Zufallszahl

Zufallszahlengeneratoren

Gute Quellen für Zufallszahlen

• Eine gute Quelle für Zufallszahlen ist für viele Kryptooperationen unerlässlich
• Das Hauptmerkmal eines guten Zufallszahlengenerators ist die Unvorhersehbarkeit der erzeugten Zahlen
• Dies bedeutet, dass Hardware-Unterstützung für die Erzeugung von Entropie unerlässlich ist

Hardware-Zufallszahlengeneratoren

• Hardware-Zufallszahlengeneratoren in Betriebssystemen oder eigenständigen Komponenten sammeln Entropie aus verschiedenen Zufallsereignissen, indem sie meist die (niedrigen Bits des) Zeitpunkts des Auftretens eines Ereignisses als Entropiequelle verwenden.
• Die Entropie wird in einem Entropie-Pool zusammengeführt, und in einigen Implementierungen wird die Anzahl der verfügbaren Zufallsbits in einem Buch geführt

Ausfall von Zufallszahlengeneratoren

Versagen von Zufallszahlengeneratoren

Nicht genügend Entropie vorhanden

• Liefern sie vorhersehbare, nicht zufällige Zahlen
• Insbesondere bei eingebetteten Geräten und virtuellen Maschinen

Eingebetteten Geräten fehlen einige Entropiequellen

die andere Geräte haben

Keine permanente Uhr

• Boot-Zeit trägt nicht zum anfänglichen RNG-Status bei

Keine Festplatte

• Keine Entropie aus dem Festplattentiming
• Keine Möglichkeit, Entropie zwischen Neustarts zu speichern

Virtuelle Maschinen

Virtuelle Maschinen emulieren Hardwarekomponenten

• Erzeugte Entropie wird oft überschätzt

Zeitquelle

• Die kritischste Komponente, die in einer emulierten Umgebung nachweislich falsche Ergebnisse liefert, ist die Zeitquelle
• https://bettercrypto.org/#bibliography-default-Eng11

Die anfälligste Zeit, in der Situationen mit geringer Entropie auftreten, ist in der Regel kurz nach einem Neustart

• Leider erstellen viele Betriebssystem-Installationsprogramme kryptografische Schlüssel kurz nach einem Neustart
• https://bettercrypto.org/#bibliography-default-HDWH12

Weiteres Problem

• OpenSSL lässt seinen internen Zufallsgenerator nur selten vom Hardware-Zufallszahlengenerator des Betriebssystems seeden
• Dies kann dazu führen, dass ein Daemon, der zu einem Zeitpunkt gestartet wird, an dem die Entropie niedrig ist, diese niedrige Entropie über Stunden beibehält, was zu vorhersehbaren Sitzungsschlüsseln führt
• https://bettercrypto.org/#bibliography-default-HDWH12

Für Systeme, bei denen während der Lebensdauer der Schlüssel mit Situationen geringer Entropie zu rechnen ist, sollten RSA-Schlüssel gegenüber DSA-Schlüsseln bevorzugt werden

• Bei DSA kann es zu wiederholten ephemeren Schlüsseln kommen, wenn die Entropie zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schlüssel zum Signieren verwendet werden, unzureichend ist.
• Ein Angreifer, der einen in einer solchen Signatur verwendeten ephemeren privaten Schlüssel erraten kann, kann den geheimen DSA-Schlüssel kompromittieren.
• Bei RSA kann dies zur Entdeckung von verschlüsseltem Klartext oder gefälschten Signaturen führen, nicht aber zur Kompromittierung des geheimen Schlüssels.
• https://bettercrypto.org/#bibliography-default-HDWH12