Inhaltsverzeichnis

Nitrokey Start in der Praxis unter open SUSE leap 15.2

Bild: Nitrokey Start USB-Stick In diesem Kapitel befassen wir uns eingehend mit dem Nitrokey Start (Daten-/Infoblatt) unter openSUSE Leap 15.2. Weitere Informationen zu den Nitrokey-Sticks findet man auch hier bzw. im Support Forum.

Mit Hilfe von asymmetrischen Schlüsselmaterials (PGP und S/MIME) können eMails sowie Dateien und ganze Festplatten verschlüsselt und natürlich auch wieder entschlüsselt werden. Hierzu verwenden wir den Nitrokey Start welcher hier für einen überschaubaren Betrag von gerade mal 29€ erstanden werden kann. In dem folgenden Beitrag gehen wir auf die Verwendung unter openSUSE Leap 15.2 ein.

Hardwareinformationen

Informationen über den Stick können wir mit Hilfe des Befehls usb-devices aus dem RPM-Paket usbutils dem System abverlangen. 

 # usb-devices
T:  Bus=01 Lev=02 Prnt=02 Port=01 Cnt=02 Dev#= 16 Spd=12  MxCh= 0
D:  Ver= 2.00 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS=64 #Cfgs=  1
P:  Vendor=20a0 ProdID=4211 Rev=02.00
S:  Manufacturer=Nitrokey
S:  Product=Nitrokey Start
S:  SerialNumber=FSIJ-1.2.10-14081967
C:  #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=80 MxPwr=100mA
I:  If#= 0 Alt= 0 #EPs= 3 Cls=0b(scard) Sub=00 Prot=00 Driver=(none)

Mit dem Befehl lshw können wir uns ebenso anzeigen lassen, ob der Stick angesteckt und erlkannt wird. Da der USB-Stick unter die Klasse generic fällt suchen wir gezielt nach diesen Geräte-Typus. 

 # lshw -short -C generic
H/W path                   Device     Class          Description
================================================================
/0/100/b                              generic        Atom/Celeron/Pentium Processor x5-E8000/J3xxx/N3xxx Series Power Management Controller
/0/100/14/0/3/2                       generic        Nitrokey Start
/0/100/1a                             generic        Atom/Celeron/Pentium Processor x5-E8000/J3xxx/N3xxx Series Trusted Execution Engine

Mit Hilfe des Befehls lsusb aus dem RPM-Paket usbutils können wir auch die Produkt- und Hersteller-Identifikationsnummer des Nitrokey-Sticks ermitteln. 

 # lsusb
Bus 001 Device 016: ID 20a0:4211 Clay Logic

Im Syslog wird uns beim Anstecken des Sticks dies entsprechend protokolliert: 

2020-08-04T19:04:25.081522+02:00 localhost kernel: [35273.158119] usb 1-3.2: new full-speed USB device number 17 using xhci_hcd
2020-08-04T19:04:25.285566+02:00 localhost kernel: [35273.363947] usb 1-3.2: New USB device found, idVendor=20a0, idProduct=4211, bcdDevice= 2.00
2020-08-04T19:04:25.285603+02:00 localhost kernel: [35273.363954] usb 1-3.2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
2020-08-04T19:04:25.285608+02:00 localhost kernel: [35273.363957] usb 1-3.2: Product: Nitrokey Start
2020-08-04T19:04:25.285610+02:00 localhost kernel: [35273.363959] usb 1-3.2: Manufacturer: Nitrokey
2020-08-04T19:04:25.285612+02:00 localhost kernel: [35273.363963] usb 1-3.2: SerialNumber: FSIJ-1.2.10-140181967
2020-08-04T19:04:25.304993+02:00 localhost mtp-probe: checking bus 1, device 17: "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-3/1-3.2"
2020-08-04T19:04:25.330612+02:00 localhost mtp-probe: bus: 1, device: 17 was not an MTP device
2020-08-04T19:04:25.383546+02:00 localhost systemd[1]: Reached target Smart Card.

udev-Regeln

Für den Betrieb unter openSUSE Leap 15.2 müssen wir uns noch passende udev-Definitionen hier besorgen.

Wir wechseln also erst einmal in das entsprechende Konfigurationsverzeichnis /etc/udev/rules.d/. 

 # cd /etc/udev/rules.d/

Dann holen wir uns die entsprechende Musterdatei auf unseren Rechner. 

 # wget https://www.nitrokey.com/sites/default/files/41-nitrokey.rules

Damit unser System die neue udev-Regel auch erkennt und anwendet, lassen wir diese nun erneut einlesen; hierzu verwenden wir folgenden Befehl: 

 # udevadm control --reload-rules

Sobald wir nun unseren Nitrokey Start in einen USB-Port stecken können wir den Status der Karte z.B. mit der Option –card-status beim Befehl gpg2abfragen. 

 $ gpg2 --card-status
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 43243711
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: rsa2048 rsa2048 rsa2048
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

Paketabhängigkeiten

Für den Zugriff auf die SmartCard bzw. auf den Nitrokey Start benötigen wir z.B. für GPG den SmartCard-Daemon scdeamon welcher bei openSUSE leap 15.x mit Hilfe es Pakets gpg2 bereitgestellt wird.

In der Regel wurde das Paket bei der Erstinstallation bereits mitinstalliert. Sollte es noch fehlen können wir mit Hilfe vomn zypper das dieses Paket einfach nach installieren. 

 # zypper install gpg2
 $ gpg2 --version
gpg (GnuPG) 2.2.5
libgcrypt 1.8.2
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <https://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

Home: /home/django/.gnupg
Supported algorithms:
Pubkey: RSA, ELG, DSA, ECDH, ECDSA, EDDSA
Cipher: IDEA, 3DES, CAST5, BLOWFISH, AES, AES192, AES256, TWOFISH,
        CAMELLIA128, CAMELLIA192, CAMELLIA256
Hash: SHA1, RIPEMD160, SHA256, SHA384, SHA512, SHA224
Compression: Uncompressed, ZIP, ZLIB, BZIP2

Anwendungsfälle - Software

Nitrokey Start und GnuPG

Da es sich bei der Chipkarte des Nitrokey Start um eine standardkompatible OpenPGP-Karte handelt, kann der Kryptostick mit Hilfe von GnuPG verwaltet werden.

Alle Sicherheitsfunktionen wie z.B. das Erzeugen/Speichern von PGP-Schlüsseln, das Verschlüsseln/Entschlüsseln einer Datei, das Signieren einer Nachricht, die auf der Hardware ausgeführt werden, können mit Hilfe des Befehls gpg bzw. gpg2 gesteuert werden.

card-status

Mit der Option card-status können wir uns mit dem Befehl gpg --card-status den Kartenstatus ausgeben lassen. 

