gemSpec_Krypt_V2.29.0





Elektronische Gesundheitskarte und Telematikinfrastruktur




Übergreifende Spezifikation

Verwendung kryptographischer Algorithmen in der
Telematikinfrastruktur


    
Version 2.29.0
Revision 833972
Stand Wert nicht konfiguriert
Status freigegeben
Klassifizierung öffentlich
Referenzierung gemSpec_Krypt


Dokumentinformationen

Änderungen zur Vorversion

Anpassungen des vorliegenden Dokumentes im Vergleich zur Vorversion können Sie der nachfolgenden Tabelle entnehmen.

Dokumentenhistorie

Version Datum Grund der Änderung, besondere Hinweise Bearbeitung
2.21.0 31.01.22 Einarbeitung ePA_Maintenance_21.5 und Konn_Maintenance_21.6 gematik
2.22.0 01.03.22 Einarbeitung E-Rezept_Maintenance_21.3 gematik
2.23.0 20.09.22 Einarbeitung gemSpec_Krypt_Maintenance_22.1 (neu: Kap. 2.5)
Einarbeitung Änderungsliste E-Rezept_Maintenance 22.2
gematik
2.24.0 08.12.22 Einarbeitung CI_Maintenance_22.5, Konn_Maintenance_22.5 und 22.6, 
Kap. 5.4 Typo raus, redaktionelle Anpassungen
gematik
2.25.0 14.02.23 Einarbeitung VSDM++, Maintenance_23.1 gematik
2.26.0 09.03.23 Einarbeitung Konn_Maintenance_23.0 gematik
2.27.0 14.04.23 Einarbeitung Konn_Maintenance_23.1 gematik
2.28.0 09.06.23 Einarbeitung VSDM_Maintenance_23.2 und CI_Maintenance_23.1 gematik
2.29.0 30.01.24 Einarbeitung ePA für alle: Kap. "VAU-Protokoll für E-Rezept" überarbeitet, neues Kap. "VAU-Protokoll für ePA für alle" eingefügt
redaktionelle Anpassungen (z. B. -* bei Afo-Referenzen ergänzt)
gematik

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

1.1 Zielsetzung und Einordnung des Dokuments

Die vorliegende übergreifende Spezifikation definiert Anforderungen an Produkte der TI bezüglich kryptographischer Verfahren. Diese Anforderungen sind als übergreifende Regelungen relevant für Interoperabilität und Verfahrenssicherheit.

Für die TI ist die Technische Richtlinie 03116 Teil 1 [BSI-TR-03116-1] normativ, d. h. nur dort aufgeführte kryptographische Verfahren dürfen von Produkten in der TI verwendet werden. Wenn mehrere unterschiedliche Produkttypen der TI zusammenarbeiten ist es bez. der Interoperabilität nicht sinnvoll wenn jeder beteiligte Produkttyp alle dort aufgeführten Verfahren umsetzen muss, da er vermuten muss, die Gegenstelle beherrscht nur eine Teilmenge der dort aufgeführten Verfahren. Um einen gemeinsamen Nenner zu definieren, legt dieses Dokument für bestimmte Einsatzzwecke ein Mindestmaß an verpflichtend zu implementierenden Verfahren aus [BSI-TR-03116-1] fest, oftmals mit spezifischen Parametern. Ein Produkttyp ist frei, weitere Verfahren aus der [BSI-TR-03116-1] optional zu implementieren, kann sich jedoch nicht ohne Weiteres darauf verlassen, dass sein potentieller Kommunikationspartner diese auch beherrscht.

In Bezug auf die Formulierung der Ende-Daten der Zulässigkeit eines kryptographischen Verfahrens wird die Konvention aus der TR-02102- und der TR-03116-Familie verwendet, d. h., eine Aussage „Algorithmus X ist geeignet bis Ende 2029+“  bedeutet generell nicht, dass Algorithmus X nach Ende 2029 nicht mehr geeignet ist, sondern lediglich, dass über die Eignung nach Ende 2029 keine explizite Aussage gemacht wird und dass aus heutiger Sicht die weitere Eignung nicht ausgeschlossen ist. Aussagen über den Betrachtungszeitraum hinaus sind mit einem höheren Maß an Spekulation verbunden. Sollte bei den Angaben zum Ende der zeitlichen Zulässigkeit kein "+" aufgeführt sein (bspw. "Ende 2025") , so bedeutet dies, dass eine Verlängerung der Zulässigkeit über den aufgeführten Zeitpunkt hinaus nicht geplant ist. 

Bei neuen Erkenntnissen über die verwendeten kryptographischen Algorithmen, die zu einer Änderung der TR-03116-1 führen, wird eine Anpassung dieses Dokumentes erfolgen. Für Verwendungszwecke, bei denen bereits eine Migration zu stärkeren Algorithmen in Planung ist oder die Verwendung von Algorithmen unterschiedlicher Stärke zulässig ist, wird ein Ausblick gegeben, bis wann welche Algorithmen ausgetauscht sein müssen. Bei den Migrationsstrategien für kryptographische Algorithmen ist darauf zu achten, dass hinterlegte Objekte umzuschlüsseln sind bzw. die älteren Algorithmen (unter der Bedingung, dass sie sicherheitstechnisch noch geeignet sind) für eine gewisse Übergangsphase weiter unterstützt werden müssen und danach zuverlässig in den Komponenten deaktiviert werden müssen.

1.2 Zielgruppe

Das Dokument richtet sich an Hersteller und Anbieter von Produkten der TI, die kryptographische Objekte verwalten.

1.3 Geltungsbereich

Dieses Dokument enthält normative Festlegungen zur Telematikinfrastruktur des deutschen Gesundheitswesens. Der Gültigkeitszeitraum der vorliegenden Version und deren Anwendung in Zulassungsverfahren wird durch die gematik GmbH in gesonderten Dokumenten (z. B. Dokumentenlandkarte, Produkttypsteckbrief, Leistungsbeschreibung) festgelegt und bekannt gegeben.

Schutzrechts-/Patentrechtshinweis

Die nachfolgende Spezifikation ist von der gematik allein unter technischen Gesichtspunkten erstellt worden. Im Einzelfall kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Implementierung der Spezifikation in technische Schutzrechte Dritter eingreift. Es ist allein Sache des Anbieters oder Herstellers, durch geeignete Maßnahmen dafür Sorge zu tragen, dass von ihm aufgrund der Spezifikation angebotene Produkte und/oder Leistungen nicht gegen Schutzrechte Dritter verstoßen und sich ggf. die erforderlichen Erlaubnisse/Lizenzen von den betroffenen Schutzrechtsinhabern einzuholen. Die gematik GmbH übernimmt insofern keinerlei Gewährleistungen.

1.4 Abgrenzung des Dokuments

Aufgabe des Dokumentes ist es nicht, eine Sicherheitsbewertung von kryptographischen Algorithmen vorzunehmen. Dieser Gesichtspunkt wird in [BSI-TR-03116-1] behandelt. Es werden lediglich die dort vorgegebenen Algorithmen weiter eingeschränkt, um die Herstellung der Interoperabilität zu unterstützen.

Es ist nicht Ziel dieses Dokumentes, den Prozess zum Austauschen von Algorithmen zu definieren, sondern lediglich den zeitlichen Rahmen für die Verwendbarkeit von Algorithmen festzulegen und somit auf den Bedarf für die Migration hinzuweisen.

1.5 Methodik

Anforderungen als Ausdruck normativer Festlegungen werden durch eine eindeutige ID sowie die dem RFC 2119 [RFC-2119] entsprechenden, in Großbuchstaben geschriebenen deutschen Schlüsselworte MUSS, DARF NICHT, SOLL, SOLL NICHT, KANN gekennzeichnet.

Sie werden im Dokument wie folgt dargestellt:

<AFO-ID> - <Titel der Afo>
Text / Beschreibung
[<=]

Dabei umfasst die Anforderung sämtliche zwischen Afo-ID und der Textmarke [<=] angeführten Inhalte.

2 Einsatzszenarioübergreifende Algorithmen

Nachfolgend werden grundlegende Festlegungen zur Verwendung von Algorithmen innerhalb der Telematikinfrastruktur getroffen. Diese Anforderungen sind unabhängig von den im nachfolgenden Kapitel definierten Einsatzszenarien und werden durch diese verwendet.

GS-A_3080 - asymmetrischen Schlüssel maximale Gültigkeitsdauer

Die Lebensdauer von asymmetrischen Schlüsseln und somit die in einem Zertifikat angegebene Gültigkeitsdauer SOLL maximal 5 Jahre betragen. [<=]

2.1 Identitäten

Der Begriff „kryptographische Identität“ (nachfolgend nur noch als Identität bezeichnet) bezeichnet einen Verbund aus Identitätsdaten und einem kryptographischen Objekt, das bspw. im Rahmen einer Authentisierung und Authentifizierung verwendet werden kann. Im Allgemeinen handelt es sich um Schlüsselpaare, bestehend aus öffentlichem und privatem Schlüssel, sowie einem Zertifikat, das die Kombination aus Attributen und öffentlichem Schlüssel durch eine übergeordnete Instanz (CA – Certification Authority) bestätigt.

Bei den Algorithmenvorgaben für Identitäten muss u. a. spezifiziert werden:

  • für welche Algorithmen und für welchen Verwendungszweck die Schlüssel verwendet werden (Bestimmte Verwendungszwecke schließen einander aus, bspw. dürfen nicht Signaturschlüssel für die Sicherung von Authentizität und Integrität von Dokumenten als Signaturschlüssel für beliebige Challenges im Rahmen einer Authentisierung verwendet werden.),
  • welche Algorithmen für die Signatur des Zertifikates verwendet werden,
  • mit welchen Algorithmen die OCSP-Responses signiert werden und
  • wie die Zertifikate des OCSP-Responders signiert sind.

2.1.1 X.509-Identitäten

Eine X.509-Identität ist eine Identität gemäß Abschnitt 2.1, bei der ein X.509-Zertifikat [RFC-5280] verwendet wird.

Bei der Aufteilung von X.509-Identitäten wurden die Identitäten zunächst nach Gruppen für verschiedene Einsatzzwecke des Schlüssels unterteilt und diese bei Bedarf um einen notwendigen Einsatzkontext erweitert. Aus dieser Aufteilung ergibt sich die nachfolgend tabellarisch dargestellte Übersicht der Arten von X.509-Identitäten. Der exemplarische Einsatzort der Identitäten ist hierbei rein informativ, die Ausprägung wird in den Spezifikationen festgelegt, die eine kryptographische Identität benötigen.

Tabelle 1: Tab_KRYPT_001 Übersicht über Arten von X.509-Identitäten

Referenz
Gruppe
Kontext
Exemplarische Identitäten zur Verwendung (nicht vollständig)
2.1.1.1
Identitäten für die Erstellung von Signaturen
Identitäten für die Erstellung nicht-qualifizierter digitaler Signaturen
OSIG-Identität der SMC-B bzw. HSM-B
2.1.1.2
Identitäten für die Erstellung qualifizierter Signaturen
QES-Identität des HBA
2.1.1.5
Signaturidentitäten, die in den Diensten der TI-Plattform und den Fachdiensten zum Einsatz kommen.
Fachdienstsignatur
Signatur durch zentrale Komponente der TI-Plattform
Code-Signatur
2.1.1.3
Identitäten für die Client-Server-Authentifizierung
Identitäten für den Aufbau von TLS-Verbindungen
Fachdienst TLS – Server
Fachdienst TLS – Client
zentrale TI-Plattform TLS – Server
zentrale TI-Plattform TLS – Client
AUT-Identität der SMC-B
AUT-Identität des Kartenterminals
AUT-Identität des Anwendungskonnektors
AUT-Identität der SAK
AUT-Identität der eGK
AUTN-Identität der eGK
AUT-Identität des HBA
2.1.1.4
Identitäten für den Aufbau von IPsec-Verbindungen
ID.NK.VPN
ID.VPNK.VPN
2.1.1.6
Verschlüsselungs-zertifikate
Identitäten, für die medizinische Daten verschlüsselt werden
ENC-Identität  des Versicherten
ENCV-Identität der eGK des Versicherten
ENC-Identität des HBA
ENC-Identität der SMC-B

Für den Aufbau der X.509-Zertifikate gelten die Vorgaben aus den jeweiligen Spezifikationen der X.509-Zertifikate.

2.1.1.1 Digitale nicht-qualifizierte elektronische Signaturen

GS-A_4357-02 - X.509-Identitäten für die Erstellung und Prüfung digitaler nicht-qualifizierter elektronischer Signaturen

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten bei der Erstellung oder Prüfung digitaler nicht-qualifizierter elektronischer Signaturen verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002 aufgeführten Algorithmen unterstützen und die Tabellenvorgaben erfüllen.
Produkttypen, die Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ ausstellen (vgl. Abschnitt 5.1) oder verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen.
[<=]

Tabelle 2: Tab_KRYPT_002 Algorithmen für X.509-Identitäten zur Erstellung nicht-qualifizierter Signaturen für die Schlüsselgeneration „RSA“

Anwendungsfall
Vorgaben
Art und Kodierung des öffentlichen Schlüssels
RSA (OID 1.2.840.113549.1.1.1)
zu verwendende Schlüssellänge: 2048 Bit, zulässig bis Ende 2025, vgl. auch A_15590
Signatur eines Zertifikats
Signatur einer OCSP-Response
Signatur eines OCSP-Responder-Zertifikates
Signatur einer CRL
Signatur des Zertifikats das Basis der Signaturprüfung einer CRL ist
sha256withRSAEncryption
(OID 1.2.840.113549.1.1.11)
zu verwendende Schlüssellänge: 2048 Bit, zulässig bis Ende 2025, vgl. auch A_15590

A_15590 - Zertifikatslaufzeit bei Erstellung von X.509-Zertifikaten mit RSA 2048 Bit

Ein TSP-X.509-nonQES, der X.509-Zertifikate erstellt auf Basis der Schlüsselgeneration „RSA“ (d. h., für den die Vorgaben aus Tab_KRYPT_002 gelten), MUSS das Ende der Zertifikatsgültigkeitsdauer für das auszustellende Zertifikat unabhängig von der in Tab_KRYPT_002 festgelegten Endedaten der Zulässigkeit der verwendeten RSA-Schlüssellängen festlegen.
[<=]

Erläuterung: Die technische Durchsetzung des Endes der Zulässigkeit von RSA mit weniger als 3000 Bit Schlüssellänge in X.509-Zertifikaten erfolgt durch die Herausnahme der entsprechenden RSA-basierten Sub-CA-Zertifikate aus der TSL zum Zeitpunkt des Ablaufens der Zulässigkeit (gemäß TIP1-A_2062). Ein TSP muss bez. der Zertifikatsgültigkeitsdauer der von ihm ausgegebenen Zertifikate das nach Spezifikationslage definierte Verhalten zeigen (i. A. Zertifikatsgültigkeitsdauer der ausgegebenen Zertifikate von 5 Jahren). Ein TSP kann auch mit dem Kartenherausgeber beliebige Gültigkeitsdauern unter 5 Jahren für die Laufzeit der vom TSP ausgegebenen Zertifikate vereinbaren.

A_23458 - Konnektor, Zulässigkeitszeiträume kryptographische Algorithmen

Der Konnektor SOLL NICHT die Zulässigkeitszeiträume kryptographischer Algorithmen technisch durchsetzen. [<=]

Erläuterung: Analog zu A_15590 für die TSP der TI gilt, dass die Unterbindung der Verwendung von RSA mit Schlüssellängen unter 3000 Bit durch die gematik erfolgt durch die Herausnahme der entsprechenden RSA-basierten Sub-CA-Zertifikate aus der TSL zum Zeitpunkt des Ablaufens der Zulässigkeit (gemäß TIP1-A_2062).

Tabelle 3: Tab_KRYPT_002a Algorithmen für X.509-Identitäten zur Erstellung nicht-qualifizierter Signaturen für die Schlüsselgeneration „ECDSA“

Anwendungsfall
Vorgabe
Art und Kodierung des öffentlichen Schlüssels
ecPublicKey
{OID 1.2.840.10045.2.1}
Entweder
auf der Kurve brainpoolP256r1 [RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
zulässig bis Ende 2029+
oder
auf der Kurve P-256 [FIPS-186-5]
zulässig bis Ende 2029+

Verständnishinweis: vgl. auch A_23139 bezüglich der Entweder-Oder-Beziehung


Die Kodierung des öffentlichen Punkt erfolgt nach [RFC5480, Abschnitt 2], vgl. Beispiel in Abschnitt 5.2)

Der privater Schlüssel muss zufällig und gleichverteilt aus {1, …, q-1} gewählt werden. (q ist die Ordnung des Basispunkts und ceil(log2 q)=256 ).
Signatur eines Zertifikats
Signatur einer OCSP-Response
Signatur eines OCSP-Responder-Zertifikates
Signatur einer CRL
Signatur des Zertifikats das Basis der Signaturprüfung einer CRL ist
ecdsa-with-SHA256 [RFC-3279] {OID 1.2.840.10045.4.3.2}
Entweder
auf der Kurve brainpoolP256r1 [RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
zulässig bis Ende 2029+
oder
auf der Kurve P-256 [FIPS-186-5]
zulässig bis Ende 2029+


vgl. Beispiel in Abschnitt 5.2

Der privater Schlüssel muss zufällig und gleichverteilt aus {1, …, q-1} gewählt werden. (q ist die Ordnung des Basispunkts und ceil(log2 q)=256 ).

