Privacy-Preserving Remote Attestation Protocol

Abstract

Binary Attestation (BA) ist ein Sicherheitsmechanismus, der schon lange zur Sicherstellung der Integrität der auszuführenden Software auf einem Computerssystem verwendet wird. Dies wird durch die Anwendung der Konzepte von Trusted Computing Technologie erreicht. Die Konzepte der Trusted Computing Technologie sind: Trusted Platform Module (TPM), measured/trusted boot und Linux Integrity Measurement Architecture (IMA). Damit die Vertrauenswürdigkeit des Betriebszustandes des Systems überprüft werden kann, wird eine Logdatei erstellt. Diese enthält den Dateinamen und die Hash-Summe der Softwarekomponenten, welche an das TPM gebunden wird. Zu einem späteren Zeitpunkt kann eine entfernte Partei (Verifier) die Evidenz verifizieren, um zu sehen, ob der Betriebszustand des Systems vertrauenswürdig ist. Dies wird als Remote Attestation (RA) bezeichnet.Auf den Systemen im Bereich der Cyber-physische Systeme (z. B.: Energie Netze und Kernkraftwerke) und im Bereich der Verkehrsmittel (z. B.: Züge und Automobil Fahrzeuge) laufen mehrere Anwendungen von verschiedenen Herstellern. Bei bisherigen Ansätzen der BA, werden alle Einträge der Logdatei von allen laufenden Anwendungen aller Hersteller während der RA an die entfernte Partei preisgegeben. Daher gewährleistet die Binary Remote Attestation keine Privatheit. Diese Masterarbeit adressiert die genannte Schwäche von der Binary Remote Attestation indem es eine Privacy-Preserving Remote Attestation Ansatz erstellt. Im Kern der Arbeitsteht die Konzeptionierung eines Ansatzes, welches den Trusted Computing Sektor mit Privacy-Enhancing Technologie verknüpft. Der Ansatz bewahrt die Privatheit, indem alle Logeinträge verschleiert werden. Dabei werden dem Verifier nur die jeweilig zugehörigen Einträge offengelegt. Dadurch kann der Attester dem Verifier durch die Anwendung des Schnorr Non-Interactive Zero-Knowledge Proofs über eine elliptische Kurve (Schnorr-Signatur) beweisen, dass es sich bei den ausgeblendeten Einträgen um die tatsächlich laufende Anwendung auf dem System des Attesters handelt, ohne die anderen Einträge preiszugeben. Dieser Ansatz wird in dieser Arbeit als Proof-of-Concept umgesetzt. Die Leistung und die Privatheit des Proof-of-Concepts wurden in dieser Arbeit analysiert. Hierdruch wird gezeigt, dass die Privatheit gegenüber der entfernten Partei gewährleistet wird, während die Integrität und Authentizität des Betriebszustands des Systems vom Attester sichergestellt wird. Die Gewährleistung der Privatheit geht allerdings mit einem Anstieg der benötigten Ressourcen einher.