 $ gpg2 --card-status
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-43243711) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: rsa2048 rsa2048 rsa2048
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

Die einzelnen Datenfelder haben hierbei folgende Bedeutung:

Datenfeld Beschreibung
Application ID Individuelle (unique) KartenID, diese beinhaltet:
° den Kartentyp
° die Version der Spezifikation
° den Hersteller und
° die Seriennummer des Cryptosticks
Diese Application ID ist einmalig und bei jeder Karte anders.
Version verwendete OpenPGP Version
Manufacturer Hersteller der Karte
Serial number Seriennummer der Karte, die vom Hersteller vergeben wurde.
Name of cardholder Vorname und Nachname des Karteninhabers ( Es sind hier derzeit nur reines ASCII erlaubt, also keine deutschen Umlaute). Dieses Feld wird von GPG nicht verwendet.
Language prefs Gewählte/bevorzugte Sprache (Muttersprache) des Karteninhabers. Dieses Feld wird von GPG nicht verwendet.
Sex Geschlecht des Karteninhabers.: (Männlich (M), Weiblich (F) oder Leerzeichen)
URL of public key Angabe einer URL, mit der der public-key mit Hilfe des Befehls fetch unter gpg --edit-card auf die Karte geladen werden kann.
Login data Bei diesem Feld kann der Account-Name des Karteninhabers abgelegt werden, der bei Anmeldeversuchen genutzt werden kann. GPG führt hier keinerlei Abgleiche zwischen diesem Namen und dem Namen der in einem Schlüssel angegeben und verwendet wird durch!
Signature PIN Hier kann über die beiden Schalter zwingend und nicht zwingend eingestellt werden, ob bei jedem Signatur-Vorgang die PIN abgefragt werden soll, oder nicht. Bei der Option nicht zwingend kann GPG die PIN zwischenspeichern, solange der Nitrokey-Stick angesteckt bleibt.
Key attributes Angaben über Art und Umfang der hinterlegten Schlüssel
Max. PIN lengths Maximale Länge der einzelnen PINs, kann nicht verändert werden!
PIN retry counter Zähler für die verbleibenden Versuche zur Eingabe der richtigen PIN. Der max. Zählwert von 3 wird bei jeder Falscheingabe um eins herunter gesetzt. Sobald die richtige Admin-PIN eingegeben wurde, wir der max. Wert von 3 wieder zurück gesetzt. Die beiden ersten Werte (von links gesehen) werden für die User-PIN verwendet. GPG stellt hierbei sicher, dass beide werde synchronisiert werden. Der zweite (mittlere) Wert wird lediglich für Besonderheiten aus dem ISO-Standard 7816 (https://de.wikipedia.org/wiki/ISO_7816) verwendet. Der dritte (rechte) Wert wird als Fehlversuchszähler für die Admin_PIN verwendet.
Signature counter Zähler der generierten Signaturen bzw. Signaturvorgänge mit der Karte. Der Zähler kann nicht manipuliert werden und wird lediglich zurückgesetzt, sobald ein neuer Signatur-Schlüssel erzeugt oder auf die Karte geladen wird.
Signature key Signatur-Schlüssel (primärer OpenPGP-Schlüssel)
created Datum und Uhrzeit an dem der Schlüssel erzeugt wurde
Encryption key Entschlüsselungs-Schlüssel (Unterschlüssel des primären (Signatur-)Schlüssels.
created Datum und Uhrzeit an dem der Schlüssel erzeugt wurde
Authentication key Authentifizierung-Schlüssel (Unterschlüssel des primären (Signatur-)Schlüssels.
created Datum und Uhrzeit an dem der Schlüssel erzeugt wurde
General key info Diese primäre User ID wird angezeigt, sobald ein entsprechender öffentlicher Schlüssel (public-key) verfügbar ist.

card-edit

Mit Hilfe des Befehls gpg --card-edit haben wir entsprechend umfangreiche Zugriffs-, Erstellungs- und Änderungsoptionen auf die Daten und das Schlüsselmaterial, welches auf der Smartcard gespeichert wurden und werden. Viele hilfreiche Informationen zum Umgang mit den Befehlen die uns das Programm gpg bietet, findet man in der zugehörigen Dokumentation auf der Projektseite von https://www.gnupg.org/. 

 $ gpg --card-edit
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: rsa2048 rsa2048 rsa2048
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

gpg/card>
User-Befehle

Mit Hilfe des Befehls help können wir uns anzeigen lassen, welche Optionen im jeweiligen Modus Benutzer oder Admin zur Verfügung stehen. 

gpg/card> help
quit           quit this menu
admin          show admin commands
help           show this help
list           list all available data
fetch          fetch the key specified in the card URL
passwd         menu to change or unblock the PIN
verify         verify the PIN and list all data
unblock        unblock the PIN using a Reset Code
Admin-Befehle

Mit dem Befehl admin können wir in den Admin-Modus/-Bereich wechseln und auch dort alle Befehle mit Hilfe von help anzeigen lassen. 

gpg/card> admin
Admin commands are allowed
gpg/card> help
quit           quit this menu
admin          show admin commands
help           show this help
list           list all available data
name           change card holder's name
url            change URL to retrieve key
fetch          fetch the key specified in the card URL
login          change the login name
lang           change the language preferences
sex            change card holder's sex
cafpr          change a CA fingerprint
forcesig       toggle the signature force PIN flag
generate       generate new keys
passwd         menu to change or unblock the PIN
verify         verify the PIN and list all data
unblock        unblock the PIN using a Reset Code
factory-reset  destroy all keys and data

RSA-Schlüssel generieren

Wir wollen uns nun einen neuen PGP-Schlüssel in der SmartCard erzeugen und rufen hierzu den Befehl generate auf. Der Nitrokey Start unterstützt RSA-Schlüssellängen von 1024 und maximal von 2048!

Mit Hinblick auf die möglichen Unsicherheiten im Bezug auf die RSA-Schlüssellänge werden wir uns später noch eingehend mit der Erstellung eines ED25519 beschäftigen!

Erst einmal befassen wir uns mit der Erzeugung eines RSA-Schlüsselpaaares. Wir werden dabei nun menügeführt durch eine Reihe von Standardfragen geführt, welche alle relevante Daten abfragen, die zur Generierung des Hauptschlüssels wie auch der Unterschlüssel die für die Aufgaben Signatur, Verschlüsselung und Authentifizierung benötigt werden. Hilfreiche Informationen zur Schlüsselerzeugung auf dem Kryptostick findet man in der offiziellen Doku auf der Nitrokey Webseite. 

 $ gpg --card-edit
 gpg/card> admin
Admin commands are allowed
 gpg/card> generate
Admin commands are allowed

gpg/card> generate
Make off-card backup of encryption key? (Y/n) n

Please note that the factory settings of the PINs are
   PIN = '123456'     Admin PIN = '12345678'
You should change them using the command --change-pin

Please specify how long the key should be valid.
         0 = key does not expire
      <n>  = key expires in n days
      <n>w = key expires in n weeks
      <n>m = key expires in n months
      <n>y = key expires in n years
Key is valid for? (0) 
Key does not expire at all
Is this correct? (y/N) y

GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.