Aktuell werden in der TI CRLs ausschließlich im Rahmen des IPsec-Verbindungsaufbaus (Verbindung der Konnektoren in die TI) verwendet.

Für die maximale Gültigkeitsdauer der Zertifikate gilt die Anforderung [GS-A_3080].

A_22220 - Konnektor: zulässige Algorithmen und Domainparameter bei Zertifikatsprüfungen

Ein Konnektor KANN bei einer Zertifikatsprüfung alle im SOGIS-Katalog [SOGIS-2020] als zulässig aufgeführten kryptographischen Signaturverfahren inkl. der dem jeweiligen Verfahren zugehörigen Domainparametern (Mindestschlüssellängen, Kurvenparameter etc.) für eine Zertifikatsprüfung verwenden, sofern die Angaben aus [gemSpec_Krypt#Tab_KRYPT_002 und _002a (und auch _003 und _003a)] als Mindestvorgaben (Mindestschlüssellängen, Mindestgrößen der Kurvenparameter etc.) eingehalten werden.  [<=]

A_19073 - Feste Laufzeit CV-Zertifikate einer Karte (eGK/HBA/SMC-B)

Die Anbieter CVC-TSP eGK, Anbieter HBA und Anbieter SMC-B MÜSSEN CV-Zertifikate tagesgenau in der Laufzeit auf die am kürzest gültigen X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration ECDSA" der Karte beschränken.
Sind keine X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration ECDSA" auf der Karte vorgesehen, dann MUSS die Laufzeit auf die am kürzest gültigen X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration RSA" der Karte beschränkt werden. [<=]

A_19173 - Feste Laufzeit X.509-Zertifikate einer Karte (eGK/HBA/SMC-B)

Der Anbieter HBA, Anbieter SMC-B und der Anbieter X.509 TSP eGK MÜSSEN alle X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration ECDSA" der Karte tagesgenau in der Laufzeit auf die der am längsten gültigen CV-Zertifikate der Karte beschränken. Sind keine X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration ECDSA" auf der Karte vorgesehen, dann MUSS die Laufzeit aller X.509-Zertifikate der "Schlüsselgeneration RSA" der Karte tagesgenau in der Laufzeit auf die der am längsten gültigen CV-Zertifikate der Karte beschränkt werden. [<=]

Hinweis: "Tagesgenau" bedeutet, dass der Zeitpunkt sich nicht im Kalenderdatum, jedoch in der Uhrzeit unterscheiden darf. 

A_23139 - TSP-X.509-nonQES: ECC-Kurvenparameter, Komplexitätsreduktion

Ein TSP-X.509-nonQES, der nicht die X.509-Root-CA der TI ist, MUSS sicherstellen, dass

  1. ein öffentlicher ECC-Schlüssel im CA-Zertifikat,
  2. die öffentlichen ECC-Schlüssel der zum CA-Zertifikat aus (1) zugehörigen OCSP-Zertifikate (vgl. [RFC-6960#4.2.2.2] bzw. A_23142), und
  3. die öffentlichen ECC-EE-Schlüssel in den EE-Zertifikate, die durch die CA mit dem Schlüssel aus (1) prüfbar sind,
die gleichen Kurvenparameter (brainpoolP256r1, P-256 etc. vgl. [gemSpec_Krypt#Tab_KRYPT_002a]) besitzen.
[<=]

Verständnishinweis:

Die Chipkarten der TI verwenden für ihre ECC-EE-Schlüssel alle die Kurvenparameter brainpoolP256r1. Dies ist in den Objektsystem-Spezifikationen (und damit auch den Objektsystemen) der Chipkarten fixiert. Die CA-en, die EE-Zertifikate für diese Chipkarten bestätigen, müssen nach A_23139-* ebenfalls ein ECC-Schlüsselpaar auf Basis von brainpoolP256r1 verwenden.

Die Komponenten-PKI der TI besitzt mehrere CA-Zertifikate. Es gibt mindestens ein CA-Zertifikat, das für die Prüfung der ECC-EE-Zertifikate von SMC-K, SMC-KT und der meisten Fachdienste verwendet wird. Dieses CA-Zertifikat verwendet ebenfalls als öffentlichen Prüfschlüssel ein Schlüssel auf brainpoolP256r1-Basis (A_23139-*).

Für bestimmte Fachdienste, die zukünftig direkt von einen Primärsystem per TLS erreichbar sein sollen, sollen TLS-Zertifikate in der Komponenten-PKI der TI erzeugt werden können, die anstatt brainpool-Kurvenpunkte (brainpoolP256r1) NIST-Kurvenpunkte (P-256) als öffentliche Schlüssel enthalten. Grund dafür ist die deutlich bessere Unterstützung der NIST-Kurvenparameter durch verschiedene Standard-Kryptographie-Softwarebibliotheken.

Es gibt in der Komponenten-PKI mindestens ein CA-Zertifikat, dessen öffentlicher ECC-Schlüssel NIST-kurvenbasiert ist. Falls ein Fachdienst einen CSR mit einen NIST-Kurvenpunkt als öffentlichen Schlüssel einreicht bei der Komponenten-PKI, dann wird dieser unter der CA bestätigt, die NIST-kurvenbasiert ist.

In der Regel werden X.509-Root-CA-Zertifikate (RCA7 etc.) NIST-kurvenbasiert sein. Damit kann ein PVS mit einer Kryptographie-Softwarebibliothek ohne brainpool-Kurvenunterstützung mit solch einem Root-CA-Zertifikat die komplette Zertifikatskette bis zum Fachdienst prüfen.

Für die X.509-Root-CA gilt A_23139-* absichtlich nicht.

2.1.1.2 Qualifizierte elektronische Signaturen

GS-A_4358-01 - X.509-Identitäten für die Erstellung und Prüfung qualifizierter elektronischer Signaturen

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten für die Erstellung oder Prüfung von qualifizierten elektronischen Signaturen verwenden, MÜSSEN mindestens alle in Tabelle Tab_KRYPT_003 aufgeführten Algorithmen unterstützen und die Tabellenvorgaben erfüllen.    
TSP-X.509-QES, die qualifizierte Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ (vgl. Abschnitt 5.1) erstellen oder verwenden MÜSSEN die in Tab_KRYPT_003a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen. [<=]

Tabelle 4: Tab_KRYPT_003 Algorithmen für X.509-Identitäten zur Erstellung qualifizierter elektronischer Signaturen für die Schlüsselgeneration „RSA“

Anwendungsfälle
Vorgaben
Signatur des VDA-Zertifikats
Nachdem die eIDAS-Verordnung das Signaturgesetz vollständig abgelöst hat, steht es einem VDA frei zu entscheiden welche Signatur (bspw. signiert von einer beliebigen VDA-internen CA) sein VDA-Zertifikat haben soll. Insbesondere kann die Signatur mit einem Nicht-RSA-Verfahren erstellt werden.
Eine auswertende Komponente muss mit beliebigen (also auch nicht-RSA basierten) Signaturen eines VDA-Zertifikats umgehen können (bspw. Signatur des VDA-Zertifikats nicht auswerten, Authentizität und Integrität des Zertifikats wird über die Vertrauensliste sichergestellt).
Art und Kodierung des öffentlichen EE-Schlüssels
RSA-Signaturvariante:
Entweder
OID 1.2.840.113549.1.1.1 (rsaEncryption)
(zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020]) 
oder
OID 1.2.840.113549.1.1.10 (id-RSASSA-PSS) [RFC-5756].
 (zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020])

Die Auswahl obliegt dem EE-Zertifikatsausgebenden VDA.

RSA-Schlüssellänge:
zu verwendende Schlüssellänge: 2048 Bit, zulässig bis vgl. Angabe in [SOG-IS-2020]
Signatur eines
Zertifikats,
Signatur einer OCSP-Response oder
Signatur eines OCSP-Responder-Zertifikates
Entweder
sha256withRSAEncryption (OID 1.2.840.113549.1.1.11)
(zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020])
oder
id-RSASSA-PSS (1.2.840.113549.1.1.10) [RFC-5756]
(zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020])

zu verwendende Schlüssellänge: 2048 Bit, zulässig bis vgl. Angabe in [SOG-IS-2020]

Die Hashfunktion für die Hashwertberechnung der TBSCertificate-Datenstruktur MUSS eine nach [SOG-IS-2020] zulässige Hashfunktion („Agreed Hash Function“) sein. Als Hashfunktion SOLL SHA-256 [FIPS-180-4] verwendet werden.
Als MGF MUSS MGF1 [PKCS#1] verwendet werden. Die innerhalb der MGF1 verwendete Hashfunktion MUSS die gleiche Hashfunktion sein, wie die Hashfunktion der Hashwertberechnung der TBSCertificate-Datenstruktur. (Dies entspricht der Empfehlung aus [RFC-5756] bzw. [RFC-4055, 3.1] und dient der Komplexitätsreduktion.)
Die Saltlänge MUSS mindestens 256 Bit betragen.(Die Maximallänge des Salts ergibt sich nach [PKCS#1] in Abhängigkeit von der Länge des Moduls.)

Tabelle 5: Tab_KRYPT_003a Algorithmen für X.509-Identitäten zur Erstellung qualifizierter Signaturen für die Schlüsselgeneration „ECDSA“

Anwendungsfall
Vorgabe
Signatur des VDA-Zertifikats
Nachdem die eIDAS-Verordnung das Signaturgesetz vollständig abgelöst hat, steht es einem VDA frei zu entscheiden welche Signatur (bspw. signiert von einer beliebigen VDA-internen CA) sein VDA-Zertifikat haben soll. Insbesondere kann die Signatur mit einem Nicht-ECDSA-Verfahren erstellt werden.
Eine auswertende Komponente muss mit beliebigen (also auch nicht-ECDSA basierten) Signaturen eines VDA-Zertifikats umgehen können (bspw. Signatur des VDA-Zertifikats nicht auswerten, Authentizität und Integrität des Zertifikats wird über die Vertrauensliste sichergestellt).
Art und Kodierung des öffentlichen
EE-Schlüssels
ecPublicKey {OID 1.2.840.10045.2.1}
auf der Kurve brainpoolP256r1 [RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
(zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020])

Die Kodierung des öffentlichen Punkt erfolgt nach [RFC5480, Abschnitt 2], vgl. Beispiel in Abschnitt 5.2). Der private Schlüssel muss zufällig und gleichverteilt aus {1, …, q-1} gewählt werden. (q ist die Ordnung des Basispunkts und ceil(log2 q)=256 ).
Signatur eines
Zertifikats,
Signatur einer OCSP-Response oder
Signatur eines OCSP-Responder-Zertifikates
ecdsa-with-SHA256 [RFC-3279] {OID 1.2.840.10045.4.3.2}
auf Kurve der brainpoolP256r1 [RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
(zulässig bis gemäß [SOG-IS-2020])

vgl. Beispiel in Abschnitt 5.2
2.1.1.3 TLS-Authentifizierung

GS-A_4359-02 - X.509-Identitäten für die Durchführung einer TLS-Authentifizierung

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten für eine TLS-Authentifizierung verwenden, MÜSSEN alle in Tab_KRYPT_002 aufgeführten Algorithmen unterstützen und die Tabellenanforderungen erfüllen.    
Produkttypen die Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ ausstellen (vgl. Abschnitt 5.1) oder verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen. [<=]

A_22457 - TLS-Clients, Ciphersuiten bei TLS-Verbindung mit eHealth-KT

Alle Produkttypen, die als TLS-Client gegenüber dem eHealth-Kartenterminal agieren, DÜRFEN bei beidseitig authentisierten TLS-Verbindungen NICHT Ciphersuiten mit Authentisierungsalgorithmen (RSA bzw. ECDSA) anbieten, wenn sie nicht auch für die Clientauthentisierung Schlüsselmaterial und Zertifikat für diese Authentisierungsalgorithmen besitzen.  [<=]

2.1.1.4 IPsec-Authentifizierung

GS-A_4360-01 - X.509-Identitäten für die Durchführung der IPsec-Authentifizierung

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten für eine IPsec-Authentifizierung verwenden, MÜSSEN alle in Tab_KRYPT_002 aufgeführten Algorithmen unterstützen und die Tabellenanforderungen erfüllen.    
Produkttypen die Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ ausstellen (vgl. Abschnitt 5.1) oder verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen. [<=]

2.1.1.5 Digitale Signaturen durch TI-Komponenten

GS-A_4361-02 - X.509-Identitäten für die Erstellung und Prüfung digitaler Signaturen

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten verwenden, die zur Erstellung und Prüfung digitaler Signaturen in Bezug auf TI-Komponenten (technische X.509-Zertifikate) genutzt werden, MÜSSEN alle in Tab_KRYPT_002 aufgeführten Algorithmen unterstützen und die Tabellenanforderungen erfüllen.    
Produkttypen die Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ ausstellen (vgl. Abschnitt 5.1) oder verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen. [<=]

2.1.1.6 Verschlüsselung

GS-A_4362-02 - X.509-Identitäten für Verschlüsselungszertifikate

Alle Produkttypen, die X.509-Identitäten für die Verschlüsselung (Verschlüsselungszertifikate) verwenden, MÜSSEN alle in Tab_KRYPT_002 aufgeführten Algorithmen unterstützten und die Tabellenanforderungen erfüllen.    
Produkttypen die Zertifikate (X.509-Identitäten) auf Basis der Schlüsselgeneration „ECDSA“ ausstellen (vgl. Abschnitt 5.1) oder verwenden, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_002a aufgeführten Algorithmen und die Tabellenvorgaben erfüllen. [<=]

2.1.2 CV-Identitäten

CV-Identitäten werden für die Authentifizierung zwischen Karten verwendet.

2.1.2.1 CV-Zertifikate G2

GS-A_4365-02 - CV-Zertifikate G2

Alle Produkttypen, die CV-Zertifikate der Kartengeneration G2 erstellen oder prüfen, MÜSSEN die in Tab_KRYPT_006 aufgeführten Algorithmen verwenden und die Tabellenanforderungen erfüllen.
[<=]

Tabelle 6: Tab_KRYPT_006 Algorithmen für CV-Zertifikate

Algorithmen Typ
Algorithmus
Schlüssellänge
über das Zertifikat bestätigtes Schlüsselpaar
Authentisierung ohne Sessionkey-Aushandlung
[RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
ecdsa-with-SHA256
{OID 1.2.840.10045.4.3.2}

Authentisierung mit Sessionkey-Aushandlung
[RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
authS_gemSpec-COS-G2_ecc-with-sha256
{OID 1.3.36.3.5.3.1}
256 Bit bis Ende 2029+
Signatur des Endnutzerzertifikats
[RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
ecdsa-with-SHA256
{OID 1.2.840.10045.4.3.2}
256 Bit bis Ende 2029+

Für die maximale Gültigkeitsdauer der Zertifikate gilt die Anforderung [GS-A_3080].

2.1.2.2 CV-Certification-Authority (CV-CA) Zertifikat G2

GS-A_4366-02 - CV-CA-Zertifikate G2

Alle Produkttypen, die CV-CA-Zertifikate der Kartengeneration G2 erstellen oder prüfen, MÜSSEN dien Tab_KRYPT_007 aufgeführten Algorithmen verwenden und die Tabellenanforderungen erfüllen.
[<=]

Tabelle 7: Tab_KRYPT_007 Algorithmen für CV-CA-Zertifikate

Algorithmen Typ
Algorithmus
Schlüssellänge
über das Zertifikat bestätigtes Schlüsselpaar
[RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
ecdsa-with-SHA256
{OID 1.2.840.10045.4.3.2}
256 Bit bis Ende 2029+
Signatur des CA-Zertifikates
[RFC-5639#3.4, brainpoolP256r1]
ecdsa-with-SHA256
{OID 1.2.840.10045.4.3.2}
256 Bit bis Ende 2029+

Für die maximale Gültigkeitsdauer der Zertifikate gilt die Anforderung [GS-A_3080].

2.2 Zufallszahlengeneratoren

GS-A_4367 - Zufallszahlengenerator

Alle Produkttypen, die Zufallszahlen generieren, MÜSSEN die Anforderungen aus [BSI-TR-03116-1#3.8 Erzeugung von Zufallszahlen] erfüllen.
[<=]

2.3 Hilfestellung bei der Umsetzung (Zufallsgeneratoren)

(Hinweis: dies ist das ehemalige „Kapitel 5.2.4 Hilfestellung bei der Umsetzung der Anforderungen“. Der Text in diesem Abschnitt entstand in enger Abstimmung mit dem BSI auf Gesellschafterwunsch.)

