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Beispiel für das sichere Hashen von Passwörtern. Um die Sicherheit zu erhöhen sollte jedes Passwort mit einem Zufallswert (Salt) berechnet und möglichst viele Iterationen beim Hashing genutzt werden. Geheime Schlüssel sollten natürlich nicht wie im Beispiel im Quellcode stehen.

 
String password = "Password";

// salt anlegen und mit zufälligen Bytes befüllen
byte[] salt = new byte[8];
(new SecureRandom()).nextBytes(salt);

// Hash-Generator anlegen (verwendeter Algorithmus ist SHA-256)
// und mit salt initialisieren (=> höhere Sicherheit gegen Angriffe)
MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
digest.reset();
digest.update(salt);

byte[] input = digest.digest(password.getBytes("UTF-8"));

// Hash in mehreren Iterationen (n = 100.000) berechnen
// mehr Iterationen verlangsamen Angriffe (signifikant?)
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
   digest.reset();
   input = digest.digest(input);
}
// am Ende der Iterationen enthält input den berechneten Hash

Und dies ist ein einfaches Beispiel für die Veschlüsselung von Texten, hier mit dem AES-128 Algorithmus. Die Auswahl an Verschlüsselungsparametern wie beispielsweise Algorithmus, Ciphermodus oder Schlüssellänge ist groß. Bei der Wahl der Parameter kommt es dabei immer auf die jeweiligen Daten und die Anwendung an. Geheime Schlüssel sollten natürlich nicht wie im Beispiel im Quellcode stehen.

 
// CBC Cipher immer mit einem zufällig erzeugten 
// Initialization Vector (IV) initialisieren (Länge 16 Byte)
byte[] ivBytes = new byte[16];
(new SecureRandom()).nextBytes(ivBytes);

// den Schlüssel erzeugen
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec("My128bitMastrKey".getBytes(), "AES");

// Container für die Verschlüsselungs Parameter
IvParameterSpec paramSpec = new IvParameterSpec(ivBytes); 

// Chiffrierer erzeugen und initialisieren
// Algorithmus: AES
// Modus: CBC
// Padding: PKCS5Padding
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, paramSpec); 

// Verschlüsselung durchführen
byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainText.getBytes());
  

Geheime Schlüssel sollten natürlich nicht wie im nebenstehenden Beispiel im Quellcode stehen. Um Schlüssel sicher, aber auch gleichzeitig einfach zugänglich und austauschbar aufzubewahren empfiehlt sich eine spezielle Schlüsseldatei, wie beispielweise der Java KeyStore. In dieser Datei werden die Schlüssel mit einem MasterKey gesichert, die Datei selbst sollte getrennt von den verschlüsselten Daten abgelegt werden:

 
char[] password = getMasterKey(); 
byte[] salt = new byte[20]; 
// salt mit zufälligen Bytes befüllen
(new SecureRandom()).nextBytes(salt);

// neuen Schlüssel erzeugen 
SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");
PBEKeySpec pbeKeySpec = new PBEKeySpec(password, salt, 1000, 128);
SecretKey mySecretKey = factory.generateSecret(pbeKeySpec);

// neuen KeyStore für symmetrische Schlüssel erzeugen 
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JCEKS");
ks.load(null, null);

// Schlüssel speichern
KeyStore.ProtectionParameter passwordProtection = 
     new KeyStore.PasswordProtection(password);
KeyStore.SecretKeyEntry entry = new KeyStore.SecretKeyEntry(mySecretKey);
ks.setEntry("beispielkey", entry, passwordProtection);

// KeyStore in Datei speichern 
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("SecretKeyStoreDatei");
ks.store(fos,password);
fos.close();
  

Grundsätzlich gibt es bei der Verschlüsselung immer viele Wahlmöglichkeiten. Die Benutzung der ESAPI erleichtert die Handhabung ungemein, da neben einer großen Bandbreite an Verschlüsselungs-, Hash-, und Signaturalgorithmen auch Methoden für die Schlüsselerzeugung- und verwaltung unterstüzt werden. Die Verschlüsselung eines Textes beispielsweise reduziert sich dann zu:

 
CipherText ciphertext = 
   ESAPI.encryptor().encrypt( new PlainText(myplaintext) );
  

Unzureichende Absicherung der Transportschicht

Um die Verschlüsselung auf der Transportebene sollte sich der Entwickler nie selbst kümmern, sondern dies immer dem Webserver überlassen:

Im J2EE-Deployment-Descriptor der Anwendung (= web.xml) ist die folgende Konfiguration vorzunehmen, um sicherzustellen, dass nur ausschließlich über https kommuniziert wird:

 
<security-constraint>
   <web-resource-collection>
     <web-resource-name>Protected Context</web-resource-name>
     <url-pattern>/*</url-pattern>
   </web-resource-collection>
   <!-- auth-constraint an dieser Stelle für Authentisierung  -->
   <user-data-constraint>
      <transport-guarantee>CONFIDENTIAL</transport-guarantee>
   </user-data-constraint>
</security-constraint>
  

Für Session-Cookies ist immer das Attribute SECURE zu setzen:

 
<session-config> 
   <cookie-config> 
      <secure>
         true
      </secure> 
   </cookie-config> 
</session-config> 
  

In der Server-Configuration ist sicherzustellen, dass nur TLS und SSL3 unterstützt werden. Das Speichern von vertraulichen Inhalten am Client oder auf einem Proxy kann über den Header Cache-Control verhindert werden:

    Header set Cache-Control "no-cache, no store, must-revalidate"

Weitere Hinweise im Transport Layer Protection Cheat Sheet

Die Sicherheitskonfiguration unter Option 1 hat noch eine Schwachstelle, so das MITM (Man In The Middle attack) nicht zuverlässig verhindert wird. MITM erzeugt einen Zertifikatsfehler am Client, der üblicherweise aber (durch den Anwender) ignoriert wird. Deshalb wurde der HTTP-Header "HTTP Strict Transport Security (HSTS)" eingeführt. Damit werden kompatible Browser (Firefox, Chrome, Opera aber bisher NICHT IE) angewiesen, dass

• der Browser den http-Request ausschließlich über https verschickt (auch falls die Seite mit http aufgerufen wird).
• der Anwender Zertifikatsfehler im Browser nicht mehr ignorieren kann.

Konfiguration im Apache:

    Header set Strict-Transport-Security "max-age=16070400; includeSubDomains"

Da der HSTS-Header nur über https übermittelt wird ist zusätzlich ein Redirect nötig:

  <VirtualHost *:80>
      ServerAlias *
      RewriteEngine On
      RewriteRule ^(.*)$ https://%{HTTP_HOST}$1 [redirect=301]
  </VirtualHost>

Quellen:

HTTP_Strict_Transport_Security

AppSecTutorial Series - Episode 4

OWASP

Einen umfangreicheren Überblick über die Anforderungen und die hierbei zu vermeidenden Probleme gibt es unter ASVS requirements on Cryptography (V7). Des Weiteren:

• OWASP Top 10-2007 on Insecure Cryptographic Storage
• ESAPI Encryptor API
• OWASP Development Guide: Chapter on Cryptography
• OWASP Code Review Guide: Chapter on Cryptography

Andere

• CWE Entry 310 on Cryptographic Issues
• CWE Entry 312 on Cleartext Storage of Sensitive Information
• CWE Entry 326 on Weak Encryption