Real name: Django aka [BOfH]
Email address: secmail@nausch.org
Comment: Bastard Operator from Hell
You selected this USER-ID:
    "Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>"

Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? o

Nun wird auf der Karte der gewählte Schlüssel erzeugt.

Die Erzeugung eines Schlüssels mit einer Länge von 2048 dauert ca. 5 Minuten, also keinesfalls den Nitrokey Start abziehen oder die Generierung abbrechen! Während der Erzeugung der Schlüssel leuchtet die rote LED im Stick. 

gpg: key 2E22436430385B49 marked as ultimately trusted
gpg: revocation certificate stored as '/home/django/.gnupg/openpgp-revocs.d/E65B2BDF79A2E2E4C28F6E062E22436430385B49.rev'
public and secret key created and signed.

gpg/card> quit
pub   rsa2048 2020-08-04 [SC]
      E65B2BDF79A2E2E4C28F6E062E22436430385B49
uid                      Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>
sub   rsa2048 2020-08-04 [A]
sub   rsa2048 2020-08-04 [E]

ED25519-Schlüssel generieren

In dem Artikel Nitrokey Start unterstützt elliptische Kurven (ECC) wird sehr ausführlich das Zusammenspiel des Nitrokey Start und ECC beschrieben.

Damit auf einem Nitrokey Start Schlüssel auf Basis elliptischer Kurven generiert werden können, muss dieser mindestens die Firmware Version 1.2 verfügen. Dies kontrolliert man am einfachsten mi Folgendem Befehl. 

 $ gpg2 --card-status | grep Reader
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00

Ferner muss auf dem Rechner, an dem der Stick angesteckt und administriert werden soll, GnuPG in Version 2.1.16 oder höher installiert sein. Bei open SUSE leap 15.2 ist dies kein Problem da aktuell1) die Version 2.2.5 bereitgestellt wird. Bei Bedarf können wir die Version z.B. wie folgt abfragen. 

 $ gpg2 --version | grep gpg
gpg (GnuPG) 2.2.5

Nun werden wir uns Schlüsselpaar auf Basis elliptischer Kurven auf dem Nitrokey Start generieren. Bevor wir die eigentlichen ED25519-Schlüssel generieren können, müssen wir unseren Stick erst einmal von den vorbelegten RSA-Schlüssel auf ECC-Schlüssel umstellen. Welcher Typ eingestellt ist können wir mit den Befehl gpg2 –card-status erfragen; die definierten Werte finden wir dann beim Punkt Key attributes. 

 $ gpg2 --card-status | grep Key\ attributes
Key attributes ...: rsa2048 rsa2048 rsa2048

Zum Ändern der Vorgabewerte benutzen wir die Option --card-edit beim Befehl gpg2. 

 $ gpg2 --card-edit 
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: rsa2048 rsa2048 rsa2048
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

gpg/card>

Im Admin-Bereich finden wir den Befehl key-attr mit Hilfe dessen wir die Definition des Schlüsseltyps definieren können. Wir wechseln also erst einmal in den Admin Bereich. 

gpg/card> admin
Admin commands are allowed

Hier rufen wir dann den Befehl key-attr auf. 

gpg/card> key-attr

Im folgenden ändern wir dann für die drei (Unterschlüssel) die Schlüsselart von ECC und bei der Frage nach der elliptischer Kurve wählen wir dann die Option Curve 25519. 

Changing card key attribute for: Signature key
Please select what kind of key you want:
   (1) RSA
   (2) ECC
Your selection? 2
Please select which elliptic curve you want:
   (1) Curve 25519
   (4) NIST P-384
Your selection? 1
The card will now be re-configured to generate a key of type: ed25519
Note: There is no guarantee that the card supports the requested size.
      If the key generation does not succeed, please check the
      documentation of your card to see what sizes are allowed.
Changing card key attribute for: Encryption key
Please select what kind of key you want:
   (1) RSA
   (2) ECC
Your selection? 2
Please select which elliptic curve you want:
   (1) Curve 25519
   (4) NIST P-384
Your selection? 1
The card will now be re-configured to generate a key of type: cv25519
Changing card key attribute for: Authentication key
Please select what kind of key you want:
   (1) RSA
   (2) ECC
Your selection? 2
Please select which elliptic curve you want:
   (1) Curve 25519
   (4) NIST P-384
Your selection? 1
The card will now be re-configured to generate a key of type: ed25519

gpg/card>

Zum Schluss verlassen wir das Programm gpg2 mit quit. 

gpg/card> quit

Fragen wir nun erneut mit den Befehl gpg2 --card-status welcher Schlüssel-Typ eingestellt ist, finden wir unsere geänderten Werte. 

 $ gpg2 --card-status | grep Key\ attributes
Key attributes ...: ed25519 cv25519 ed25519

Nun erstellen wir uns unsere gewünschten Schlüssel auf der SmartCard der Nitrokey Start. Wie schon beim Gernerieren der RSA-Schlüssel werden wir dabei menügeführt durch eine Reihe von Standardfragen gelost, welche alle relevante Daten abfragen, die zur Generierung des Hauptschlüssels wie auch der Unterschlüssel die für die Aufgaben Signatur, Verschlüsselung und Authentifizierung benötigt werden. 

 $ gpg2 --card-edit 
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: ed25519 cv25519 ed25519
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 0
Signature key ....: [none]
Encryption key....: [none]
Authentication key: [none]
General key info..: [none]

gpg/card>

Die Schlüsselgenerierung erfolgt im Adminmenü, in welches wir nun erst einmal wechseln werden. 

gpg/card> admin
Admin commands are allowed

Die Erzeugung der Schlüssel erfolgt wie immer mit dem Befehk generate. 

gpg/card> generate
Make off-card backup of encryption key? (Y/n) n

Please note that the factory settings of the PINs are
   PIN = '123456'     Admin PIN = '12345678'
You should change them using the command --change-pin

Please specify how long the key should be valid.
         0 = key does not expire
      <n>  = key expires in n days
      <n>w = key expires in n weeks
      <n>m = key expires in n months
      <n>y = key expires in n years
Key is valid for? (0) 0
Key does not expire at all
Is this correct? (y/N) y

GnuPG needs to construct a user ID to identify your key.

Real name: Django aka [BOfH]
Email address: secmail@nausch.org
Comment: Bastard Operator from Hell
You selected this USER-ID:
    "Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>"

Change (N)ame, (C)omment, (E)mail or (O)kay/(Q)uit? o
gpg: key 9308FC78386863AC marked as ultimately trusted
gpg: revocation certificate stored as '/home/django/.gnupg/openpgp-revocs.d/3E61A50347B523824132EC069308FC78386863AC.rev'
public and secret key created and signed.