Die Sicherheit eines deterministischen Zufallszahlengenerators (DRNGs) hängt maßgeblich von drei Faktoren ab:

  • von der Entropie des Seeds,
  • vom algorithmischen Anteil (generelles Design) und
  • dem Schutz des inneren Zustands (und der zur Ausgabe vorgesehenen Zufallszahlen).

Der Nachweis, dass der algorithmische Anteil eines DRNGs den Anforderungen einer bestimmten Funktionalitätsklasse genügt, kann schwierig und aufwändig sein. Deshalb wurde das BSI gebeten, die DRNGs in [FIPS-186-2+CN1] und [ANSI-X9.31] in Bezug auf die kryptographische Güte ihres algorithmischen Anteils zu bewerten.

Das Ergebnis ist:

A) [FIPS-186-2+CN1]: Lässt man in dem DRNG aus Appendix 3.1 (S. 16f.) in Schritt 3c bzw. in dem DRNG aus Algorithmus 1 (Change Notice 1, S. 72f.) in Schritt 3.3 den Term "mod q" weg, so werden gleich verteilt 160-Bit Zufallszahlen bzw. 320-Bit Zufallszahlen erzeugt (vgl. Abschnitt „General Purpose Random Number Generation“ (Change Notice 1, S. 74)).    
Beide DRNGs sind dann

  1. algorithmisch geeignet für die Klasse K4 [AIS-20-1999] und
  2. erfüllen die algorithmischen Anforderungen aus DRG.3 [AIS-20].

Ob eine konkrete Implementierung eines dieser DRNG bspw. Teil der Klasse DRG.3 ist, bleibt im Einzelfall zu prüfen, da dazu u. a. auch Fragen über die Initialisierung zu beantworten sind (vgl. (DRG.3.1) [KS-2011]).

Das BSI empfiehlt bei den Zufallsgeneratoren aus [FIPS-186-2+CN1] nach Möglichkeit SHA-256 [FIPS-180-4] anstatt SHA-1 zu verwenden. Folgt man der Empfehlung, so ist der Algorithmus dementsprechend zu adaptieren.

B) [ANSI-X9.31]: Der Zufallsgenerator aus Appendix A.2.4 ist

(1) algorithmisch geeignet für die Klasse K3 [AIS-20-1999] und

(2) erfüllt die algorithmischen Anforderungen aus DRG.2 [AIS-20].

2.4 Schlüsselerzeugung und Schlüsselbestätigung

GS-A_4368 - Schlüsselerzeugung

Alle Produkttypen, die Schlüssel erzeugen, MÜSSEN die Anforderungen aus [BSI-TR-03116-1#3.9 Schlüsselerzeugung] erfüllen. [<=]

Hinweis: im Rahmen der Sicherheitszertifizierung von Komponenten, wie bspw. des Konnektors, wird dies überprüft.

GS-A_5021 - Schlüsselerzeugung bei einer Schlüsselspeicherpersonalisierung

Ein Herausgeber von Sicherheitsmodulen für kryptographisches Schlüsselmaterial, welche in der TI genutzt werden (also bspw. eGK, SMC-B, HSM-B, SMC-KT und HBA), MUSS sicherstellen, dass auf dem Sicherheitsmodul gespeicherten Schlüssel die Anforderungen aus [BSI-TR-03116-1#3.5 Schlüsselerzeugung] erfüllen.

[<=]

Hinweis: Dies ist eine Anforderung an Kartenherausgeber, die so sicherstellen müssen, dass das in den Sicherheitsmodulen (also auch HSM-B) zur Verfügung stehende kryptographische Schlüsselmaterial geeignet ist Daten mit sehr hohem Schutzbedarf schützen zu können. (siehe auch Kapitel 4.4) 

GS-A_5338 - HBA/SMC-B – Erzeugung asymmetrischer Schlüsselpaare auf der jeweiligen Karte selbst

Ein Kartenherausgeber oder, falls der Kartenherausgeber einen Dritten mit der Kartenpersonalisierung beauftragt, der Kartenpersonalisierer für HBA oder SMC-B MUSS sicherstellen, dass bei der Personalisierung der Karten HBA und SMC-B alle asymmetrischen Schlüsselpaare, bei denen die privaten Schlüssel auf der Karte gespeichert werden, auf der Karte erzeugt werden.
[<=]

Aufgrund des geringeren Mengengerüsts bei HBA und SMC-B ist dort die On-Card-Generierung der entsprechenden Schlüsselpaare möglich. Somit (vgl. auch [PP-0082, FPT_EMS.1] ist technisch sichergestellt, dass keine Kopie der privaten Schlüssel außerhalb der Chipkarte existiert (Kontext: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung von medizinischen Daten).

GS-A_5386 - kartenindividuelle geheime und private Schlüssel G2-Karten

Ein Kartenherausgeber, der G2-Karten herausgibt, MUSS sicherstellen, dass bei der Personalisierung der Karten alle für eine Karte zu personalisierenden privaten und geheimen Schlüssel kartenindividuell sind. Bei Beauftragung eines Dritten mit der Schlüsselerzeugung ist dies durch den Dritten sicherzustellen.    
Falls symmetrische Schlüssel (bspw. SK.CMS.AES128) nicht pro Karte zufällig erzeugt werden, sondern mit einem Schlüsselableitungsverfahren erzeugt werden, so MUSS der Kartenherausgeber sicherstellen, dass

  1. das verwendete Schlüsselableitungsverfahren (KDF) unumkehrbar und nicht-vorhersagbar ist (Hilfestellung: Beispiele in [gemSpec_Krypt, 2.4 und 3.4]).
  2. der Masterkey (Key Derivation Key (KDK)) GS-A_4368 erfüllt (insbesondere Entropie-Vorgaben). Der KDK MUSS eine Mindestentropie von 120 Bit besitzen.
[<=]

Für private Schlüssel bei HBA und SMC-B wird die kartenindividuelle Erzeugung und Personalisierung durch GS-A_5338 technisch sichergestellt. Je nach verwendetem COS, insbesondere dessen spezifischen Personalisierungsverfahrens, kann es sein, dass ein Kartenherausgeber symmetrische Schlüssel aus technischen Gründen personalisieren muss, obwohl er später nicht plant mit diesen Schlüsseln bspw. im Rahmen eines CMS zu arbeiten. Es ist sicherheitskritisch, dass auch diese symmetrischen Schlüssel ebenfalls die Anforderungen GS-A_5021 bzw. GS-A_4368 erfüllen.

Als geeignete Schlüsselableitungsverfahren (KDF) für die Erzeugung von kartenindividuellen Schlüssel sind bspw. folgende Verfahren geeignet:

  • alle Verfahren aus [NIST-SP-800-108] mittels CMAC [NIST-SP-800-38B],
  • alle Verfahren aus [NIST-SP-800-56-A] bzw. [NIST-SP-800-56-B] mittels jeder nach [BSI-TR-03116-1] zulässigen Hashfunktion,
  • alle Verfahren aus [NIST-SP-800-56C] mittels CMAC [NIST-SP-800-38B] oder eines HMAC, der auf einer nach [BSI-TR-03116-1] zulässigen Hashfunktion basiert,
  • das Verfahren nach [ANSI-X9.63, Abschnitt 5.6.3] mittels jeder nach [BSI-TR-03116-1] zulässigen Hashfunktion.

A_23900 - TSP-X.509: Einzigartigkeit der bestätigten öffentlichen Schlüssel

Ein TSP-X.509 nonQES SMC-B MUSS TSP-intern prüfen, ob EE-Schlüssel in den vom TSP auszustellenden Zertifikaten pro Identität einzigartig sind. Der TSP MUSS TSP-intern sicherstellen, dass zwei unterschiedliche End-Entitäten nicht das selbe Schlüsselpaar verwenden.
Der TSP MUSS von ihm in Zertifikaten bestätigte öffentliche EE-Schlüssel in einem Schlüsselspeicher ablegen. Dieser Schlüsselspeicher ist initial leer. Vor Ausstellen eines neuen Zertifikats MUSS der TSP prüfen, ob der öffentliche EE-Schlüssel schon im Schlüsselspeicher enthalten ist. Falls ja, so MUSS der TSP die Zertifikatserstellung ablehnen. Falls nein, MUSS der TSP nach erfolgreicher Zertifikatserstellung den nun im Zertifikat bestätigten öffentliche EE-Schlüssel im Schlüsselspeicher einfügen. [<=]

Erläuterung zu A_23900:

Die Einzigartigkeit der öffentlichen EE-Schlüssel ist nach A_23900 nur TSP-intern sicherzustellen, es wird also nicht verlangt, dass die Schlüsselspeicher i. S. v. A_23900 über alle TSP ausgetauscht oder synchronisiert werden. A_23900 stellt eine Detaillierung von [gemRL_TSL_SP_CP#GS-A_4906] dar.

2.4.1 Prüfung auf angreifbare (schwache) Schlüssel

A_17294 - TSP-X.509: Prüfung auf angreifbare (schwache) Schlüssel

Ein TSP-X.509-nonQES MUSS vor einer Zertifikatserzeugung den durch das Zertifikat zu bestätigenden öffentlichen Schlüssel auf dessen kryptographische Angreifbarkeit hin prüfen. 
Falls die Prüfung des öffentlichen Schlüssels das Ergebnis „angreifbar“ liefert, so MUSS der TSP die Zertifikatserstellung für diesen Schlüssel ablehnen. 
Mindestumfang der Prüfung MÜSSEN 

  1. der Test auf die "Debian-OpenSSL-PRNG-Schwachstelle" und
  2. der Test auf die Anfälligkeit gegen den ROCA-Angriff sein. 
Der TSP MUSS den Mindestumfang der Prüfung bei Bekanntwerden neuer Angriffsmöglichkeiten gemäß [gemSpec_DS_Anbieter#GS-A_5560] erweitern. [<=]

TSPs, die im Internet TLS-Zertifikate ausgeben (bspw. für die Verwendung von HTTPS), müssen aufgrund der Baseline Requirement des CA/Browser Forums (https://cabforum.org/baseline-requirements-documents/ ) vor der Zertifikatserzeugung kryptographische Prüfungen des zu bestätigenden öffentlichen Schlüssels durchführen. Analog gilt dies mit   auch für TI-TSPs. Die gematik stellt auf Anfrage eine Beispielimplementierung für die Tests des Mindestumfangs bereit. 

Unter https://security.googleblog.com/2022/08/announcing-open-sourcing-of-paranoids.html ist eine Vielzahl von Schlüsseltests als OpenSource verfügbar.

2.4.2 ECC-Schlüssel in X.509-Zertifikaten

GS-A_5518 - Prüfung Kurvenpunkte bei einer Zertifikatserstellung

Alle Produkttypen, die X.509-Zertifikate erstellen und dabei öffentliche Punkte auf einer elliptischen Kurve in diesen Zertifikaten bestätigen, MÜSSEN überprüfen, ob die zu bestätigenden Punkte auch auf der zugehörigen Kurve (im Regelfall brainpoolP256r1 [RFC-5639#3.4]) liegen. Falls nein, MUSS der Produkttyp eine Zertifikatsausstellung verweigern.

[<=]

A_17091 - ECC-Schlüsselkodierung

Ein TSP-X.509-nonQES MUSS sicherstellen, dass wenn er ECC-Schlüssel für eine Zertifikatserstellung erhält, diese in unkomprimierter Form (d. h. explizite Aufführung der vollständigen x- und y-Koordinaten [BSI-TR-03111#Abschnitt 3.2.1 "Uncompressed Encoding"]) vom Antragsteller übergeben werden.
[<=]

Hinweis: Diese Kodierungsform (uncompressed encoding) ist auch die Form, wie sie letztendlich in den X.509-Zertifikaten verwendet wird. Weiterhin kann ein TSP in dieser Form mit der Prüfung aus GS-A_5518 sicherstellen, dass keine Fehlkodierung des zu bestätigenden ECC-Schlüssels aufgetreten ist.

2.4.3 RSA-Schlüssel in X.509-Zertifikaten

A_17092 - RSA-Schlüssel Zertifikatserstellung, keine kleinen Primteiler und e ist prim

Ein TSP KANN im Rahmen der Zertifikatsbeantragung, bei denen öffentliche RSA-Schlüssel bestätigt werden, folgende Tests auf die RSA-Schlüssel anwenden. Wenn ein u. g. Test das Ergebnis FAIL als Ergebnis liefert, so ist der Schlüssel fehlerhaft und der TSP muss die Zertifikatserstellung für diesen Schlüssel ablehnen.

  1. Ist der öffentliche Exponent e (des untersuchten RSA-Schlüssels) prim und gilt 2^16<e<2^256 (vgl. [BSI-TR-03116-1#3.2 RSA])?
    Falls nein, ist das Ergebnis FAIL.
  2. Ist der Modulus des untersuchten RSA-Schlüssels kleiner als 2^2048?
    Falls nein, ist das Ergebnis FAIL.
  3. Ist der Modulus des untersuchten RSA-Schlüssels relativ prim zu allen Primzahlen kleiner als 100?
    Falls nein, ist das Ergebnis FAIL.
[<=]

Erläuterungen zu  befinden sich in Abschnitt 9.2 RSA-Schlüssel in X.509-Zertifikaten

A_17093 - RSA-Schlüssel Zertifikatserstellung, Entropie der Schlüsselkodierung

Ein TSP KANN im Rahmen der Zertifikatsbeantragung, bei denen öffentliche RSA-Schlüssel bestätigt werden, folgenden Test auf die RSA-Schlüssel anwenden. Wenn ein Test das Ergebnis FAIL liefert, so ist der Schlüssel fehlerhaft und der TSP muss die Zertifikatserstellung für diesen Schlüssel ablehnen.

  1. Ist die Entropie des kodierten RSA-Schlüssels (im Sinne von [gemSpec_Krypt# ], entropy()-Funktion) kleiner als 6.72? Falls ja, so ist das Ergebnis FAIL.
[<=]

Erläuterungen zu   befinden sich in Abschnitt 9.2 RSA-Schlüssel in X.509-Zertifikaten.

2.5 Einmalpasswörter

Bei verschiedenen Registrierungs- oder Anmeldeprozessen werden Einmalpasswörter (insbesondere bei KIM) verwendet. Für diese Einmalpasswörter gilt folgende Vorgabe:

A_22686 - Einmalpasswörter (One-Time-Passwords, OTP), Mindestentropie

Alle Produkttypen, die Einmalpasswörter (One-Time-Passwords, OTP) erzeugen, MÜSSEN sicherstellen, dass diese Einmalpasswörter eine Mindestentropie von 120 Bit besitzen. D. h. sie werden zufällig erzeugt und sind mit praktischer Sicherheit - Wahrscheinlichkeit gleich 1 – 2^(–120)) - nicht erratbar. [<=]

3 Konkretisierung der Algorithmen für spezifische Einsatzszenarien

In den nachfolgenden Abschnitten werden die kryptographischen Algorithmen für verschiedene Einsatzszenarien spezifiziert. In diesem Zusammenhang sind ausschließlich die kryptographischen Aspekte der Einsatzszenarien relevant.



Abbildung 1: Verwendung von Algorithmen nach Zonen und OSI-Schicht

Abbildung 1 stellt beispielhaft die für die Vertraulichkeit von medizinischen Daten relevanten Algorithmen auf den verschiedenen OSI-Schichten in einer Übersicht dar. Es besteht in dieser Abbildung kein Anspruch auf Vollständigkeit.

3.1 Kryptographische Algorithmen für XML-Dokumente

GS-A_4370 - Kryptographische Algorithmen für XML-Dokumente

Alle Produkttypen, die XML-Dokumente

  • verschlüsseln, MÜSSEN dies mittels CMS [RFC-5652] oder XMLEnc durchführen,
  • signieren, MÜSSEN dies mittels CMS [RFC-5652] oder XMLDSig durchführen.
[<=]

XML-Signaturen sind bezüglich der verwendeten Algorithmen selbst beschreibend, die für die Erstellung einer Signatur verwendeten Algorithmen sind in der Signatur aufgeführt.

Zur vollständigen Spezifikation der Algorithmen für XML-Signaturen müssen für alle Signaturbestandteile Algorithmen spezifiziert werden. Die nachfolgenden Abschnitte wählen aus der Menge der zulässigen Algorithmen die jeweiligen Algorithmen für die einzelnen Einsatzszenarien aus.

Die Referenzierung von Algorithmen in XML-Signaturen und XML-Verschlüsselungen erfolgt nicht wie in Zertifikaten oder Signaturen binärer Daten über OIDs sondern über URIs. Die URIs der Algorithmen dienen als eindeutige Identifier und nicht dazu, dass unter der jeweils angegebenen URI die Beschreibung zu finden ist.

