Überprüfung von Schutzzielen der Informationssicherheit durch Aufzeichnung und Wiedergabe virtueller Maschinen

Auf Grund der weiterhin voranschreitenden Digitalisierung findet immer mehr Kommunikation
über Computernetzwerke statt. Bei diesen Datenübertragungen ist es wichtig, dass sie sicher
vonstattengehen. Insbesondere wenn sensible Daten übertragen werden, wie zum Beispiel Bank-
daten oder Firmengeheimnisse. Deshalb müssen geeignete Verfahren verwendet werden, um die
Datenübertragungen abzusichern. Ein Verfahren zur Absicherung von Datenübertragungen ist
die Verwendung von Record-/Replay-Funktionalität virtueller Maschinen, um damit Angreifer
zu erkennen. Dabei wird eine virtuelle Maschine aufgezeichnet und parallel dazu, mit geringer
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Zeitverzögerung, wieder abgespielt. Durch den Vergleich ausgehender Netzwerkpakete werden
korrumpierte Systeme während der Ausführung dieses System erkannt. Das Ziel dieser Arbeit ist
es, ein solches System auf Basis der Open Source Software QEMU zu realisieren. Hierfür mus-
sten, neben Erweiterungen an QEMU, zusätzlich Erweiterungen am Linux-Kernel durchgeführt
werden. Dabei handelt es sich ebenfalls um Open Source Software, die innerhalb der virtuellen
Maschinen eingesetzt wird. In Kombination mit weiterer, eigens für diese Arbeit geschriebener
Software, konnte ein Aufbau erstellt werden, der eine Überprüfung der Sicherheitsziele Inte-
grity und Confidentiality ermöglicht. Dieser wurde dafür verwendet, um eine SSH-Verbindung
zu einem Server aufzubauen, der zuerst aufgezeichnet und im Anschluss erfolgreich wieder ab-
gespielt wurde. Der prototypische Aufbau zeigt, dass eine Umsetzung nicht nur möglich ist,
sondern auch für die Verwendung bei nicht-trivialen Aufgaben, unter Einsatz kryptografischer
Verfahren, geeignet ist.

Due to the ongoing digitization, there is more and more communication through computer net-
works taking place. With these data transfers, it is important that they are secure. Especially
when sensitive data is transmitted, such as bank details or company secrets. Therefore, suita-
ble methods must be used to secure data transfers. A theoretical procedure for securing data
transmissions is the use of record/replay functionality of virtual machines to detect attackers.
A virtual machine is recorded and parallel to it, with a small time delay, played again. By
comparing outgoing network packets, corrupted systems are identified. ... mehrThe aim of this work is
to develop such a system using the open source software QEMU. In addition to extensions to
QEMU, this also required extensions to the Linux kernel. This is also open source software and
is used within the virtual machines themselves. In combination with other software specially
written for this work, a system was created that allows checking the security goals Integrity
and Confidentiality. This was used to establish an SSH connection to a server, which was first
recorded and then successfully replayed. The prototypical system shows that an implementation
is not only possible, but also suitable for non-trivial tasks using cryptographic methods.