Fragen wir nun den Inhalt der SmartCard mit dem Befehl verify ab, finden wir unsere gerade erstellten Schlüssel. 

gpg/card> verify 
Reader ...........: Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: ed25519 cv25519 ed25519
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 4
Signature key ....: 3E61 A503 47B5 2382 4132  EC06 9308 FC78 3868 63AC
      created ....: 2020-08-04 21:26:26
Encryption key....: FB2B D8AD 4660 EADE 0108  852D BF1E A3F7 0320 3D8A
      created ....: 2020-08-04 21:26:26
Authentication key: 9131 32BE D5AF D08E 4464  89B6 77F0 A5B2 F32A 76AE
      created ....: 2020-08-04 21:26:26
General key info..: pub  ed25519/9308FC78386863AC 2020-08-04 Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>

sec>  ed25519/9308FC78386863AC  created: 2020-08-04  expires: never     
                                card-no: FFFE 43243711
ssb>  ed25519/77F0A5B2F32A76AE  created: 2020-08-04  expires: never     
                                card-no: FFFE 43243711
ssb>  cv25519/BF1EA3F703203D8A  created: 2020-08-04  expires: never     
                                card-no: FFFE 43243711

Wir verlassen nun das Programm gpg2 wieder und werden anschließend den Stick personalisieren. 

gpg/card> quit
pub   ed25519 2020-08-04 [SC]
      3E61A50347B523824132EC069308FC78386863AC
uid                      Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>
sub   ed25519 2020-08-04 [A]
sub   cv25519 2020-08-04 [E]

privaten Schlüsselbund

Fragen wir nun den privaten Schlüsselbund ab, finden wir den gerade angelegten Schlüssel bzw. den zugehörigen Proxy-Eintrag mit dem Verweis auf den Kryptostick. Dazu verwenden wir den Befehl gpg2 --list-secret-key bzw. die Kurzform dieses Befehls gpg2 -K. 

 $ gpg2 -K
sec>  rsa2048 2020-08-04 [SC]
      E65B2BDF79A2E2E4C28F6E062E22436430385B49
      Card serial no. = FFFE 43243711
uid           [ultimate] Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>
ssb>  rsa2048 2020-08-04 [A]
ssb>  rsa2048 2020-08-04 [E]

Öffentlichen Schlüssel ausgeben

Damit wir später unseren öffentlichen Schlüssel auch weitergeben oder zu einem Keyserver hoch laden, exportieren wir diesen in eine Datei. 

$ gpg --export --armor secmail@nausch.org > secmail@nausch.org.pubkey

Diese Datei enthält unseren Schlüssel in ASCII-lesbarer Form. 

$ cat secmail@nausch.org.pubkey
secmail@nausch.org.pubkey
-----BEGIN PGP PUBLIC KEY BLOCK-----
 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=WNYT
-----END PGP PUBLIC KEY BLOCK-----

card-edit - Stick personalisieren

Zunächst wollen wir unseren Stick personalisieren, also mit den Benutzerspezifischen Daten versorgen:

Name of cardholder Vorname und Nachname des Karteninhabers (Es sind hier derzeit nur reines ASCII erlaubt, also keine deutschen Umlaute). Dieses Feld wird von GPG nicht verwendet.
Language prefs Gewählte/bevorzugte Sprache (Muttersprache) des Karteninhabers. Dieses Feld wird von GPG nicht verwendet.
Sex Geschlecht des Karteninhabers.: (Männlich (M), Weiblich (F) oder Leerzeichen)
URL of public key Angabe einer URL, mit der der public-key mit Hilfe des Befehls fetch unter gpg --edit-card auf die Karte geladen werden kann.
Login data Bei diesem Feld kann der Account-Name des Karteninhabers abgelegt werden, der bei Anmeldeversuchen genutzt werden kann. GPG führt hier keinerlei Abgleiche zwischen diesem Namen und dem Namen der in einem Schlüssel angegeben und verwendet wird durch!

Zum Ändern dieser Daten müssen wir nach der Anmeldung an der Karte mit dem Befehl adminin den Admin Bereich wechseln. 

 $ gpg --card-edit
gpg: detected reader `Nitrokey Nitrokey Start (FSIJ-1.2.10-14081967) 00 00'
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: [not set]
Language prefs ...: [not set]
Sex ..............: unspecified
URL of public key : [not set]
Login data .......: [not set]
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: ed25519 cv25519 ed25519
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 17
Signature key ....: B9D7 123A 1FEF B68D B901  937C 4F5A E805 485F 5308
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
Encryption key....: 57E6 DB7D 7A1C 5CA8 5373  C448 499C 2669 B5F5 7A76
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
Authentication key: 40CB FA55 DC16 F513 B5F8  7F9C 79BA 5416 C05A DFEB
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
General key info..: [none]

gpg/card> 
 gpg/card> admin
Admin commands are allowed

Wir ändern zunächst den Namen des Karteninhabers Name of cardholder: 

 gpg/card> name
Cardholder's surname: Nausch
Cardholder's given name: Michael

Als nächstes definieren wir die Sprache des Kartenbenutzers: 

 gpg/card> lang
Language preferences: de

Im nächsten Schritt setzen wir das Geschlecht des Karteninhabers: 

 gpg/card> sex
Sex ((M)ale, (F)emale or space): m

Nun setzen wir noch den Anmelde-/Loginnamen entsprechend unserer Umgebung: 

 gpg/card> login
Login data (account name): django

Zu guter Letzt setzen wir nun die URL, von der der public-key mit Hilfe des Befehls fetch unter gpg --edit-card auf die Karte geladen werden kann. 

 gpg/card> url
URL to retrieve public key: https://keys.openpgp.org/search?q=get&search=0x074ECF6150A6BFED

Somit ergeben sich folgende benutzerindividuellen Daten auf der Karte: 

 gpg/card> verify 
Application ID ...: D276000124010200FFFE140819670000
Version ..........: 2.0
Manufacturer .....: unmanaged S/N range
Serial number ....: 14081967
Name of cardholder: Michael Nausch
Language prefs ...: de
Sex ..............: male
URL of public key : [not set]
Login data .......: django
Signature PIN ....: forced
Key attributes ...: 2048R 2048R 2048R
Max. PIN lengths .: 127 127 127
PIN retry counter : 3 3 3
Signature counter : 4
Signature key ....: B9D7 123A 1FEF B68D B901  937C 4F5A E805 485F 5308
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
Encryption key....: 57E6 DB7D 7A1C 5CA8 5373  C448 499C 2669 B5F5 7A76
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
Authentication key: 40CB FA55 DC16 F513 B5F8  7F9C 79BA 5416 C05A DFEB
      created ....: 2020-08-04 21:25:33
General key info..: [none]

Nun können wir die Erstinitialisierung abschliessen und den Einstellungsdialog mit dem Befehl quit verlassen. 

 gpg/card> quit

change-pin

WICHTIG: Unbedingt vor dem ersten Ändern der PINs ist es notwendig, erst einmal Schlüssel zu generieren bzw. zu importieren! Denn sonst schlägt das Ändern der Benutzer-PIN fehl, bzw. wird die Benutzer-PIN beim Überschreiben von Schlüsseln auf den Default-Wert von 123456 zurückgesetzt. Die Default-PIN für den Admin lautet 12345678.