Tabelle 8: Tab_KRYPT_008 Beispiele für solche Algorithmen-URIs

Algorithmen Identifier
Erläutert in
http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#aes256-cbc
[XMLEnc]
http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#rsa-1_5
[XMLEnc]
http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#sha256
[XMLDSig]
http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature
[XMLDSig]
http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#rsa-sha256
[RFC-4051] bzw. [RFC-6931]
http://www.w3.org/2001/10/xml-exc-c14n#
[XMLCan_V1.0]
http://www.w3.org/2009/xmlenc11#aes256-gcm
[XMLEnc-1.1]
http://www.w3.org/2007/05/xmldsig-more#sha256-rsa-MGF1
[RFC-6931]

3.1.1 XML-Signaturen für nicht-qualifizierte Signaturen

GS-A_4371-02 - XML-Signaturen für nicht-qualifizierte Signaturen

Alle Produkttypen, die XML-Signaturen für nicht-qualifizierte Signaturen erzeugen oder prüfen, MÜSSEN die Algorithmen und Vorgaben der Tabelle Tab_KRYPT_009 erfüllen. [<=]

Tabelle 9: Tab_KRYPT_009 Algorithmen für die Erzeugung von nicht-qualifizierten elektronischen XML-Signaturen

Signaturbestandteil
Beschreibung
Algorithmus
Anmerkung
Signaturstandard
Signaturstandard
ETSI TS 101 903 V1.4.2 (2010-12)
Electronic Signatures and Infrastructures (ESI); XML Advanced Electronic Signatures (XAdES)
[ETSI-XAdES]
Die Verwendung des Standards ist für die Signatur von XML-Dokumenten verpflichtend, die nicht über CMS [RFC-5652] signiert werden.
kryptographisches Signaturverfahren
Algorithmus für die Berechnung des Nachrichten-Digest (Hashwert des Dokuments) und die Signatur mit dem privaten Schlüssel
RSASSA-PSS mit SHA-256
bis Ende 2025 

ECDSA mit SHA-256

bis Ende 2029+

(Hinweis: siehe Abschnitt 4.1 )
Die Verwendung des Algorithmus ist verpflichtend.

Alle hier aufgeführten Signaturverfahren müssen von einer Signaturprüfenden Komponente überprüfbar sein.
DigestMethod
Methode zur Berechnung eines Digest der zu signierenden Bereiche
SHA-256
Die [XMLDSig] konforme Bezeichnung lautet:
http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#sha256
Die Verwendung des Algorithmus ist verpflichtend.
Kryptographisches Token
Kryptographisches Token für die Signatur, bestehend aus einem privaten Schlüssel und einem zugehörigen X.509-Zertifikat
Identitäten gemäß einem der folgenden Abschnitte
2.1.1.1 
Die Auswahl des kryptographischen Tokens ist von dem jeweiligen Einsatzzweck abhängig.

3.1.2 XML-Signaturen für qualifizierte elektronische Signaturen

GS-A_4372-02 - XML-Signaturen für qualifizierte elektronische Signaturen

Alle Produkttypen, die XML-Signaturen für qualifizierte elektronische Signaturen erzeugen oder prüfen, MÜSSEN die Vorgaben der Tabelle Tab_KRYPT_010 erfüllen. [<=]

Tabelle 10: Tab_KRYPT_010 Algorithmen für qualifizierte XML-Signaturen

Signaturbestandteil
Beschreibung
Algorithmus
Anmerkung
Signaturstandard
Signaturstandard
ETSI TS 101 903 V1.4.2 (2010-12)
Electronic Signatures and Infrastructures (ESI); XML Advanced Electronic Signatures (XAdES)
[ETSI-XAdES]
Die Verwendung des Standards ist für die Signatur von XML-Dokumenten verpflichtend, die nicht über CMS [RFC-5652] signiert werden.
kryptographisches Signaturverfahren
Algorithmus für die Berechnung des Nachrichten-Digest (Hashwert des Dokuments) und die Signatur mit dem privaten Schlüssel
RSASSA-PSS mit SHA256
bis gemäß [SOGIS-2020] 

ECDSA mit SHA-256
bis gemäß [SOGIS-2020]

(Hinweis: siehe Abschnitt 4.1) 
Der Algorithmus muss für alle qualifizierten Signaturen verwendet werden.

Alle hier aufgeführten Signaturverfahren müssen von einer Signaturprüfenden Komponente überprüfbar sein.
DigestMethod
Methode zur Berechnung eines Digest der zu signierenden Bereiche
SHA-256
Die [XMLDSig] konforme Bezeichnung lautet:
http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#sha256
Der Algorithmus muss für alle qualifizierten Signaturen verwendet werden.
Kryptographisches Token
Kryptographisches Token für die Signatur, bestehend aus einem privaten Schlüssel und einem zugehörigen X.509-Zertifikat
Identitäten gemäß dem folgenden Abschnitt
2.1.1.2 
Es darf nur eine Identität, die den Ansprüchen qualifizierter Signaturen entspricht, verwendet werden.

3.1.3 Webservice Security Standard (WSS)

Nicht relevant für den Wirkbetrieb der TI.

3.1.4 XML-Verschlüsselung – Symmetrisch

GS-A_4373 - XML-Verschlüsselung - symmetrisch

Alle Produkttypen, die XML-Dokumente mittels [XMLEnc-1.1] verschlüsseln, MÜSSEN die folgenden Vorgaben umsetzen:

  • Als symmetrische Block-Chiffre muss AES [FIPS-197] mit einer Schlüssellänge von 256 Bit im Galois/Counter Mode (GCM) gemäß [NIST-SP-800-38D] mit der Tag-Länge von 128 Bit verwendet werden.

  • Die IVs dürfen sich bei gleichem Schlüssel nicht wiederholen (vgl. [NIST-SP-800-38D#S.25] und [BSI-TR-02102-1#S. 24]). Der IV soll eine Bitlänge von 96 Bit besitzen, seine Länge muss mindestens 96 Bit sein. Es wird empfohlen den IV zufällig zu wählen (vgl. [gemSpec_Krypt#GS-A_4367]).

  • Hinweis: Im Normalfall ist davon auszugehen, dass für die Sicherung der Integrität und Authentizität der übertragenen Daten zudem noch eine Signatur der zu verschlüsselnden Daten notwendig ist.

[<=]

3.1.5 XML-Verschlüsselung – Hybrid

GS-A_4374 - XML-Verschlüsselung - Hybrid

Alle Produkttypen, die Dokumente mittels [XMLEnc-1.1] hybrid verschlüsseln, MÜSSEN das Dokument gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4373] symmetrisch verschlüsseln, wobei der eingesetzte symmetrischer Schlüssel (jeweils) für eine spezifische Person oder Komponente asymmetrisch verschlüsselt wird.    
(Hinweis: Analog zum Hinweis in [gemSpec_Krypt#GS-A_4373] gilt auch hier, dass im Normalfall für die Sicherung der Integrität und Authentizität der übertragenen Daten zudem noch eine Signatur dieser Daten notwendig ist.)
[<=]

GS-A_4376-02 - XML-Verschlüsselung - Hybrid, Schlüsseltransport RSAES-OAEP

Alle Produkttypen, die Dokumente mittels [XMLEnc-1.1] RSA-basiert hybrid ver- und entschlüsseln, MÜSSEN für den Schlüsseltransport den Algorithmus RSAES-OAEP gemäß [PKCS#1] verwenden. [<=]

3.2 Karten-verifizierbare Authentifizierung und Verschlüsselung

3.2.1 Card-to-Card-Authentisierung G2

GS-A_4379 - Card-to-Card-Authentisierung G2

Alle Produkttypen, die die Card-to-Card-Authentisierung für Karten der Generation G2 durchführen, MÜSSEN dabei eine CV-Identität gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4365-*] verwenden.
[<=]

Das Verfahren zur Durchführung der Card-to-Card-Authentisierung wird in [gemSpec_COS] spezifiziert.

3.2.2 Card-to-Server (C2S) Authentisierung und Trusted Channel G2

GS-A_4380 - Card-to-Server (C2S) Authentisierung und Trusted Channel G2

Alle Produkttypen, die eine Card-to-Server-Authentisierung für Karten der Generation G2 durchführen, MÜSSEN die folgenden Vorgaben berücksichtigen:

  • Die Authentisierung muss mit AES analog [EN-14890-1#8.8] erfolgen.

  • Die Schlüsselvereinbarung muss analog zu [EN-14890-1#8.8.2] erfolgen.

[<=]

Das Verfahren zur Durchführung der Card-to-Server-Authentisierung wird in [gemSpec_COS] spezifiziert.

C2S-Authentisierung bzw. der Trusted-Channel wird zwischen der Karte und dem zugeordneten Management-System verwendet.

Der Algorithmus AES ist nach [BSI-TR-03116-1] in der TI bis Ende 2029+ (meint bis Ende des Betrachtungsraums der TR) zulässig.

GS-A_4381-01 - Schlüssellängen Algorithmus AES

Alle Produkttypen, die den Algorithmus AES nutzen, MÜSSEN die Schlüssellängen gemäß Tabelle Tab_KRYPT_012 nutzen. [<=]

Tabelle 11: Tab_KRYPT_012 Algorithmen für Card-to-Server-Authentifizierung

Algorithmen Typ
Algorithmus
Schlüssellänge
Authentifizierung und Verschlüsselung der Authentisierungsdaten
AES im CBC-Modus
(OID 2.16.840.1.101.3.4.1)
128 Bit
zulässig bis Ende 2029+

3.3 Netzwerkprotokolle

Im Gegensatz zu kryptographischen Verfahren für den Integritätsschutz oder die Vertraulichkeit von Daten, bei denen keine direkte Kommunikation zwischen dem Sender bzw. dem Erzeuger und dem Empfänger stattfindet, kann bei Netzwerkprotokollen eine Aushandlung des kryptographischen Algorithmus erfolgen. Das Ziel der nachfolgenden Festlegungen ist es daher, jeweils genau einen verpflichtend zu unterstützenden Algorithmus festzulegen, so dass eine Einigung zumindest auf diesen Algorithmus immer möglich ist. Zusätzlich können aber auch optionale Algorithmen festgelegt werden, auf die sich Sender und Empfänger ebenfalls im Zuge der Aushandlung einigen können. Es darf jedoch durch keine der Komponenten vorausgesetzt werden, dass der Gegenpart diese optionalen Algorithmen unterstützt.

3.3.1 IPsec-Kontext

GS-A_4382-04 - IPsec-Kontext - Schlüsselvereinbarung

Alle Produkttypen, die die Authentifizierung, den Schlüsselaustausch und die verschlüsselte Kommunikation im IPsec-Kontext durchführen, MÜSSEN die Schlüsselvereinbarung mittels IKEv2 [RFC-7296] gemäß den folgenden Vorgaben durchführen:

  • Zur Authentisierung MUSS eine Identität mit einem X.509-Zertifikat gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4360-*] verwendet werden.
  • Für „Hash und URL“ MUSS SHA-1 verwendet werden.
  • Die Diffie-Hellman-Gruppe Gruppe 14 (definiert in [RFC-3526], verwendbar bis Ende 2025) MUSS für den Schlüsselaustausch unterstützt werden. Zusätzlich KÖNNEN Gruppen aus [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.2.4, Tabelle 5], bei denen der Verwendungszeitraum ein „+“ enthält, verwendet werden. 
  • Der private DH-Exponent für den Schlüsselaustausch MUSS eine Länge von mindestens 256 Bit haben.
  • Die Authentisierung der ephemeren (EC)DH-Parameter erfolgt durch eine Signatur der Parameter durch den jeweiligen Protokollteilnehmer. Bei dieser Signatur MUSS SHA-256 als Hashfunktion verwendet werden. Es SOLL die Authentisierungsmethode „Digital Signature“ nach [RFC-7427] dabei verwendet werden.
  • Bei den symmetrische Verschlüsselungsalgorithmen MUSS AES mit 256 Bit Schlüssellänge im CBC-Modus unterstützt werden (sowohl für IKE-Nachrichten als auch später für die Verschlüsselung von ESP-Paketen). Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.2.1, Tabelle 2] bzw. [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.3.1, Tabelle 7] verwendet werden.
  • Für den Integritätsschutz (sowohl innerhalb von IKEv2 als auch anschließend für ESP-Pakete) MUSS HMAC mittels SHA-256 unterstützt werden. Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.2.3, Tabelle 4] bzw. [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.3.1, Tabelle 8] verwendet werden, andere Verfahren dürfen nicht verwendet werden.
  • Als PRF MUSS PRF_HMAC_SHA2_256 unterstützt werden. Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [BSI-TR-02102-3, Abschnitt 3.2.2, Tabelle 3] verwendet werden, andere Verfahren dürfen nicht verwendet werden.
  • Schlüsselaktualisierung: die IKE-Lifetime darf maximal 24*7 Stunden betragen (Reauthentication). Die IPsec-SA-Lifetime darf maximal 24 Stunden betragen (Rekeying). Der Initiator soll nach Möglichkeit vor Ablauf der Lifetime das Rekeying anstoßen. Ansonsten muss der Responder bei Ablauf der Lifetime das Rekeying von sich aus sicherstellen, bzw. falls dies nicht möglich ist, die Verbindung beenden.
  • Für die Schlüsselberechnung muss Forward Secrecy [BSI-TR-02102-1, S.ix] (in [RFC-7296] „Perfect Forward Secrecy“ genannt) gewährleistet werden. Meint die Wiederverwendung von zuvor schon verwendeten (EC-)Diffie-Hellman-Schlüsseln ([RFC-7296, Abschnitt 2.12]) ist nicht erlaubt.
[<=]

Ziel ist es zum Zeitpunkt der IKE-SA-Reauthentication ausgeführte Anwendungsfälle nicht zu unterbrechen. Aktuell wird aufgrund von TIP1-A_4492 im Rahmen der Reauthentication dem Konnektor eine neue (i.d.R. andere) VPN-TI-IP-Adresse zugewiesen, was dazu führt, dass bestehende TCP-Verbindungen in die TI effektiv zerstört und laufende Anwendungsfälle unterbrochen werden. Perspektivisch wird die folgende Anforderung als MUSS-Anforderung in TIP1-A_4492 integriert.

GS-A_5547 - gleiche VPN-IP-Adresse nach Reauthentication

Der VPN-Zugangsdienst KANN nach einer Reauthentication (vgl. GS-A_4382-* Spiegelstrich „Schlüsselaktualisierung“) die gleiche VPN-IP-Adresse wie vor der Reauthentication vergeben. Die Reauthentication ist in Bezug auf TIP1-A_4492 nicht als „neue Verbindung/Neuaufbau des Tunnels“ zu betrachten.
[<=]

Da noch nicht alle VPN-Zugangsdienste technisch in der Lage sind GS-A_5547 umzusetzen werden als Symptomlinderung die Gültigkeitsdauern der ausgehandelten Schlüssel erhöht, auch in Anbetracht, dass weitere Sicherheitsmaßnahmen (bspw. TIP1-A_5389) umgesetzt werden neben den klassischen Prüfungen, die im Rahmen einer Reauthentication durchgeführt werden.

