigen Funktionswerte
fn-1 angewendet werden. Hierdurch ergibt sich z.B. folgender Aufbau
des Logfiles:
Data1 f1 = F(I1, A(Data1))
Data2 f2 = F(I2,
A(A1, Data2)) mit A1 = A(Data1)
Datan fn = F(In, A(An-1, Datan))
mit An-1 = A(Datan-1) oder:
Data1 f1 = F(I1,A(Data1))
Data2
f2 = F(I2, A(f1, Data2)) mit f1 = F(I1, A(Data1))
Datan fn
= F(In, A(fn-1, Datan)) mit fn-1 = F(In-1, A(fn-1, Datan-1 ))
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Wie vorangehend erwähnt kann
für die
Funktion F und für
den Algorithmus A jeweils z.B. eine Hashfunktion, eine digitale
Signatur oder ein MAC oder jede andere beliebige mathematische Funktion
eingesetzt werden. Die von dem Sicherheitsmodul zur Verfügung gestellte
Information I kann z.B. ein fortlaufender Zahlenwert 1,2,3,4,5....
sein, so dass sich in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
folgender Aufbau eines beispielsweise manipulierten Logfiles ergibt:
Data1
sig1 = sig(1, hash(Data1))
Data2 sig2 = sig(2, hash(Data2))
Data3
sig3 = sig(3, hash(Data3))
Data3+n sig3+n = sig(3+n, hash(Data3+n))
Data3+n+1
sig3+n+1 = sig(3+n+1, hash(Data3+n+1))
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Bei einer Überprüfung von sig3+n würde sich
ergeben, dass nicht (4, hash(Data3+n)) signiert wurde, sondern (3+n,
hash(Data3+n)) und die Manipulation bzw. Lücke im Logfile wäre offensichtlich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet das Verfahren eine Kommunikation zwischen dem Computer,
auf dem das Logfile gespeichert wird, und dem Sicherheitsmodul.
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In diesem Beispiel werden die einzelnen
Einträge
des Logfiles dadurch verkettet, dass jeweils in die Signatur eines
neuen Eintrags der Wert der Signatur für den vorangehenden Eintrag
mit einfließt.
(Der Wert IV steht hier im Sinne einheitlicher Datenformate für den fehlenden
Wert sig0.) Um nun z.B. sig3 zu erzeugen, läuft folgende Interaktion zwischen
Computer und Sicherheitsmodul ab:
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Der Computer berechnet hash(sig2, Data3) und sendet diesen Wert
an das Sicherheitsmodul. Der Computer kann diese Berechnung durchführen, da
er beide Werte kennt. Das Sicherheitsmodul wird durch diese Vorgehensweise
von der Verarbeitung größerer Datenmengen
entlastet, da ein großer
Datensatz Data3 z. B. von einer Chipkarte nur sehr langsam verarbeitet
werden könnte.
- 2. Das Sicherheitsmodul berechnet die digitale Signatur
sig3 aus dem erhaltenen Wert hash(sig2, Data3) und einem internen
Zählerwert,
die in diesem Beispiel auf „3" gesetzt wurde. Dazu
benötigt
das Sicherheitsmodul einen privaten Schlüssel, der außerhalb
des Sicherheitsmoduls nicht existiert. Das Sicherheitsmodul überträgt anschließend den
Wert sig3 an den Computer.
- 3. Der Computer speichert sig3 an der vorgegebenen
Stelle im Logfile.