Es ist sehr wichtig dass als erstes die Admin-PIN und dann erst im Anschluss die Nutzer-PIN geändert wird! Denn sonst der admin-less mode aktiviert!

Mit Hilfe des Befehls gpg --change-pin können wir die Benutzer- und die Admin-PIN, wie auch die PIN zum Zurücksetzen der Benutzer-PIN, ändern.

Die Benutzer-PIN (Menüpunkt 1) wird benötigt für den täglichen Betrieb wie z.B. zum Entsperren des Token, oder zum Signieren und Verschlüsseln. Die Mindestlänge für den User-Pin beträgt 6 Zeichen.

Die Admin-PIN (Menüpunkt 3) wird für die Karten-/Token-Verwaltung verwendet, so z.B. für das Laden von Schlüsseln auf den Krypto-Stick, das Erzeugen von Schlüsseln oder das Ändern von Informationen wie die Inhaberdaten auf der Karte. Die Mindestlänge für die Admin-PIN beträgt 8 Zeichen.

Wird die Benutzer-PIN 3x falsch eingeben, wird die Karte gesperrt und kann dann nur mit der Admin-PIN oder dem Reset-Code zurückgesetzt werden. Wenn Sie den falschen Admin-Pin dreimal eingeben, wird die Karte unbrauchbar und kann dann lediglich mit einem Factory-Reset (Verlußt aller Kartendaten!) zurück gesetzt werden!

Ferner ist darauf zu achten, dass zunächst die Admin-PIN und erst dann die Nutzer-PIN geändert. Ansonsten wird nämlich der admin-less mode aktiviert.

Die Reset-PIN (Menüpunkt 4) kann nur zum Zurücksetzen der Benutzer-PIN verwendet werden. Die Mindestlänge für den Reset-Code beträgt 8 Zeichen. Der Reset-Code Fehlerzähler kann wiederum mit der Admin-PIN zurückgesetzt werden. Wird nach zweimaliger Falscheingabe der Benutzer- wie auch der Admin-PIN und dann die richtige PIN eingeben, wird der Fehlerzähler zurückgesetzt.

Worin besteht nun aber der genaue Unterschied zwischen dem Reset-Code und der Admin-PIN? Möchte man in einer Organisation Nitrokey Start an seine Mitarbeiter ausgeben, werden bestimmte Daten, wie z.B. Namen, die Public Key URL oder auch das erzeugte Schlüsselmaterial zentral vorgegeben. Da der Benutzer selbst diese Daten nicht verändern können soll, wird dieser auch nicht Kenntnis von der Admin-PIN haben. Sperrt sich nun der Mitarbeiter aus, weil er die Benutzer-PIN 3x falsch eingegeben hat, kann der Neutzer natürlich nicht die Admin-PIN eingeben, da er diese nicht kennt. Hier kommt nun der Reset-Code ins Spiel. Mit Hilfe dieses Codes kann der Benutzer nun die Benutzer-PIN zurücksetzen. 

 $ gpg --change-pin
gpg: OpenPGP Karte Nr. D276000124010200FFFE432437110000 erkannt

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Ihre Auswahl?

Wir ändern also zu erste die Admin-PIN durch Auswahl des Menüpunkts 3 aus und erst anschliessend die Benutzer-PIN mit 1. Wir werden dann nach der aktuellen PIN gefragt und müssen die neue PIN 2x eingeben zum Abändern.

Bild: PIN-Eingabedialog beim Abändern der Benutzer-/Admin-PIN 

gpg/card> passwd
gpg: OpenPGP card no. D276000124010200FFFE432437110000 detected

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Your selection? 3
gpg: 3 Admin PIN attempts remaining before card is permanently locked

Please enter the Admin PIN
                 
New Admin PIN
                     
New Admin PIN
PIN changed.     

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Your selection? 1

Please enter the PIN
           
New PIN
               
New PIN
PIN changed.     

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Your selection? 4
gpg: 3 Admin PIN attempts remaining before card is permanently locked

Please enter the Admin PIN
                 
New Reset Code
               
New Reset Code
gpg: Reset Code is too short; minimum length is 8
Error setting the Reset Code: bad passphrase

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Your selection? q

gpg/card> quit

Verschlüsseln und entschlüsseln

Nun werden wir kurz einmal testen, ob wir mit Hilfe der Hardware-Schlüssel-Karte eine Datei ver- und wieder entschlüsseln können.

  1. Zunächst Wir legen uns erst einmal ein beliebiges Testdokument an. 
     $ cat /etc/os-release > testdatei.txt

    Die Datei hat nun folgenden Inhalt: 

     $ cat testdatei.txt
    NAME="openSUSE Leap"
VERSION="15.2"
ID="opensuse-leap"
ID_LIKE="suse opensuse"
VERSION_ID="15.2"
PRETTY_NAME="openSUSE Leap 15.2"
ANSI_COLOR="0;32"
CPE_NAME="cpe:/o:opensuse:leap:15.2"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.opensuse.org"
HOME_URL="https://www.opensuse.org/"
  2. Nun verschlüsseln wir dieses Textdokument: 
     $ gpg2 -o testdatei.txt.pgp -a -r secmail@nausch.org -e testdatei.txt
    gpg: BF1EA3F703203D8A: There is no assurance this key belongs to the named user
sub  cv25519/BF1EA3F703203D8A 2018-11-27 Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>
 Primary key fingerprint: 3E61 A503 47B5 2382 4132  EC06 9308 FC78 3868 63AC
      Subkey fingerprint: FB2B D8AD 4660 EADE 0108  852D BF1E A3F7 0320 3D8A

It is NOT certain that the key belongs to the person named
in the user ID.  If you *really* know what you are doing,
you may answer the next question with yes.

Use this key anyway? (y/N)

    Wir haben also nun zwei Dokumente auf der Platte liegen. 

     $ ll testdatei.txt*
    -rw-r--r-- 1 django users 265  4. Aug 20:02 testdatei.txt
-rw-r--r-- 1 django users 525  4. Aug 20:23 testdatei.txt.pgp

    Die Datei testdatei.txt.pgp können wir nun soweit nicht mehr lesen. 