GS-A_5548 - Mindestgültigkeitszeiten IKE- und IPsec-SAs (Konnektor)

Der Konnektor MUSS die Konfiguration der Gültigkeitsdauern der IKE- bzw. IPsec-SAs auf (1) mindestens 90% und (2) kleiner als 100% der in GS-A_4382-* Spiegelstrich „Schlüsselaktualisierung“ aufgeführten Maximalwerte setzen.
[<=]

Auszug Beispielkonfiguration /etc/ipsec.conf

    ikelifetime=161h
    lifetime=23h
    margintime = 20m
    rekeyfuzz = 40%
    keyexchange=ikev2

GS-A_5549 - Mindestgültigkeitszeiten IKE- und IPsec-SAs (VPN-Zugangsdienst)

Der VPN-Zugangsdienst MUSS die Konfiguration der Gültigkeitsdauern der IKE- bzw. IPsec-SAs auf die in GS-A_4382-* Spiegelstrich „Schlüsselaktualisierung“ aufgeführten Maximalwerte setzen.
[<=]

GS-A_5508 - IPsec make_before_break

Alle Produkttypen, die mittels IPsec Daten schützen, MÜSSEN die Reauthentication (vgl. [RFC-7296#2.8.3 „Reauthentication is done by […]“]) durchführen, indem die neue IKE-SA aufgebaut wird bevor die bestehende IKE-SA gelöscht wird.
[<=]

GS-A_4383 - IPsec-Kontext – Verschlüsselte Kommunikation

Alle Produkttypen, die mittels IPsec-Daten schützen, MÜSSEN dies ausschließlich auf Grundlage der in GS-A_4382-* als zulässig aufgeführten Verfahren und Vorgaben tun.
[<=]

A_14652 - SZZP-light, asymmetrischen Schlüssel maximale Gültigkeitsdauer

Die Lebensdauer von asymmetrischen Schlüsseln für die IPsec-Verbindungen im SZZP-light sowie Sicherheitsgateway Bestandsnetze und somit die in einem Zertifikat angegebene Gültigkeitsdauer DARF NICHT 5 Jahre überschreiten.
[<=]

3.3.2 TLS-Verbindungen

GS-A_4385 - TLS-Verbindungen, Version 1.2

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN die TLS-Version 1.2 [RFC-5246] unterstützen.
[<=]

A_18467 - TLS-Verbindungen, Version 1.3

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, KÖNNEN die TLS-Version 1.3 [RFC-8446] unterstützen, falls sie

  1. dabei nur nach [BSI-TR-02102-2] empfohlene Verbindungskonfigurationen (Handshake-Modi, (EC)DH-Gruppen, Signaturverfahren, Ciphersuiten etc.) verwenden, und 
  2. mindestens die Ciphersuite "TLS_AES_128_GCM_SHA256" dabei unterstützen. 
[<=]

A_18464 - TLS-Verbindungen, nicht Version 1.1

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, DÜRFEN NICHT die TLS-Version 1.1 [RFC-4346] unterstützen. [<=]

GS-A_4387 - TLS-Verbindungen, nicht Version 1.0

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, DÜRFEN NICHT die TLS-Version 1.0 unterstützen. [<=]

GS-A_5035 - Nichtverwendung des SSL-Protokolls

Alle Produkttypen, die Daten über Datenleitungen übertragen wollen, DÜRFEN NICHT das SSL-Protokoll unterstützen. [<=]

Bei TLS 1.1 oder älter ist im Rahmen des TLS-Verbindungsaufbaus die Verwendung von SHA-1 bei der Erstellung und Prüfung von Signaturen (TLS-Handshake) notwendig. Es gibt keine Möglichkeit der Aushandlung/Vereinbarung der Verwendung von kryptographisch höherwertigeren Hashfunktionen dafür. Dies wurde erst mit TLS 1.2 möglich. SHA-1 erbringt in Konstruktionen, die nur die kryptographische Einwegeigenschaft der Hashfunktion benötigen (bspw. bei der HMAC-Berechnung auf SHA-1-Basis) noch ein -- zwar nicht hochwertiges, aber immer noch -- vertretbares Sicherheitsniveau. Die allgemeine Kollisionsresistenz, so wie sie bei Signaturen notwendig ist, kann SHA-1 nicht mehr leisten. SHA-1 wurde in diesem Aspekt praktisch (i. S. v. nicht nur theoretisch) -- und öffentlichkeitswirksam demonstriert -- gebrochen. Aus diesem Grunde hat die IETF alle TLS Version unter 1.2 abgekündigt und bspw. alle Webbrowser-Hersteller haben die Unterstützung von TLS-Versionen unter 1.2 deaktiviert.

Einen lesenswerten Abriss bekannter Angriffe auf TLS findet man in [TLS-Attacks], vgl. auch [Breaking-TLS].

Analog zu IKE/IPsec und GS-A_4382-* (Spiegelstrich 5) wird deshalb folgend mit A_21275-* eine Verwendung von SHA-1 bei der Signaturerstellung und -prüfung im Kontext des TLS-Handshakes untersagt.

A_21275-01 - TLS-Verbindungen, zulässige Hashfunktionen bei Signaturen im TLS-Handshake

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN sicherstellen, dass

  1. sie im Rahmen der Erstellung und Prüfung von digitalen Signaturen im Rahmen des TLS-Handshakes ausschließlich folgende kryptographisch geeignete Hashfunktionen verwenden: 
    1. SHA-256, SHA-384, SHA-512 [FIPS-180-4]
    2. SHA3-256, SHA3-384, SHA3-512 [FIPS-202]
  2. sie dabei mindestens SHA-256 unterstützen,
(Bitte die Umsetzungshinweise in Bezug auf die "signature_algorithms"-Extension in gemSpec_Krypt#A_21275-* beachten.) [<=]

Umsetzungshinweise zu A_21275-*:

Bei den Anwendungsfällen der TI-Anwendungen sind die Mehrzahl der TLS-Verbindungen einseitig authentisiert. D. h. beim TLS-Handshake signiert nur der TLS-Server dessen (EC)DH-Schlüssel. Bei der Initiierung der TLS-Verbindung sendet der TLS-Client in der "signature_algorithms"-Extension beim ClientHello. In der Extension werden alle vom Client unterstützen Hashfunktionen kodiert. Dort muss also nach A_21275-* mindestens SHA-256 enthalten sein. Bei TLS 1.2 wird von fast allen TLS-Bibliotheken ebenfalls SHA-1 angegeben, dieses Verhalten lässt sich im Normalfall nicht ohne Code-Änderungen in den Bibliotheken verändern -- dieses Verhalten widerspricht zunächst A_21275-*. Das bloße Aufführen von SHA-1 als grundsätzlich unterstützte Hashfunktion soll nicht als fehlerhaftes Verhalten gelten. Wichtig für die Umsetzung von A_21275-* sind die tatsächlich erstellten Signaturen und die Prüfung dieser Signaturen.

Informationen zu Algorithmen in der "signature_algorithms"-Extension findet man in [RFC-5246#7.4.1.4.1.] und [RFC-8446-4.2.3.], vgl. auch [RFC-9155].

GS-A_4384-03 - TLS-Verbindungen

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN die folgenden Vorgaben erfüllen:

  • Zur Authentifizierung MUSS eine X.509-Identität gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4359-*] verwendet werden.
  • Als Cipher-Suite MÜSSEN TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 und TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 unterstützt werden.
  • Beim ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (vgl. "ECDHE" im Namen der Cipher-Suites) MÜSSEN die Kurven P-256 und P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Es SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven als in GS-A_4384-* aufgeführt DÜRFEN NICHT verwendet werden.
  • Es KÖNNEN weitere Cipher-Suiten aus [TR-02102-2, Abschnitt 3.3.1 Tabelle 1] unterstützt werden. 
[<=]

Erläuterung zu GS-A_4384-*:

In einigen Konstellationen (ePA-FdV auf iOS-Geräten) ist die Verwendung von brainpool-Kurven nur schwer möglich. Dort bedeutet die SOLL-Bestimmung aus GS-A_4384-*, dass es zulässig ist auf die brainpool-Kurven-Unterstützung dort zu verzichten. 

Hinweis: hinter den folgenden Identifier-n verbirgt sich kryptographisch gesehen jeweils die gleiche Kurve:

ansix9p256r1
[ANSI-X9.62#L.6.4.3]
ansip256r1
http://oid-info.com/get/1.2.840.10045.3.1.7
prime256v1
[RFC-3279],
openssl ecparam -list_curves
secp256r1
[RFC-5480], http://www.secg.org/collateral/sec2_final.pdf
P-256 
[FIPS186-5]

Analog P-384 [FIPS186-5]:

ansix9p384r1
[ANSI-X9.62#L.6.5.2]
ansip384r1
http://oid-info.com/get/1.3.132.0.34
prime384v1
[RFC-3279],
openssl ecparam -list_curves
secp384r1
[RFC-5480], http://www.secg.org/collateral/sec2_final.pdf
P-384 
[FIPS186-5]

GS-A_5541 - TLS-Verbindungen als TLS-Klient zur Störungsampel oder SM

Alle Produkttypen, die das TLS-Protokoll als TLS-Klient zur Störungsampel oder zum Service-Monitoring verwenden, KÖNNEN

(1) auf die explizite Prüfung, dass der TLS-Server die (EC)DH-Gruppe für den ephemeren (EC)DH-Schlüsselaustausch spezifikationskonform gewählt hat (vgl. GS-A_4384-* und A_17124-* Punkt 4), verzichten,
und
(2) davon ausgehen, dass der TLS-Server die Auswahl der TLS-Verbindungsparameter (TLS-Version, TLS-Ciphersuite etc.) korrekt, i.S.v. spezifikationskonform, durchführt.
[<=]

GS-A_5580-01 - TLS-Klient für betriebsunterstützende Dienste

Alle Produkttypen, die das TLS-Protokoll als TLS-Klient für Betriebsunterstützende Dienste (Service-Monitoring, Betriebsdaten-Erfassung etc.) verwenden, MÜSSEN das vom Betriebsunterstützenden Dienst präsentierte Zertifikat prüfen. Für diese Prüfung MUSS entweder TUC_PKI_018 oder die vereinfachte Zertifikatsprüfung (GS-A_5581 „TUC  vereinfachte  Zertifikatsprüfung“ (Komponenten-PKI)) verwendet werden. [<=]

A_22430 - TLS-Klient für betriebsunterstützende Dienste im Internet

Alle Produkttypen, welche die Betriebsdatenerfassung im Internet nutzen, MÜSSEN prüfen, ob das von der Betriebsdatenerfassung an der Internetschnittstelle während des TLS-Verbindungsaufbaus präsentierte TLS-Serverzertifikat gültig ist (d. h. u. a. per Zertifikatsprüfung rückführbar auf ein CA-Zertifikat einer CA, die die "CA/Browser Forum Baseline Requirements for the Issuance and Management of Publicly-Trusted Certificates" (https://cabforum.org/baseline-requirements-documents/) erfüllt) und für den erwarteten FQDN ausgestellt wurde. Bei negativen Prüfergebnis MUSS der TLS-Verbindungsaufbau zur Betriebsdatenerfassung abgelehnt werden. [<=]

Bei  bestimmten  Produkttypen,  bspw.  TSPs,  beschränkt  sich  die  Prüfung  von  Zertifikaten beim TLS-Verbindungsaufbau in Bezug auf die TI ausschließlich auf die Prüfung des Zertifikats des Service Monitorings oder anderer betriebsunterstützender Dienste. Dafür ist der TUC_PKI_018 unangemessen leistungsstark und komplex. Deshalb wird folgend mit GS-A_5581 eine passgenauere Zertifikatsprüfung als Alternative definiert.

GS-A_5581 - "TUC vereinfachte Zertifikatsprüfung“ (Komponenten-PKI)

Alle  Produkttypen,  die  eine  Zertifikatsprüfung konform  zu  in  dieser  Anforderung  definierten „TUC vereinfachte Zertifikatsprüfung“ durchführen wollen, erreichen dies indem sie folgende Vorgaben erfüllen.
(1) Es MUSS einen Prozess geben der authentisch und integer die Komponenten-CA-Zertifikate der TI regelmäßig (mindestens einmal pro Monat) ermittelt. Diese sind Basis für die folgenden Prüfschritte. 
(2) Es MUSS geprüft werden, ob im vom TLS-Server präsentierten Zertifikat der korrekte  (i.  S.  v.  vom  TLS-Client  erwartete)  FQDN  enthalten  ist  (bspw.  monitoring-update.stampel.telematik).
(3) Es MUSS geprüft werden, ob das präsentierte Zertifikat per Signaturprüfung rückführbar ist zu einem der CA-Zertifikate aus (1).
(4) Es MUSS geprüft werden, ob das präsentierte Zertifikat zeitlich gültig ist.

Wenn einer der Prüfschritte aus (2) bis (4) fehlschlägt, MUSS der Verbindungsaufbau abgebrochen werden.  

Es gibt GS-A_5581 folgend in gemSpec_Krypt Anwendungshinweise. [<=]

Als Hilfestellung: für die Umsetzung von GS-A_5581 Spiegelstrich (1) kann man bspw. folgende Maßnahmen wählen.

(a) Übergabe bei einem Vororttermin in der gematik,

(b) Regelmäßiger Download über https://download.tsl.ti-dienste.de/

(c)  Verwendung  einer  dedizierten  Software  zum  Download,  Signaturprüfung  und Auswertung  der  TI-TSL  (es  existiert  dafür  jeweils mindestens eine Open-Source-Lösung und eine kommerzielle Lösung) 

(d) oder andere Lösung, die die Integrität und Authentizität der Zertifikate sicherstellt.

Ziel ist es, dass für die Verbindung zur Störungsampel oder zum Service Monitoring auch einfach verfügbare und einfach verwendbare HTTPS-Clienten wie wget oder curl verwendet werden können.

Unter der Annahme, dass

(a) im Verzeichnis /etc/TI-Komponenten-CAs die in GS-A_5581 Punkt (1) aufgeführten Zertifikate liegen und

(b) die an die Störungsampel zu sendende Information (i. d. R. unsignierte XML-Daten) in der Datei SOAP_Daten liegen,
erfüllen folgende Aufrufe die Punkt (2)-(4) aus GS-A_5581.
I.
wget --ca-directory=/etc/TI-Komponenten-CAs --post-file=SOAP_Daten https://monitoring-update.stampel.telematik:8443/I_Monitoring_Message
II.
curl --capath /etc/TI-Komponenten-CAs –d SOAP_Daten https://monitoring-
update.stampel.telematik:8443/I_Monitoring_Message

GS-A_5542 - TLS-Verbindungen (fatal Alert bei Abbrüchen)

Alle Produkttypen, die das TLS-Protokoll verwenden, MÜSSEN sicherstellen, dass alle von ihnen durchgeführten Verbindungsabbrüche (egal ob im noch laufenden TLS-Handshake oder in einer schon etablierten TLS-Verbindung) mit einer im TLS-Protokoll aufgeführten Fehlermeldung (fataler Alert) angekündigt werden, außer das TLS-Protokoll untersagt dies explizit.

[<=]

Sicherheitsziel bei der Verwendung von TLS in der TI ist die Forward Secrecy [BSI-TR-02102-1, S. ix], was sich u. a. in den vorgegebenen Cipher-Suites (vgl. GS-A_4384-* und A_17124-*) widerspiegelt. Um dieses Ziel zu erreichen, muss sichergestellt werden, dass in regelmäßigen Abständen frisches Schlüsselmaterial über einen authentisierten Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch gebildet wird, welches das alte Material ersetzt, wobei das alte Material sowohl im Klienten als auch im Server sicher gelöscht wird. Insbesondere bei der Nutzung von TLS-Resumption (vgl. [RFC-5246, S. 36] oder [RFC-5077]) kann die Dauer einer TLS-Session deutlich länger sein als die Lebensdauer der TCP-Verbindung innerhalb welcher der initiale Schlüsselaustausch stattgefunden hat. Aus diesem Grunde werden analog zu den IPsec-Vorgaben (vgl. [gemSpec_Krypt#GS-A_4383]) Vorgaben für die maximale Gültigkeitsdauer dieses Schlüsselmaterials gemacht (vgl. auch [SDH-2016]).

GS-A_5322 - Weitere Vorgaben für TLS-Verbindungen

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN u. a. folgende Vorgaben erfüllen:

  • Falls der Produkttyp als Klient oder als Server im Rahmen von TLS an einer Session-Resumption mittels SessionID (vgl. [RFC-5246, Abschnitt 7.4.1.2]) teilnimmt, MUSS er sicherstellen, dass nach spätestens 24 Stunden das über den Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch ausgehandelte Schlüsselmaterial und alles davon abgeleitete Schlüsselmaterial (vgl. [RFC-5246, Abschnitt 8.1 und 6.3]) bei ihm sicher gelöscht wird.
  • Falls der Produkttyp als Klient im Rahmen von TLS an einer Session-Resumption nach [RFC-5077] teilnimmt, MUSS er sicherstellen, dass nach spätestens 24 Stunden das über den Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch ausgehandelte Schlüsselmaterial und alles davon abgeleitete Schlüsselmaterial (vgl. [RFC-5246, Abschnitt 8.1 und 6.3]) bei ihm sicher gelöscht wird. Damit verbundene SessionTickets MUSS er ebenfalls sicher löschen.
  • Falls der Produkttyp als Server im Rahmen von TLS an einer Session-Resumption nach [RFC-5077] teilnimmt, MUSS er sicherstellen, dass nach spätestens 24 Stunden das über den Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch ausgehandelte Schlüsselmaterial und alles davon abgeleitete Schlüsselmaterial (vgl. [RFC-5246, Abschnitt 8.1 und 6.3]) bei ihm sicher gelöscht wird. Damit verbundene SessionTickets MUSS er, falls bei ihm vorhanden, sicher löschen. Das Schlüsselmaterial, dass bei der Erzeugung des SessionTickets (für die Sicherung von Vertraulichkeit und Authentizität der SessionTickets) verwendet wird, MUSS spätestens alle 48 Stunden gewechselt werden und das alte Material MUSS sicher gelöscht werden. Als kryptographische Verfahren zur Erzeugung/Sicherung der SessionTickets MÜSSEN ausschließlich nach [BSI-TR-03116-1] zulässige Verfahren verwendet werden und das Schlüsselmaterial muss die Entropieanforderungen gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4368] erfüllen.
  • Falls ein Produkttyp als Klient oder Server im Rahmen von TLS die Renegotiation unterstützt, so MUSS er dies ausschließlich nach [RFC-5746] tun. Ansonsten MUSS er die Renegotiation-Anfrage des Kommunikationspartners ablehnen.
[<=]

Aktuell gibt es in der TI keine Anwendungsfälle (Wechsel der kryptographischen Identität innerhalb einer TLS-Verbindung oder erzwungene Schlüssel-„Auffrischung“ der Sitzungsschlüssel), die eine Session-Renegotiation im Rahmen von TLS unmittelbar erforderlich machen. Lesenswert bez. des Themas Sicherheitsprobleme mit TLS-Session-Renegotiation ist [IR-2014, S.181ff] und allgemein [CM-2014].

Es hat sich gezeigt, dass es notwendig ist weitere Vorgaben zur TLS-Renegotiation für die Sicherstellung der Interoperabilität zwischen Komponenten und Diensten zu machen.

GS-A_5524 - TLS-Renegotiation eHealth-KT

Das eHealth-KT MUSS beim einen TLS-Verbindungsaufbau die TLS-Extension „renegotiation_info“ gemäß [RFC-5746] senden, unabhängig davon ob das eHealth-KT TLS-Renegotiation unterstützt oder nicht unterstützt. Im weiteren TLS-Protokollverlauf MUSS das eHealth-KT eines der beiden folgenden Verhalten aufweisen:

  1. Entweder das eHealth-KT lehnt jede Renegotiation mit einem „no_renegotiation“-Alert ab, oder

  2. das eHealth-KT unterstützt die Renegotiation gemäß [RFC-5746], wobei ausschließlich „Secure Renegotiation“ durch das eHealth-KT akzeptiert werden (d.h., falls das „secure_renegotiation“-flag [RFC-5746#3.7] gleich FALSE ist, muss das KT die Renegotiation mit einem „no_renegotiation“-Alert ablehnen).

[<=]

GS-A_5525 - TLS-Renegotiation Konnektor

Der Konnektor MUSS den RFC 5746 (TLS-Renegotiation-Indication-Extension [RFC-5746]) unterstützen und nur „Secure Renegotiation“ erlauben und durchführen.

[<=]

Für eine Java-Implementierung bedeutet dies, dass allowLegacyHelloMessages und allowUnsafeRenegotiation jeweils auf false gesetzt sind ("Modus Strict", http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/tlsreadme2-176330.html ).

Da der Angriff [Ray-2009], der zur Erstellung des [RFC-5746] führte, praktisch durchführbar war, wurde die Mehrzahl der existierenden TLS-Bibliotheken relativ zügig angepasst (Timeline in [IR-2014, S. 190, Abbildung 7.2]). (Vgl. die erste Spalte „Secure Renegotiation“ bei https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_TLS_implementations#Extensions ) Um für den unwahrscheinlichen Fall, dass aktuell ein schon bestehender Fachdienst Probleme bei der Umsetzung der folgenden Anforderung hat, wurde diese als SOLL-Anforderung formuliert. Es ist geplant diese Anforderung zukünftig in eine MUSS-Anforderung zu ändern.

GS-A_5526 - TLS-Renegotiation-Indication-Extension

Alle Produkttypen, die das TLS-Protokoll verwenden, SOLLEN den RFC 5746 (TLS-Renegotiation-Indication-Extension [RFC-5746]) unterstützen.

[<=]

Die folgende Anforderung hat den Zweck die Interoperabilität zwischen Konnektor und Intermediär sicherzustellen.

GS-A_5527 - TLS-Renegotiation-Indication-Extension Intermediär

Der Intermediär MUSS den RFC 5746 (TLS-Renegotiation-Indication-Extension [RFC-5746]) unterstützen und nur „Secure Renegotiation“ erlauben und durchführen.

[<=]

Für eine verbesserte Interoperabilität zu bestimmten TLS-Implementierungen (bspw. SChannel, vgl. auch ( https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_TLS_implementations bzw. https://www.ssllabs.com/ssltest/clients.html) sollen im Konnektor zusätzlich zu den Cipher-Suiten aus GS-A_4384-* weitere Cipher-Suiten unterstützt werden. Mit der mittelfristigen Anhebung des zu erreichenden Sicherheitsniveaus auf 120 Bit (vgl. [SOG-IS-2020] und [BSI-TR-03116-1]) werden die folgenden Cipher-Suiten mittelfristig verpflichtend. In diesem Kontext spielt die Performanz (3000 Bit Diffie-Hellman vs. 256 Bit Elliptic Curve Diffie-Hellman) bei Embedded-Geräten wie dem Konnektor eine wichtige Rolle.

GS-A_5345-04 - TLS-Verbindungen Konnektor

Der Konnektor MUSS für die TLS gesicherten Verbindungen neben den in [gemSpec_Krypt#GS-A_4384-*] aufgeführten Ciphersuiten folgende Vorgaben umsetzen:

  1. Der Konnektor MUSS zusätzlich folgende Ciphersuiten unterstützen:
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA256 (0xC0, 0x27),
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA384 (0xC0, 0x28),
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0, 0x2f) und
  • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0, 0x30).
  1. Der Konnektor KANN weitere Ciphersuiten aus [TR-02102-2, Abschnitt 3.3.1 Tabelle 1] unterstützen.
  2. Falls Ciphersuiten aus Spiegelstrich (1) oder (2) unterstützt werden,
    1.     MÜSSEN bei dem ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch die Kurven P-256 und P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden,
    2.     MÜSSEN die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden.
   Andere Kurven SOLLEN NICHT verwendet werden.
  1. Falls Ciphersuiten aus (1) oder (2) unterstützt werden, so MÜSSEN diese im CC-Zertifizierungsverfahren berücksichtigt werden.
[<=]

A_23226-01 - TLS-Verbindung, Konnektor: Legacy-KT-Unterstützung

Der Konnektor MUSS für die Unterstützung von alten eHealth-KT folgende TLS-Vorgaben ebenfalls unterstützen:

  • Als Cipher Suite MUSS TLS_DHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA oder TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA unterstützt werden.
  • Dabei MUSS für die Schlüsselaushandlung Gruppe 14 (definiert in [RFC-3526], verwendbar bis Ende 2025) verwendet werden.
  • Der private DH-Exponent für den Schlüsselaustausch MUSS eine Länge von mindestens 256 Bit haben.
[<=]

A_18183 - TLS-Protokoll-Verwendung in WANDA Basic

Falls ein Anbieter einer anderen Anwendung des Gesundheitswesens ohne Zugriff auf Dienste der TI in angeschlossenen Netzen des Gesundheitswesens (WANDA Basic) das TLS-Protokoll verwendet, so MUSS er dabei ausschließlich Ciphersuiten und Domainparameter (Schlüssellängen, Kurvenparameter etc.), die nach [TR-02102-2] empfohlen sind, verwenden. [<=]

Erläuterung: Eine andere Anwendung des Gesundheitswesens ohne Zugriff auf Dienste der TI in angeschlossenen Netzen des Gesundheitswesens (WANDA Basic) muss beim TLS-basierten Nachrichtentransport durch die TI nach [TR-02102-2] sichere Cipher-Suiten und Domainparameter verwenden. Für solch eine Anwendung ist eine die Interoperabilität mit TI-Diensten sicherstellende Einschränkung der Cipher-Suiten und Domainparameter nach GS-A_4384-* und A_17124-* nicht notwendig, d. h. beide Anforderungen gelten nicht für solche Anwendungen, sondern A_18183 gilt.

A_18986 - Fachdienst-interne TLS-Verbindungen

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, die nur innerhalb ihres Produkttypen verlaufen (bspw. ePA-Aktensystem interne TLS-Verbindungen zwischen dem Zugangsgateway und der Komponente Authentisierung), KÖNNEN für diese TLS-Verbindungen neben den in GS-A_4384-* und ggf. A_17124-* festgelegten TLS-Vorgaben ebenfalls alle weiteren in [TR-02102-2] empfohlenen TLS-Versionen und TLS-Ciphersuiten mit den jeweiligen in [TR-02102-2] dafür aufgeführten Domainparametern (Kurven, Schlüssellängen etc.) verwenden. [<=]

Erläuterung: A_18986 ”befreit” Produkttypen-interne TLS-Verbindungen von der Beschränkung auf die Vorgaben von GS-A_4384-* und ggf. A_17124-* und erweitert diese Vorgaben auf die Gesamtheit der in [TR-02102-2] empfohlenen TLS-Konfigurationen.

Hinweis: In Abschnitt "3.15.3 ePA-spezifische TLS-Vorgaben " gibt es weitere TLS-Vorgaben.

3.3.3 DNSSEC-Kontext

Hinweis: Die Verwendung von DNSSEC innerhalb der TI wird seit 2018 nicht mehr in den TI-Spezifikationen vorgeschrieben. DNSSEC wird in der TI von den meisten Komponenten und Fachdiensten nicht mehr verwendet. Die Unterstützung von DNSSEC in den DNS-Servern der TI wird nur noch für Legacy-Anwendungen weiterbetrieben. In der TI sind fast alle Kommunikationen über TLS und damit über die PKI der TI abgesichert.

GS-A_4388 - DNSSEC-Kontext

Alle Produkttypen, die DNSSEC verwenden, MÜSSEN die Algorithmen und Vorgaben gemäß Tabelle Tab_KRYPT_017 erfüllen.

[<=]

Tabelle 12: Tab_KRYPT_017 Algorithmen für DNSSEC

Algorithmen Typ
Algorithmus
Schlüssellänge
TSIG – symmetrischer Schlüssel zur Absicherung der Transaktionskanäle zwischen zwei Name-Server-Instanzen bei Zonentransfers, Änderungsbenachrichtigungen, dynamischen Updates und rekursiven Queries.
HMAC-SHA-256
256 Bit
DNSSEC ZSK
Asymmetrische Schlüssel zur Wahrung der Authentizität und Integrität von Zonendatenobjekten.
RSA-SHA-256 [RFC-5702]
2048 Bit
DNSSEC KSK
Asymmetrische Schlüssel zur Wahrung der Authentizität und Integrität von Zonendatenobjekten.
RSA-SHA-256
[RFC-5702]
2048 Bit

Hinweis: Nach [RFC-5702] ist die Verwendung von SHA-256 [FIPS-180-4] möglich. Schlüssellängen von RSA zwischen 512 bis 4096 Bit sind seit den Anfängen von DNSSEC möglich. Bei TSIG ist nach [RFC-4635] auch SHA-256 verwendbar und bspw. von bind seit der Version 9.5 unterstützt.

3.4 Masterkey-Verfahren (informativ)

Die gematik wurde aufgefordert, beispielhaft ein mögliches Ableitungsverfahren für einen versichertenindividuellen symmetrischen Schlüssel auf Grundlage eines Ableitungsschlüssels (Masterkey) aufzuführen. Ein Kartenherausgeber ist frei in der Wahl seines Ableitungsverfahrens. Jedoch müssen beim Einsatz eines Ableitungsverfahrens, um die Qualität der Ableitung zu garantieren, insbesondere folgende Punkte beachtet werden:

  • Der Ableitungsprozess muss unumkehrbar und nicht-vorhersehbar sein, um sicherzustellen, dass die Kompromittierung eines abgeleiteten Schlüssels nicht den Ableitungsschlüssel oder andere abgeleitete Schlüssel kompromittiert.
  • Bei einer Schlüsselableitung (im Sinne von [ISO-11770]) basiert die kryptographische Stärke der abgeleiteten Schlüssel auf der Ableitungsfunktion und der kryptographischen Stärke des geheimen Ableitungsschlüssels (insbesondere hier dessen Entropie). Die Entropie der abgeleiteten Schlüssel ist kleiner gleich der Entropie des geheimen Ableitungsschlüssels. Um die Entropie der abgeleiteten Schlüssel sicherzustellen, muss die Entropie des geheimen Ableitungsschlüssels (deutlich) größer sein als die zu erreichende Entropie der abgeleiteten Schlüssel.
  • Der Betreiber eines Schlüsseldienstes muss im Falle des Einsatzes einer Schlüsselableitung (nach [ISO-11770]) in seinem Sicherheitskonzept Maßnahmen für das Bekanntwerden von Schwächen des kryptographischen Verfahrens, welche die Grundlage der Schlüsselableitung ist, darlegen.

Ein Kartenherausgeber hat auch die Freiheit, gar kein Ableitungsverfahren zu verwenden, sondern alle symmetrischen SK.CMS aller seiner Karten sicher in seinem RZ vorzuhalten.

Ziel des Masterkey-Verfahrens zur Ableitung eines versichertenindividuellen Schlüssels ist es, aus einem geheimen Masterkey und einem öffentlichen versichertenindividuellen Merkmal einen geheimen symmetrischen Schlüssel abzuleiten, der zur Absicherung der Verbindung zwischen CMS und Smartcard verwendet wird. Öffentlich bedeutet an dieser Stelle nicht, dass die Merkmale selbst nicht schützenswert sind, es soll jedoch ausdrücken, dass die Vertraulichkeit des versichertenindividuellen Schlüssels nicht von der Geheimhaltung dieser Merkmale abhängt. Die Vertraulichkeit der Daten muss durch die Geheimhaltung des Masterkeys gewährleistet sein. Das bedeutet, die Geheimhaltung anderer Daten als des Masterkeys darf für die Vertraulichkeit der Daten nicht notwendig sein. Die Durchführung dieses Verfahrens muss bei gleichen Eingangsparametern immer das gleiche Ergebnis generieren.

Für die Durchführung des Algorithmus wird neben dem Masterkey auch noch mindestens ein versichertenindividuelles Merkmal verwendet. Die Auswahl des Merkmals ist fachlich motiviert und wird daher in diesem Dokument nicht spezifiziert. Das in Tabelle 20 beispielhafte Verfahren besteht aus einer Kombination von AES-Verschlüsselung [FIPS-197] und Hashwert-Bildung. Die Schlüssel- bzw. Hashwert-Länge ergibt sich gemäß Tabelle 21 .

Tabelle 13: Tab_KRYPT_018 Ablauf zur Berechnung eines versichertenindividuellen Schlüssels

Reihenfolge
Beschreibung
Formale Darstellung
1
Bildung eines Hashwertes über dem versichertenindividuellen Merkmal unter Verwendung eines statischen Padding-Verfahrens für den Fall, dass das versichertenindividuelle Merkmal in seiner Länge nicht der Blocklänge des Hash-Algorithmus entspricht.
Im Ergebnis wird ein versichertenindividuelles Merkmal geeigneter Länge für den nächsten Schritt erzeugt.
HASH#1 =
SHA-256(versichertenindividuelles Merkmal)
2
AES-Verschlüsselung des Resultats mit dem Masterkey.
Durch die Verschlüsselung an dieser Stelle ist sichergestellt, dass der versichertenindividuelle Schlüssel nur durch den Besitzer des geheimen Masterkeys erzeugt werden kann.
ENC#1 = AES-256(HASH#1)
3
Bildung eines Hashwertes über dem Ergebnis des vorherigen Verarbeitungsschritts.
Dies stellt sicher, dass ein Schlüssel geeigneter Länge erzeugt wird.
Versichertenindividueller Schlüssel =
SHA-256(ENC#1)

In der nachfolgenden Tabelle werden Kürzel entsprechend der Definition aus Abschnitt 3.2.3 verwendet.

Tabelle 14: Tab_KRYPT_019 eingesetzte Algorithmen für die Ableitung eines versichertenindividuellen Schlüssels

Algorithmen Typ
Algorithmus
Unterverfahren
Masterkey-Verfahren für die Generierung des versichertenindividuellen Schlüssel innerhalb eines CMS
AES basiertes Verfahren gemäß vorheriger Definition
AES-256
SHA-256
anwendbar bis Ende 2029+

3.5 Hybride Verschlüsselung binärer Daten

Für die hybride Verschlüsselung werden die Daten zunächst symmetrisch mittels eines zufällig gewählten geheimen symmetrischen Schlüssels verschlüsselt. Der geheime Schlüssel wird im Anschluss asymmetrisch für jeden Empfänger separat verschlüsselt.

Hinweis: unter binären Daten sind im gesamten Dokument beliebige Daten insbesondere beliebigen Typs (Text, HTML, PDF, JPG etc.) zu verstehen. Es gilt das Prinzip: das Spezielle vor dem Allgemeinen: gibt es weitere spezielle Vorgaben für bestimmte Datenformate, sind diese für die entsprechenden Daten verpflichtend (überschreiben oder ergänzen die allgemeinen Vorgaben).

3.5.1 Symmetrischer Anteil der hybriden Verschlüsselung binärer Daten

GS-A_4389 - Symmetrischer Anteil der hybriden Verschlüsselung binärer Daten

Produkttypen, die die hybride Verschlüsselung binärer Daten durchführen, MÜSSEN für den symmetrischen Anteil der Verschlüsselung die folgenden Vorgaben berücksichtigen:

  • Als symmetrische Block-Chiffre muss AES [FIPS-197] mit einer Schlüssellänge von 256 Bit im Galois/Counter Mode (GCM) gemäß [NIST-SP-800-38D] mit der Tag-Länge von 128 Bit verwendet werden.

  • Die IVs dürfen sich bei gleichem Schlüssel nicht wiederholen (vgl. [NIST-SP-800-38D#S.25] und [BSI-TR-02102-1#S.24]). Der IV soll eine Bitlänge von 96 Bit besitzen, seine Länge muss mindestens 96 Bit sein. Es wird empfohlen den IV zufällig zu wählen (vgl. [gemSpec_Krypt#GS-A_4367]).

  • Hinweis: Im Normalfall ist davon auszugehen, dass für die Sicherung der Integrität und Authentizität der zu verschlüsselnden Daten zudem noch eine Signatur dieser Daten notwendig ist.