     $ cat testdatei.txt.pgp
    -----BEGIN PGP MESSAGE-----

hF4Dvx6j9wMgPYoSAQdAhvFZiNZWBjduajM7OWUr2yM2KC9jfzgvd0SEHael4zUw
XXie4+DZ25g7urXNBfnbwiHOw3z5j8P3vcblM8rpzB/u6+DmbZFFkiY6H5cVsCcs
0sAxARxA2p4YtPLOKyfGmxHifk6JqM19iUk2mht1MM2WqNtYUDLXKtos/2a4l+Xa
SPBwdilxMkMQ+jEfNI8t66a2FXcqucjrXPXhKiyZK8C+EJQyLZAbml5W00UKJZHI
lXQHfh1HCU+h1aOtmHM0kQSzOMprXRiEgyrrlG1ab5lZKMeIo7V7jwkQCOafs+PO
SXUm1Hq4KPwuPDsGjQ3sQo7ErQZFsiVrSWD67lXqtqNhg8a/0diRdSayYgQcAX1F
Rj1weIqZroiOvBW/9tY7vNCHS13pMNyZknZBFp7Gx36YqCnWGLkX/0BXvB0KTrMz
AQeUjQ==
=9ebq
-----END PGP MESSAGE-----
  3. Nun entschlüsseln wir unser Dokument wieder.
     $ gpg2 --decrypt testdatei.txt.pgp > testdatei-entschlüsselt.txt
    gpg: encrypted with 256-bit ECDH key, ID BF1EA3F703203D8A, created 2018-11-27
      "Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>"

    Bild: Bildschirmhardcopy der gpg-keyentry Abfrage Den Inhalt dieser Datei können wir nun nach erfolgter Entschlüsselung natürlich wieder lesen. 

     $ cat testdatei-entschlüsselt.txt
    NAME="openSUSE Leap"
VERSION="15.2"
ID="opensuse-leap"
ID_LIKE="suse opensuse"
VERSION_ID="15.2"
PRETTY_NAME="openSUSE Leap 15.2"
ANSI_COLOR="0;32"
CPE_NAME="cpe:/o:opensuse:leap:15.2"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.opensuse.org"
HOME_URL="https://www.opensuse.org/"

Signieren

Nun werden wir kurz einmal testen, ob wir mit Hilfe der Hardware-Schlüssel-Karte eine Datei signieren und die Signatur auch wieder prüfen können.

  1. Zunächst Wir legen uns erst einmal ein beliebiges Testdokument an. 
     $ date > textdatei.txt

    Die Datei hat nun folgenden Inhalt: 

     $ cat textdatei.txt
    Di 4. Aug 20:34:27 CEST 2020
  2. Nun signieren wir dieses Textdokument: 
     $ gpg --sign textdatei.txt

    Bild: Bildschirmhardcopy der gpg-keyentry Abfrage Wir haben also nun zwei Dokumente auf der Platte liegen. 

     $ ll textdatei.txt*
    -rw-r--r-- 1 django users  29  4. Aug 20:57 textdatei.txt
-rw-r--r-- 1 django users 177  4. Aug 20:57 textdatei.txt.gpg

    Die Datei textdatei.txt.pgp können wir nun soweit nicht mehr lesen. 

     $ cat textdatei.txt.gpg
    ������!6��O�EF���5I�%�%)�%��z%%��W�d*��)8��+X��[+8��yF\�,b �b�,v�K�ݷ*79��a����2���S&�����Gq��}���o������u��Ȗ_�Wu_����&����y��G�P�z����ۙ��(;xn��4

    Die Datei beinhaltet die Signatur zu unserer Datei, also entsprechender Zahlensalat. 

     $ file textdatei.txt.gpg
    textdatei.txt.gpg: data

    Dieses Vorgehen macht jedoch nur Sinn, wenn mit der Option --encrypt gleichzeitig die Datei verschlüsselt werden soll. Wir signieren nun die Datei mit dem privat-key und verschlüsseln die Datei mit dem public-key unseres eigenen Schlüssels auf dem Nitrokey Start. So kann die Datei nur von uns selbst wieder aufgemacht werden, sofern man im Besitz des Nitrokey Start und der zugehörigen PIN ist! 

     $ gpg: BF1EA3F703203D8A: There is no assurance this key belongs to the named user
sub  cv25519/BF1EA3F703203D8A 2018-11-27 Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>
 Primary key fingerprint: 3E61 A503 47B5 2382 4132  EC06 9308 FC78 3868 63AC
      Subkey fingerprint: FB2B D8AD 4660 EADE 0108  852D BF1E A3F7 0320 3D8A

It is NOT certain that the key belongs to the person named
in the user ID.  If you *really* know what you are doing,
you may answer the next question with yes.

Use this key anyway? (y/N)

    Bild: Bildschirmhardcopy der gpg-keyentry Abfrage Wir haben nunmehr eine neue verschlüsselte und signierte Datei. 

     $ file textdatei.txt.gpg

    Im nun folgendem Beispiel signieren wir unsere Datei und konvertieren sie so, dass wir sie einfach per eMail verschicken können. Hierzu nutzen wir die Option --armor. 

     $ gpg --sign --armor textdatei.txt

    Bild: Bildschirmhardcopy der gpg-keyentry Abfrage Nun können wir uns die erstellte signierte Datei ansehen. 

     $ cat textdatei.txt.asc
    -----BEGIN PGP MESSAGE-----

owGbwMvMwCE2meNPhUVG8hrGNQZJvCWpFSUpiSWpmXolFSXxmhs2uWQqmOgpOJam
KxgZWJmaWxkZKzi7BocAeUYGXB2lLAxiHAyyYoosdolLmd23Kjc5Gr1hg5nIygQy
gYGLUwAmon6JkWHXDc+AWrfjeyokWNeoLrqruH9DfsNrPi7hRWdz9smcem/MyPCy
4YL17MjAT/Vm/NVllzI/Hphm4Kptt2rRI9FMm3LN97wA
=BXv/
-----END PGP MESSAGE-----

    Soll die Originaldatei zusammen mit der Signatur in der erzeugten Datei stehen, so verwendet man die Option –-clearsign. 