[<=]

Hinweis: In [RFC-5084] findet man Informationen über die Verwendung von AES-GCM innerhalb von CMS [RFC-5652].

3.5.2 Asymmetrischer Anteil der hybriden Verschlüsselung binärer Daten

GS-A_4390 - Asymmetrischer Anteil der hybriden Verschlüsselung binärer Daten

Produkttypen, die die hybride Verschlüsselung binärer Daten durchführen, MÜSSEN für den asymmetrischen Anteil der Verschlüsselung die folgenden Vorgaben berücksichtigen:

  • Als asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren MUSS RSAES-OAEP gemäß [PKCS#1, Kapitel 7.1] verwendet werden.
  • Als Mask-Generation-Function für die Verwendung in RSAES-OAEP MUSS MGF 1 mit SHA-256 als Hash-Funktion gemäß [PKCS#1, Anhang B.2.1] verwendet werden.
[<=]

3.6 Symmetrische Verschlüsselung binärer Daten

GS-A_5016 - Symmetrische Verschlüsselung binärer Daten

Produkttypen, die die symmetrische Verschlüsselung binärer Daten durchführen, MÜSSEN die folgenden Vorgaben berücksichtigen:

  • Als symmetrische Block-Chiffre muss AES [FIPS-197] mit einer Schlüssellänge von 256 Bit im Galois/Counter Mode (GCM) gemäß [NIST-SP-800-38D] mit der Tag-Länge von 128 Bit verwendet werden.

  • Die IVs dürfen sich bei gleichem Schlüssel nicht wiederholen (vgl. [NIST-SP-800-38D#S.25] und [BSI-TR-02102-1#S.24]). Der IV soll eine Bitlänge von 96 Bit besitzen, seine Länge muss mindestens 96 Bit sein. Es wird empfohlen den IV zufällig zu wählen (vgl. [gemSpec_Krypt#GS-A_4367]).

  • Hinweis: Im Normalfall ist davon auszugehen, dass für die Sicherung der Integrität und Authentizität der übertragenen Daten zudem noch eine Signatur der zu verschlüsselnden Daten notwendig ist.

[<=]

Hinweis: In [RFC-5084] findet man Informationen über die Verwendung von AES-GCM innerhalb von CMS [RFC-5652].

A_15561 - AES-NI

Wenn der eingesetzte Konnektor AES-NI unterstützt und AES-NI dort aktiviert ist (vgl. [BSI-TR-03116-1#Abschnitt "4.7  Hardware-Unterstützung AES (AES-NI)"]), MUSS der Konnektor für alle AES-Ausführungen die AES-NI verwenden. [<=]

3.7 Signatur binärer Inhaltsdaten (Dokumente)

GS-A_5080-01 - Signaturen binärer Daten (Dokumente)

Alle Produkttypen, die CMS-Signaturen [RFC-5652] von Inhaltsdaten (wie bspw. Textdokumenten ungleich PDF/A) erzeugen oder prüfen, MÜSSEN die Algorithmen und Vorgaben der Tabelle Tab_KRYPT_020 erfüllen. [<=]

Tabelle 15: Tab_KRYPT_020 Algorithmen für die Erzeugung und Prüfung von binären Daten im Kontext von Dokumentensignaturen

Signaturbestandteil
Beschreibung
Algorithmus
Anmerkung
Signaturstandard
Signaturstandard
ETSI TS 101 733 V1.7.4 (2008-07)
Electronic Signatures and Infrastructures (ESI); CMS Advanced Electronic Signatures (CAdES)
[ETSI-CAdES]
Die Verwendung des Standards ist für die Signatur von Dokumenten verpflichtend die mittels CMS [RFC-5652] erzeugt werden.
kryptographisches Signaturverfahren
Algorithmus für die Berechnung des Nachrichten-Digest (Hashwert des Dokuments) und die Signatur mit dem privaten Schlüssel
RSASSA-PSS mit SHA-256
bis Ende 2025 

ECDSA mit SHA-256
bis Ende 2029+

Die Verwendung einer dieser Algorithmen ist verpflichtend.
Alle hier aufgeführten Signaturverfahren müssen von einer Signaturprüfenden Komponente überprüfbar sein.
DigestMethod
Methode zur Berechnung eines Digest der zu signierenden Bereiche
SHA-256
Die Verwendung des Algorithmus ist verpflichtend.
Kryptographisches Token
Kryptographisches Token für die Signatur, bestehend aus einem privaten Schlüssel und einem zugehörigen X.509-Zertifikat
Identitäten gemäß einem der folgenden Abschnitte
2.1.1.1 
2.1.1.2 
Die Auswahl des kryptographischen Tokens ist von dem jeweiligen Einsatzzweck abhängig.

3.8 Signaturen innerhalb von PDF/A-Dokumenten

GS-A_5081-01 - Signaturen von PDF/A-Dokumenten

Alle Produkttypen, die in PDF/A-Dokumenten [PDF/A-2] Signaturen einbetten/erzeugen oder diese Signaturen prüfen, MÜSSEN die Algorithmen und Vorgaben der Tabelle Tab_KRYPT_021 erfüllen. [<=]

Tabelle 16: Tab_KRYPT_021 Algorithmen für die Erzeugung und Prüfung von PDF/A-Dokumentensignaturen

Signaturbestandteil
Beschreibung
Algorithmus
Anmerkung
Signaturstandard
Signaturstandard
ETSI TS 102 778-3 V1.2.1,
PDF Advanced Electronic Signature Profiles; Part 3: PAdES Enhanced – PAdES-BES and PAdES-EPES Profiles
Technical Specification, 2010 [PAdES-3]
Die Verwendung des Standards ist für die Signatur von PDF/A [PDF/A-2] Dokumenten verpflichtend, die mittels eingebetteter Signaturen signiert werden.
kryptographisches Signaturverfahren
Algorithmus für die Berechnung des Nachrichten-Digest (Hashwert des Dokuments) und die Signatur mit dem privaten Schlüssel
RSASSA-PSS mit SHA-256
bis Ende 2025 

ECDSA mit SHA-256
bis Ende 2029+

Die Verwendung einer dieser Algorithmen ist verpflichtend.
Alle hier aufgeführten Signaturverfahren müssen von einer Signaturprüfenden Komponente überprüfbar sein.
DigestMethod
Methode zur Berechnung eines Digest der zu signierenden Bereiche
SHA-256
Die Verwendung des Algorithmus ist verpflichtend.
Kryptographisches Token
Kryptographisches Token für die Signatur, bestehend aus einem privaten Schlüssel und einem zugehörigen X.509-Zertifikat
Identitäten gemäß einem der folgenden Abschnitte
2.1.1.1
2.1.1.2
Die Auswahl des kryptographischen Tokens ist von dem jeweiligen Einsatzzweck abhängig.

3.9 Kartenpersonalisierung

Vgl. auch Abschnitt 2.4 Schlüsselerzeugung und Schlüsselbestätigung .

GS-A_4391 - MAC im Rahmen der Personalisierung der eGK

Der Herausgeber der eGK MUSS sicherstellen, dass bei der Personalisierung der eGK die Daten bei der Übermittlung integritätsgeschützt werden. Für die Absicherung der Integrität ist in diesem Kontext der AES-256 CMAC nach [NIST-SP-800-38B] (vgl. [BSI-TR-03116-1#3.2.2, 4.5.2]) zu verwenden.

Die Länge des CMAC muss 128 Bit betragen.

Nach [NIST-SP-800-38B#S.13] sollen nicht mehr als 248 Nachrichtenblöcke (222 GByte) mit demselben Schlüssel verarbeitet werden. Nach [NIST-SP-800-38B#S.14] ist ein CMAC anfällig für Replay-Attacken, was bei der Anwendung des CMACs zu berücksichtigen ist.

[<=]

3.10 Bildung der pseudonymisierten Versichertenidentität

GS-A_4392 - Algorithmus im Rahmen der Bildung der pseudonymisierten Versichertenidentität

Alle Produkttypen, die pseudonymisierte Versichertenidentitäten berechnen, MÜSSEN den Hash-Algorithmus SHA-256 [FIPS-180-4] verwenden. [<=]

3.11 Spezielle Anwendungen von Hashfunktionen

GS-A_4393 - Algorithmus bei der Erstellung von Hashwerten von Zertifikaten oder öffentlichen Schlüsseln

Alle Produkttypen, die Fingerprints eines öffentlichen Schlüssels oder eines Zertifikates erstellen, MÜSSEN den Hash-Algorithmus SHA-256 [FIPS-180-4] dafür verwenden. [<=]

Erläuterung:

Alle CAs und der TSL-Dienst müssen im Rahmen ihrer Prozesse öffentliche Schlüssel oder Zertifikate (bspw. auf Webseiten) veröffentlichen. Dabei wird auch jeweils der SHA-256 Hashwert mit veröffentlicht.

Hersteller einer gSMC-KT müssen den Hashwert des auf der Karte befindlichen Zertifikats in MF/DF.KT/EF.C.SMKT.AUT.R2048 entweder auf dem ID-1-Kartenkörper drucken (das ID-000-Modul ist dann herausbrechbar) oder ausgedruckt mitliefern. Der Konnektor muss den Hashwert des Zertifikats bei initialen Pairing mit dem KT berechnen und dem Administrator präsentieren.

Innerhalb der CertHash-Extension als Teil einer OCSP-Response wird vom TSP ein SHA-256 Hashwert des Zertifikats, über das eine Sperrinformation gegeben wird, mitgeliefert.

GS-A_5131 - Hash-Algorithmus bei OCSP/CertID

Alle Produkttypen, die OCSP-Anfragen stellen oder beantworten, MÜSSEN bei der Erstellung und Verwendung der CertID-Struktur (vgl. [RFC-6960, Abschnitt 4.1.1] oder [RFC-2560, Abschnitt 4.1.1]) den Hash-Algorithmus SHA-1 [FIPS-180-4] verwenden.

Ein OCSP-Server KANN auch zusätzlich andere Hashfunktionen im Rahmen der CertID, die nach [BSI-TR-03116-1] zulässig sind, unterstützen.

[<=]

3.11.1 Hashfunktionen und OCSP (informativ)

Es hat sich gezeigt, dass zum folgenden Themenkomplex eine Erläuterung hilfreich ist.

Im Zusammenspiel OCSP-Anfrage und OCSP-Antwort werden an drei Stellen Hashfunktionen verwendet, die theoretisch alle paarweise verschieden sein können.

Erste Stelle: Zunächst erzeugt ein OCSP-Client eine OCSP-Anfrage (vgl. [RFC-6960, Abschnitt 4.1.1] oder [RFC-2560, Abschnitt 4.1.1]). Dafür muss dieser u. a. eine CertID-Datenstruktur erzeugen:

   CertID          ::=     SEQUENCE {
       hashAlgorithm       AlgorithmIdentifier,
       issuerNameHash      OCTET STRING, -- Hash of issuer's DN
       issuerKeyHash       OCTET STRING, -- Hash of issuer's public key
       serialNumber        CertificateSerialNumber }

Bei der Wahl der Hashfunktion kann er sich nur darauf verlassen, dass der OCSP-Responder als Hashalgorithmus (vgl. „hashAlgorithm“-Datenfeld) SHA-1 [FIPS-180-4] unterstützt. Für den Anfragenden und den OCSP-Responder gilt dementsprechend GS-A_5131. Er muss SHA-1 für die CertID-Struktur verwenden. Ein OCSP-Responder, der zusätzlich weitere Hashfunktionen unterstützt, muss nichts zurückbauen – er darf auch so in der TI arbeiten.

Warum ist der Einsatz von SHA-1 an dieser Stelle kryptographisch gesehen ausreichend? Da (1) ein OCSP-Responder der TI nicht für beliebige CAs arbeitet (Wahl von DN und öffentlichen Schlüssel ist damit beschränkt) und (2) i. d. R. die CertHash-Extension Teil der OCSP-Antwort ist und innerhalb der CertHash-Extension in der TI eine kryptographisch hochwertige Hashfunktion verwendet wird, ist die Verwendung von SHA-1 hier aus Sicherheitssicht betrachtet unbedenklich. (Vgl. analoges Vorgehen BNetzA-OCSP-Responder für den qualifizierten Vertrauensraum.) Es ist also sichergestellt, dass zwischen OCSP-Client und -Responder keine (evtl. von einem Angreifer böswillig herbeigeführten) Unklarheiten darüber entstehen können über welches Zertifikat gerade gesprochen wird. Es geht bei GS-A_5131 vornehmlich um die Interoperabilität von OCSP-Client und OCSP-Responder.

Die optionale Signatur einer OCSP-Anfrage wird in der TI nicht verwendet, damit ist die dort verwendete Hashfunktion für die aktuelle Betrachtung irrelevant.

Zweite Stelle: Für die Beantwortung der OCSP-Anfrage erzeugt der OCSP-Responder u. a. eine CertHash-Datenstruktur:

id-commonpki-at-certHash OBJECT IDENTIFIER ::= {1 3 36 8 313}
CertHash ::= SEQUENCE {
     hashAlgorithm   AlgorithmIdentifier,  -- The identifier
     -- of the algorithm that has been used the hash value below.
     certificateHash OCTET STRING }

Hierfür muss eine kryptographisch hochwertige (nach [BSI-TR-03116-1] zulässige) Hashfunktion verwendet werden. Normativ ist an dieser Stelle: „GS-A_4393 Algorithmus bei der Erstellung von Hashwerten von Zertifikaten oder öffentlichen Schlüsseln“. Spätestens an dieser Stelle können OCSP-Client und OCSP-Server sich sicher sein, ob sie über das gleiche Zertifikat sprechen.

Dritte Stelle: Die OCSP-Response muss am Ende vom OCSP-Responder signiert werden. Dafür ist die Vorgabe aus Tab_KRYPT_002 „Signatur der OCSP-Response“ normativ, welche über die für die jeweiligen Zertifikate geltenden Anforderungen (bspw. GS-A_4357-02) angezogen werden.

3.12 kryptographische Vorgaben für die SAK des Konnektors

GS-A_5071-01 - kryptographische Vorgaben für eine Signaturprüfung in der SAK-Konnektor

Die SAK des Konnektors MUSS bei der Prüfung von qualifizierten elektronischen Signaturen mindestens folgende Verfahren wie im Algorithmenkatalog [ALGCAT] benannt, unterstützen:

  • RSA
    • SHA-256, SHA-384, SHA-512 nach FIPS-180-4 (März 2012) [FIPS-180-4] (jeweils Abschnitt 6.2, 6.7, 6.5 und 6.4 ebenda),
    • RSASSA-PSS nach PKCS#1 (PKCS#1 v2.1: RSA Cryptographic Standard, 14.06.2002) Abschnitt 8.1 und 9.1,
    • RSASSA-PKCS1-v1_5 nach PKCS#1 (PKCS#1 v2.1: RSA Cryptographic Standard, 14.06.2002) Abschnitt 8.2 und 9.2,
    • bei RSA muss ein Modulus zwischen 1976 bis 4096 Bit verwendbar sein,
  • ECDSA
    • SHA-256 nach FIPS-180-4 (März 2012) [FIPS-180-4] (Abschnitt 6.2),
    • ECDSA basierend auf E(F_p) (vgl. Technische Richtlinie 03111, Version 2.0) auf der Kurve P256r1 [RFC-5639].
[<=]

3.13 Migration im PKI-Bereich

GS-A_5079 - Migration von Algorithmen und Schlüssellängen bei PKI-Betreibern

Der Anbieter einer Schlüsselverwaltung MUSS neue Vorgaben zu Algorithmen und/oder Schlüssellängen der gematik nach einer vorgegebenen Übergangsfrist umsetzen. Nach Ablauf der Übergangsfrist MÜSSEN ausschließlich diese geänderten Parameter bei der Erzeugung von Zertifikaten verwendet werden. [<=]

3.14 Spezielle Anwendungen von kryptographischen Signaturen

GS-A_5207 - Signaturverfahren beim initialen Pairing zwischen Konnektor und eHealth-Kartenterminal

Alle Produkttypen, die beim initialen Pairing zwischen Konnektor und eHealth-Kartenterminal

  1. die Signatur des Shared-Secret (ShS.AUT.KT vgl. [gemSpec_KT#2.5.2.1, 3.7.2.1]) erzeugen oder prüfen, und
  2. auf Basis von RSA die TLS-Verbindung betreiben, die für das aktuell durchzuführende Pairing notwendig ist,
MÜSSEN für die Signatur des Shared-Secret und dessen Signaturprüfung RSASSA-PSS [PKCS#1] verwenden.
[<=]

Erläuterung: Beim initialen Pairing zwischen Konnektor und eHealth-Kartenterminal wird vom Konnektor ein 16 Byte langes Geheimnis erzeugt, das bei späteren Verbindungsaufbauten zwischen Konnektor und KT im Rahmen eines Challenge-Response-Verfahrens ([gemSpec_KT#3.7.2]) verwendet wird. Dieses Geheimnis wird von der gSMC-KT des KT beim initialen Pairing signiert. Die Signatur wird vom KT zum Konnektor transportiert und dort vom Konnektor geprüft.