     $ gpg --clearsign --armor textdatei.txt

    Bild: Bildschirmhardcopy der gpg-keyentry Abfrage Die erzeugte Testdatei.asc enthält dann sowohl den Originaltext, wie auch die Dateisignatur: 

     $ cat textdatei.txt.asc
    -----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA256

Di 4. Aug 20:57:23 CEST 2020
-----BEGIN PGP SIGNATURE-----

iHUEARYIAB0WIQQ+YaUDR7UjgkEy7AaTCPx4OGhjrAUCXymw/AAKCRCTCPx4OGhj
rBwEAP0dZtolkQCmLYuccDEjTWVK/Pa8we40nHyJ+SZgmxVlcQD/YT/H/X25TADr
eR1Z/bLn3y61laBbGLhOaElPSNtJfQ0=
=76rm
-----END PGP SIGNATURE-----

    Mit gpg -–verify können wir die Signatur der Datei überprüfen: 

     $ gpg --verify textdatei.txt.asc
    gpg: Signature made Di 04 Aug 2020 21:03:24 CEST
gpg:                using EDDSA key 3E61A50347B523824132EC069308FC78386863AC
gpg: Good signature from "Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>" [unknown]
gpg: WARNING: This key is not certified with a trusted signature!
gpg:          There is no indication that the signature belongs to the owner.
Primary key fingerprint: 3E61 A503 47B5 2382 4132  EC06 9308 FC78 3868 63AC
gpg: WARNING: not a detached signature; file 'textdatei.txt' was NOT verified!Wir verändern nun zu Testzwecken den Inhalt der Testdatei, in dem wir den Text verfälschen. (**''2099''** als Jahresangabe) <code> $ vim textdatei.txt.asc
    -----BEGIN PGP SIGNED MESSAGE-----
Hash: SHA256

Di 4. Aug 20:57:23 CEST 2099
-----BEGIN PGP SIGNATURE-----

iHUEARYIAB0WIQQ+YaUDR7UjgkEy7AaTCPx4OGhjrAUCXymw/AAKCRCTCPx4OGhj
rBwEAP0dZtolkQCmLYuccDEjTWVK/Pa8we40nHyJ+SZgmxVlcQD/YT/H/X25TADr
eR1Z/bLn3y61laBbGLhOaElPSNtJfQ0=
=76rm
-----END PGP SIGNATURE-----

    Nun überprüfen wir die Signatur der Testdatei, was natürlich postwendend als BAD signature angeprangert wird. 

     $ gpg --verify textdatei.txt.asc
    gpg: Signature made Di 04 Aug 2020 21:03:24 CEST
gpg:                using EDDSA key 3E61A50347B523824132EC069308FC78386863AC
gpg: BAD signature from "Django aka [BOfH] (Bastard Operator from Hell) <secmail@nausch.org>" [unknown]

Nitrokey Start und Thunderbird

Nachdem wir nun unsere Schlüssel auf dem Kryptografie-Stick erstellt haben, wollen wir diesen nun verwenden um bei Thunderbird unsere elektronische Kommunikation per eMail abzusichern. Für die Unterstützung der PGP-Schlüssel installieren wir uns über das Menü von Thunderbird das add-on Enigmail von https://addons.thunderbird.net.

Schlüssel einem Konto zuweisen

Damit wir unser Kryptodevice unter Thunderbird nutzen können müssen wir erst einmal den Schlüssel dem betreffenden Konto zuweisen. Über das Menü wählen wir den Punkt Konten-Einstellungen aus.

Bild: Thunderbird - Menüpunkt Konten-Einstellungen

Beim passenden Konto wählen wir dann die Option OpenPGP-Sicherheit aus.

Bild: Thunderbird - Menüpunkt OpenPGP-Sicherheit

Hier wählen wir nun den Schlüssel aus, den wir zuvor erstellt und auf die SmartCard des Kryptostick Start verschoben hatten.

Bild: Thunderbird - Auswahl des Schlüssels auf dem Kryptostick.

eMail signieren

Nun erstellen wir eine Testnachricht und wählen die Option Signieren aus.

Bild: Thunderbird - Erstellen einer neuen Nachricht.

Sobald wir nun eine Nachricht verschicken die signiert werden soll, wird vor dem Versand die PIN abgefragt und die Nachricht mit dem Signatur-Unterschlüssel unterschrieben.

Bild: Thunderbird - PIN-Abfrgae beim Signieren und Versenden einer Nachricht.

eMail entschlüsseln

Bekommen wir nun eine verschlüsselte Nachricht, die mit dem öffentlichen Schlüssel unseres Schlüssels der sich auf dem Nitrokey Start befindet, benötigen wir natürlich zum Entschlüsseln unseren Kryptostick. Falls der Stick noch nicht angesteckt wurde, werden wir entsprechend aufgefordert dies nachzuholen.

Bild: Thunderbird - Zum Entschlüsseln einer Nachricht ist der Stick anzustecken.

Sobald wir eine verschlüsselte Nachricht öffnen, werden wir nach der PIN gefragt, damit der Schlüssel zum Entschlüsseln auf der SmartCard freigeschalten werden kann.

Bild: Thunderbird - PIN-Abfrgae beim Signieren und Versenden einer Nachricht.

Haben wir die PIN richtig eingegeben, wird die entschlüsselte Nachricht angezeigt.

Bild: Thunderbird - Anzeige der entschlüsselten Nachricht

Über das Schlosssymbol in der Nachricht können wir uns Details zu den Enigmail-Sicherheitsinformationen anzeigen lassen.

Bild: Thunderbird - Anzeige der Enigmail-Sicherheitsinformationen der entschlüsselten Nachricht

Nitrokey Start und Secure Shell

Ob man in Zeiten von Überwachungsphantasten in Unternehmen und vor allem auch bei einer NSA oder BND, noch RSA-Schlüssel einsetzen kann und mag, muss natürlich jeder Admin für sich selbst entscheiden.

Der Sicherheitsguru Bruce Schneier hat in seinem Blog hierzu eine eindeutige Aussage getätigt:

„On the crypto bits in your guardian piece, I found especially interesting that you suggest classic discrete log crypto over ecc. I want to ask if you could elaborate more on that.“ I no longer trust the constants. I believe the NSA has manipulated them through their relationships with industry.

EED25519 ist ein Elliptic Curve Signature Schema, welches beste Sicherheit bei vertretbaren Aufwand verspricht, als ECDSA oder DSA dies der Fall ist. Zur Auswahl sicherer kryptografischer Kurven bei der Elliptic-Curve Cryptography findet man auf der Seite hier hilfreiche Erklärungen und eine Gegenüberstellung der möglichen verschiedenen Alternativen.

Auf RSA Schlüssel muss man aber nicht mehr zwingend zurückgreifen, stehen doch aktuellere und zeitgemäßere Cipher, MACs, Schlüssel Typen und Key Exchange Algorithmen zur Verfügung. Als Alternative zu einem RSA-Keys haben wir uns bereits im Abschnitt Nitrokey Start und GnuPG - ED25519-Schlüssel generieren Schlüsselmaterial auf Basis elliptischer Kurven erstellt, unter anderem auch einen Authentication Key erstellt. Diesen Schlüssel wollen wir nun auch zur Serveradministration verwenden.

SSH Client vorbereiten

Damit wir beim Verbindungsaufbau auf den Authentication Key zugreifen können, müssen wir unseren Client entsprechend vorbereiten.

Hierzu aktivieren wir zunächst die Option enable-ssh-support in der Konfigurationsdatei ~/.gnupg/gpg-agent.conf des GPG-Agenten. 

 $ vim ~/.gnupg/gpg-agent.conf
~/.gnupg/gpg-agent.conf
# File re-created by pEp
# See backup in '/home/django/.gnupg/gpg-agent.conf.1.pep.bkp'
 
# File re-created by pEp
# See backup in '/home/django/.gnupg/gpg-agent.conf.0.pep.bkp'
 
default-cache-ttl 300
max-cache-ttl 999999
 
# Django : 2020-08-05
#          SSH-Unterstützung beim gnupg-agent aktiviert 
enable-ssh-support

Anschließend müssen wir noch die Datei ~/.bashrc erweitern, damit der SSH_AUTH_SOCK für den Zugriff des SSH-Schlüssels auf dem Nitrokey Start genutzt werden kann. 

 $ vim ~/.bashrc
~/.bashrc
# .bashrc
 
# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi
 
# User specific environment
PATH="$HOME/.local/bin:$HOME/bin:$PATH"
export PATH
 
# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=
 
# User specific aliases and functions
 
# Django : 2020-08-05
#          Definition des SSH_AUTH_SOCK für den Zugriff des SSH-Schlüssels auf dem Nitrokey Start
unset SSH_AGENT_PID
        if [ "${gnupg_SSH_AUTH_SOCK_by:-0}" -ne $$ ]; then
        export SSH_AUTH_SOCK="$(gpgconf --list-dirs agent-ssh-socket)"
fi

Damit unsere Änderungen aktiv werden, müssen wir nun zum Schluss noch den pgp-agent restarten bzw. einen Neustart des Clients erwirken. Der Einfachheit halber für den pragmatischen weg und melden uns einmal von unserer X-Session an unserem Clientrechner ab und wieder an!

Public-Key des ED25519 SSH exportieren

Für den Zugriff auf unser Ziel-System mit Hilfe der SSH benötigen wir noch den öffentlichen Schlüssel unseres Authentication Keys, den wir nun exportieren werden. Zunächst besorgen wir uns die betreffende Schlüsselkennung des Autentication Keys, genauer gesagt die 4 letzten Zahlenreihen des nachfolgenden Aufrufs. 

 $ gpg2 --card-status | grep Authentication\ key
Authentication key: 9131 32BE D5AF D08E 4464  89B6 77F0 A5B2 F32A 76AE

In diesem Konfigurationsbeispiel ist die Schlüssel-ID des Autentication Keys also die Nummer 77F0A5B2F32A76AE.

Nun exportieren wir den öffentlichen Schlüssel und schreiben diesen in eine separate Datei. 

 $ gpg2 --export-ssh-key 77F0A5B2F32A76AE >> ~/.ssh/77F0A5B2F32A76AE.pub

Der Öffentliche Schlüssel in diesen Konfigurationsbeispiel lautet also: 

 $ cat ~/.ssh/77F0A5B2F32A76AE.pub
ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIJA+NwP2KzxqkrhKxi6JDRDUyE/ofPtiWwOb0ZjbQJW7 openpgp:0xF32A76AE

Diesen Schlüssel kopieren wir nun auf das entsprechende Zielsystem an Ort und Stelle ~/.ssh/authorized_keys. 

 $ scp ~/.ssh/77F0A5B2F32A76AE.pub zielhost.dmz.nausch.org: && ssh zielhost.dmz.nausch.org 'cat authorized_keys >> ~/.ssh/authorized_keys'

SSH-Verbindung aufbauen

Nun können wir wie gewohnt eine Verbindung zu unserem entfernten System aufbauen. 

 $ ssh zielhost.dmz.nausch.org

Da der SSH-Key zur Authentication nicht im Dateisystem liegt, sondern auf der SmartCard des Nitrokey werden wir nun nach der User-PIN gefragt, damit auf den privaten Schlüssel der Karte zugegriffen werden kann.

Bild: PIN Abfrage beim Zugriff auf den Authentication Key der SmartCard des Nitrokeys

Der entsperrte Schlüssel der SmartCard des Nitrokey Start wird nur für den Verbindungsaufbau zum Zielsystem verwendet. Bei jedem erneuten SSH-Verbindung müssen wir erneut bei angestecktem Nitrokey Start die PIN Nummer zum Entsperren eingeben!

Nitrokey Start und X.509 / S/MIME

micro-ca-tool

Vorbereitung
 $ mkdir ~/nitrokey
 $ cd  ~/nitrokey
 $ git clone https://github.com/sektioneins/micro-ca-tool.git
 $ ln -s ~/nitrokey/micro-ca-tool/micro-ca-tool ~/bin/micro-ca-tool
 $ micro-ca-tool -h
                 mmm    mm         mmmmmmm               ""#
 m   m         m"   "   ##            #     mmm    mmm     #
 #   #         #       #  #           #    #" "#  #" "#    #
 #   #   """   #       #mm#   """     #    #   #  #   #    #
 #mmm#m         "mmm" #    #          #    "#m#"  "#m#"    "mm
 #
 "               (C) 2015 SektionEins GmbH / Ben Fuhrmannek
                 https://sektioneins.com/
                 https://github.com/sektioneins/micro-ca-tool
[#] Version: 0.1

Welcome to µ-CA.
This tool will help you to perform basic tasks with your CA:
* Create CA as files
* or Create CA on a SmartCard
* or Create CA as files and store on SmartCard
* Create intermediate CA
* Sign other certificates
* Backup CA key with n-of-m scheme key sharing
* Create client certificates
* Basic SmartCard functions: Info, Read, Write, Generate keys, Reset

SECURITY NOTE: This tool handles secret keys. As such it is best to follow the 
following guidelines:
* Use this tool only on single-user and non-networked systems.
* Make sure files are stored on an encrypted filesystem only. E.g. copy this 
script to a crypto-container.
* Do not leave unencrypted private keys when done. Better encrypt them for 
backup or store them on an HSM.
* When done, unmount the encrypted filesystem.

[#] Usage: /home/django/bin/micro-ca-tool [-c <config>] [-v] [-h] [<menu> <submenu>]
[#]   -c  specify alternative config file
[#]   -v  be verbose
[#]   -h  show this help message
[#]  optional [<menu> <submenu>] directly calls a function, then exits.
PIN Setzen

Zunächst setzen wir die Admin und anschließend die User PIN. 

 $ micro-ca-tool gpg pin
                 mmm    mm         mmmmmmm               ""#
 m   m         m"   "   ##            #     mmm    mmm     #
 #   #         #       #  #           #    #" "#  #" "#    #
 #   #   """   #       #mm#   """     #    #   #  #   #    #
 #mmm#m         "mmm" #    #          #    "#m#"  "#m#"    "mm
 #
 "               (C) 2015 SektionEins GmbH / Ben Fuhrmannek
                 https://sektioneins.com/
                 https://github.com/sektioneins/micro-ca-tool
[#] Version: 0.1
gpg: OpenPGP Karte Nr. D276000124010200FFFE432438190000 erkannt

1 - change PIN
2 - unblock PIN
3 - change Admin PIN
4 - set the Reset Code
Q - quit

Ihre Auswahl?

… coming soon!

# zypper install opensc

1)
August 20