GS-A_5208 - Signaturverfahren für externe Authentisierung

Der Konnektor MUSS an der Schnittstelle für die externe Authentisierung die Signaturverfahren RSASSA-PKCS1-v1_5 [PKCS#1] und RSASSA-PSS [PKCS#1] anbieten. [<=]

Erläuterung: Der Konnektor erlaubt (bei entsprechender Berechtigung) die direkte Nutzung der privaten Schlüssel MF/ DF.ESIGN/ PrK.HP.AUT.* auf einem HBA oder MF/ DF.ESIGN/ PrK.HCI.AUT.* auf einer SMC-B durch ein Primärsystem. Dies wird fast immer für eine klientenseitige TLS-Authentisierung gegenüber einem TLS-Server (außerhalb der TI) verwendet. Dafür werden über die Schnittstelle RSASSA-PKCS1-v1_5-Signaturen von den entsprechenden Karten erzeugt und über den Konnektor an ein Primärsystem übergeben. Für unbenannte Anwendungen müssen auch RSASSA-PSS-Signaturen erzeugbar sein. Diese Signaturen sind nicht als Dokumentensignaturen verwendbar, der Verwendungszweck ist in den zu den privaten Schlüsseln gehörigen Zertifikaten kodiert (ExtendedKeyUsage: keyPurposeId = id-kp-clientAuth).

Hinweis: GS-A_5208 ist nicht dem PTV4-Konnektor zugewiesen, sondern die erweiterte Anforderungen  .

GS-A_5340 - Signatur der TSL

Der TSL-Dienst MUSS für die Signatur der TSL das Signaturverfahren RSASSA-PSS [PKCS#1] verwenden mit dem XMLDSig-Identifier „http://www.w3.org/2007/05/xmldsig-more#sha256-rsa-MGF1“ nach [RFC-6931, Abschnitt „2.3.10 RSASSA-PSS Without Parameters“]. [<=]

3.15 ePA-spezifische Vorgaben

3.15.1 Verbindung zur VAU

Der Begriff "vertrauenswürdige Ausführungsumgebung" (VAU) wird in [gemSpec_Aktensystem_ePAfuerAlle] eingeführt. Jeder ePA-Client muss mit jeder beliebigen VAU (egal von welchem Anbieter ePA-Aktensystem) kommunizieren können. Deshalb ist es für die Interoperabilität notwendig, das Kommunikationsprotokoll zwischen beiden Kommunikationspartnern zu definieren und dessen Verwendung zu fordern.

A_15549-01 - ePA-VAU-Client: Kommunikation zwischen ePA-Client und ePA-VAU

Ein ePA-Client MUSS bei der Kommunikation mit der VAU das Kommunikationsprotokoll aus [gemSpec_Krypt#Abschnitt "VAU-Protokoll für ePA für alle"] verwenden.
Der Client einer VAU MUSS nach spätestens 24 Stunden das Aushandeln neuer AES-Verbindungsschlüssel erzwingen. Er MUSS zeitlich abgelaufene Verbindungsschlüssel bei sich sicher löschen. [<=]

Hinweis: ein ePA-Frontend des Versicherten ist nach A_15872 (bzw. A_15873-*) [gemSpec_ePA_FdV] verpflichtet, das Zertifikat des Kommunikationspartners (VAU) zu prüfen (Kontext: Prüfung Authentizität des empfangene ECDH-Schlüssels). Nach A_15873-* (vgl. auch A_15874-*) in [gemSpec_ePA_FdV] muss dabei die TSL der TI Prüfungsgrundlage sein [gemSpec_ePA_FdV].

A_15547-01 - ePA-VAU: Kommunikation zwischen ePA-VAU und ePA-Client

Das ePA-Aktensystem MUSS sicherstellen, dass dessen VAU bei der Kommunikation mit dem ePA-Client das Kommunikationsprotokoll aus [gemSpec_Krypt#Abschnitt "VAU-Protokoll für ePA für alle"] verwendet.
Die VAU MUSS sicherstellen, dann jeder ausgehandelte AES-Verbindungsschlüssel nach spätestens 24 Stunden sicher gelöscht wird.
Die VAU MUSS ein AUT-Zertifikat aus der Komponenten-PKI der TI besitzen (mit Rollenkennung-OID "oid_epa_vau") das Verbindungsparameter (vgl. A_24425-*) authentisiert. [<=]

Hinweis: Das AUT-Zertifikat hat die VAU auch schon bei ePA 1.x und 2.x verwendet.

3.15.2 ePA-Aktensysteminterne Schlüssel

A_15745-01 - Betreiberschlüssel Aktensystem

Ein ePA-Aktensystem MUSS sicherstellen, dass

  1. es zwei betreiberspezifische Schlüssel (BS / Masterkey für Daten und Masterkey für Befugnisse) gibt,
  2. diese Schlüssel AES-Schlüssel [FIPS-197] mit 256 Bit Schlüssellänge (vgl. A_24645-* bezüglich Speicherung der Schlüssel) sind,
  3. diese Schlüssel im Betrieb ausschließlich der VAU des entsprechenden ePA-Aktensystem zugänglich sind,
  4. diese Schlüssel nur zur Schlüsselableitung nach einem in [gemSpec_Krypt#Abschnitt 2.4] zulässigen Verfahren verwendet werden,
  5. es eine Schlüsselableitung mit diesen betreiberspezifischen Schlüsseln und einem aktenspezifischen Merkmal (bspw. der KVNR) gibt und daraus versichertenindividuelle Persistierungsschlüssel für die Daten und für die Befugnisse abgeleitet werden,
  6. diese versichertenindividuelle Persistierungsschlüssel AES-Schlüssel [FIPS-197] mit 256 Bit Schlüssellänge sind,
  7. diese Schlüssel ausschließlich mittels AES/GCM analog [gemSpec_Krypt#GS-A_4389] verwendet werden,
  8. diese Schlüssel im Betrieb ausschließlich der VAU des entsprechenden ePA-Aktensystem zugänglich sind.
[<=]

A_15746-01 - Sicherstellung der Verfügbarkeit der betreiberspezifischen Schlüssel

Ein ePA-Aktensystem MUSS sicherstellen, dass für die Sicherstellung der Verfügbarkeit der betreiberspezifischen Schlüssel (vgl. A_15745-*) eine sicherheitstechnisch geeignete Sicherung (Backup) des Schlüsselmaterials erzeugt und sicher verwahrt wird.
[<=]

A_16176-01 - Mindestvorgaben für ePA-Aktensystem-interne Schlüssel

Ein ePA-Aktensystem MUSS bei innerhalb des Aktensystems eingesetzten Schlüsselmaterial, das nicht aus der TI-PKI kommt (Signatur Authorisierungstoken etc.), folgende Vorgaben umsetzen:

  1. Alle verwendeten nicht-TI-Schlüssel MÜSSEN ein Sicherheitsniveau von 120 Bit ermöglichen (vgl. [gemSpec_Krypt#5 "Migration 120-Bit Sicherheitsniveau"]).
  2. Alle nicht-TI-RSA-Schlüssel MÜSSEN eine Mindestschlüssellänge von 3000 Bit besitzen.
  3. Alle nicht-TI-ECC-Schlüssel MÜSSEN auf einem folgenden der Domainparametern (Kurven) basieren:
    1. P-256 oder P-384 [FIPS-186-5],
    2. brainpoolP256r1, brainpoolP384r1 oder brainpoolP512r1 [RFC-5639].
[<=]

Erläuterung: Ziel von A_15751 und A_16176-01 ist es, den Umstellungsbedarf im Rahmen der ECC-Migration der TI und ihrer Anwendungen in der Phase 2 zu minimieren.

A_20519-01 - Wechsel der betreiberspezifischen Schlüssel

Ein ePA-Aktensystem MUSS sicherstellen, dass

  1. die betreiberspezifischen Schlüssel (BS) (vgl. A_15745-*) mindestens jährlich gewechselt werden,
  2. nach Erzeugung eines neuen BS alle auf Grundlage des alten BS erzeugten Chiffrate umgeschlüsselt werden,
  3. anschließend alte Chiffrate und der alte BS sicher gelöscht werden, und
  4. die Schritte 2. und 3. spätestens 4 Wochen nach Schlüsselwechsel eines BS abgeschlossen sind.
[<=]

Hinweis: Die betreiberspezifischen Schlüssel (BS) dürfen gemäß A_15745-* ausschließlich der VAU des ePA-Aktensystems zugänglich sein. Daher muss die Umschlüsselung in der VAU stattfinden.

3.15.3 ePA-spezifische TLS-Vorgaben

A_15751-02 - TLS-Verbindung zwischen ePA-Aktensystem und ePA-Client

Ein ePA-Aktensystem und ein ePA-Client MÜSSEN in Bezug auf die TLS-Verbindung zwischen ihnen

  1. folgende Ciphersuiten unterstützen
    • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0, 0x30),
    • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0, 0x2F),
    • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0, 0x2C),
    • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0, 0x2B).
  2. Sie KÖNNEN weitere Cipher-Suiten aus [TR-02102-2, Abschnitt 3.3.1 Tabelle 1] unterstützen. 
  3. Bei dem ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch und bei der Signaturprüfung mittels ECDSA MÜSSEN die Kurven P-256 oder P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Daneben SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1, brainpoolP384r1 oder brainpoolP512r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven SOLLEN NICHT verwendet werden (Hinweis: die Intention des letzten Satzes ist insbesondere, dass die Ordnung des Basispunktes in E(F_p) nicht zu klein werden darf).
[<=]

A_24913 - ePA: TLS-Verbindungen, OCSP-Stapling

Ein ePA-Aktensystem MUSS bei allen seinen ePA-spezifischen HTTPS-Schnittstellen (Rolle TLS-Server) TLS-OCSP-Stapling [RFC-6066] verwenden (aktivieren). Es MUSS sicherstellen, dass die im TLS-Handshake mit gesendeten OCSP-Responses max. 50 Minuten alt sind. Sollte vom entsprechenden OCSP-Responder für den Bezug der OCSP-Responses trotz regelmäßigen Versuchens keine OCSP-Response bezogen werden können, so MUSS das Aktensystem die jüngste ihm zur Verfügung stehende OCSP-Response verwenden, und es regelmäßig weiter probieren (bspw. im 5'-Takt).

Ein ePA-Client MUSS in seiner TLS-Implementierung OCSP-Stapling unterstützen und die dort aufgeführten OCSP-Responses verwenden. Sollte diese zu alt sein (vgl. [gemILF_PS_ePA#A_24900]), so MUSS der ePA-Client versuchen, selbst OCSP-Responses einzuholen, wobei er die Client-seitiges OCSP-Response-Caching nach [gemSpec_PKI#A_23225] umsetzen MUSS. [<=]

Erläuterung:

Die Erfahrungen in der PU haben in den letzten Jahren gezeigt, dass ohne dedizierte Maßnahmen wie OCSP-Stapling und Client-seitiges OCSP-Response-Caching eine zu hohe Last an den OCSP-Respondern der Komponenten-PKI erzeugt wird.

A_15833-01 - TLS-Verbindungen ePA-FdV

Ein ePA-Frontend des Versicherten MUSS die TLS-Vorgaben in A_15751-* bei allen seinen TLS-Verbindungen einhalten.
[<=]

Es gibt ePA-Aktensysteme deren Access Gateway [gemSpec_Aktensystem_ePAfuerAlle] die Verwendung von TLS-Session-Resumption per Session-ID von einem ePA-FdV verlangen. Ebenfalls gibt es ePA-Aktensysteme deren Access Gateway die Verwendung von TLS-Session-Resumption per Session-Tickets von einem ePA-FdV verlangen. Nach einem TLS-Verbindungsende muss ein ePA-FdV eine TLS-Session-Resumption verwenden, ansonsten muss der Versicherte sich neu authentisieren (erneuter Login).

Ein ePA-FdV muss, um die beiden Anwendungsfälle (1) Aktensystemwechsel und (2) Versicherten-Vertreter über ein ePA-FdV eines anderen Aktensystemherstellers zu ermöglichen, beide Varianten der TLS-Session-Resumption unterstützen. Die meisten TLS-Bibliotheken unterstützen beide Varianten per Default.

A_21269-01 - ePA-Client: TLS-Session-Resumption

Ein ePA-Client SOLL TLS-Session-Resumption (per Session-ID oder per TLS-Session-Resumption per Session-Tickets) unterstützen. [<=]

3.16 E-Rezept-spezifische Vorgaben

Der Fachdienst E-Rezept besitzt zwei HTTPS-Schnittstellen, eine in der TI und eine im Internet.

A_21332-02 - E-Rezept: TLS-Vorgaben

Ein E-Rezept-FD, ein Apothekenverzeichnis, ein E-Rezept-Client und ein IDP MÜSSEN in Bezug auf die TLS-Verbindung zwischen ihnen

  1. folgende Ciphersuiten unterstützen
    • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0, 0x30),
    • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0, 0x2F),
    • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0, 0x2C),
    • TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0, 0x2B).
  2. Sie KÖNNEN weitere Cipher-Suiten aus [TR-02102-2, Abschnitt 3.3.1 Tabelle 1] unterstützen. 
  3. Bei dem ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch und bei der Signaturprüfung mittels ECDSA MÜSSEN die Kurven P-256 oder P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Daneben SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1, brainpoolP384r1 oder brainpoolP512r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven SOLLEN NICHT verwendet werden (Hinweis: die Intention des letzten Satzes ist insbesondere, dass die Ordnung des Basispunktes in E(F_p) nicht zu klein werden darf).
[<=]

Ähnlich wie bei der Anwendung ePA endet die TLS-Verbindung am E-Rezept-FD an der Webschnittstelle (Eingangspunkt). Ziel ist es die Code-Komplexität innerhalb der VAU so gering wie möglich zu halten (Trusted Computing Base), um eine ausreichende Sicherheitsanalyse des VAU-Programmcodes überhaupt erst möglich zu machen. Dafür werden die Probleme des TLS-Handlings, der Lastverteilung und des DoS-Schutzes auf Applikationsebene außerhalb der VAU an den Webschnittstellen des Fachdienstes E-Rezept bearbeitet. So kann sich der Programmcode in der VAU auf seine zentrale Aufgabe des Zugriffsschutzes der über die VAU einstellbaren und abholbaren E-Rezepte fokussieren.

Um die Verbindungsstrecke zwischen Webschnittstelle und E-Rezept-VAU in Bezug auf Vertraulichkeit zu schützen, wird eine Verschlüsselung auf Anwendungsebene eingeführt. Bei ePA ist dies das VAU-Protokoll. Beim E-Rezept kann aufgrund der andersartigen Anwendungslogik in der E-Rezept-VAU ein einfacheres Sicherungsverfahren verwendet werden. Dieses ist in Abschnitt 6 VAU-Protokoll für E-Rezept normativ definiert. 

A_22698 - E-Rezept, Erzeugung des Nutzerpseudonyms LEI

Der Fachdienst E-Rezept MUSS folgende Punkte sicherstellen.

  1. Die VAU MUSS einen mindestens 120-Bit-Entropie-haltigen Pseudonymisierungsschlüssel erzeugen und zur Verwendung durch die VAU vorhalten.
  2. Dieser Pseudonymisierungsschlüssel MUSS ausschließlich durch die VAU verwendbar sein (Backups durch den Betreiber, welche durch ein Mehr-Augen-Prinzip geschützt werden, sind zulässig).
  3. Dieser Pseudonymisierungsschlüssel MUSS halbjährlich automatisch durch die VAU neu erzeugt (gewechselt) werden.
  4. Die VAU MUSS im Falle, dass der Nutzer eine LEI ist, die Telematik-ID des Nutzers ermitteln und dann mittels der HKDF nach [RFC-5869] auf Basis von SHA-256, dem geheimen Pseudonymisierungsschlüssel und der Telematik-ID ein 256 Bit langes LEI-Pseudonym erzeugen (d. h., Ausgabelänge der HKDF ist also 256 Bit (32 Byte), IKM (vgl. [RFC-5869) = PS, info (vgl. [RFC-5869]) = Telematik-ID, salt (vgl. [RFC-5869] = „“ (leere Zeichenkette)).
  5. Die VAU MUSS das in (4) erzeugte LEI-Pseudonym zusammen mit den weiteren, für die Rohdatenlieferung definierten, Informationen an den äußeren E-Rezept-FD (!= VAU) weiter geben.
[<=]

Erläuterung zu A_22698-*:
Der Pseudonymisierungsschlüssel kann auch nur in Software vorliegen – muss also nicht zwangsweise in einem HSM vorliegen.
Für die Unterstützung von betrieblichen Prozessen soll dem E-Rezept-Projekt ein Überblick über die Anzahl der aktuell im Feld befindlichen Primärsystem-Versionen zur Verfügung gestellt werden. Der E-Rezept-FD übermittelt die Pseudonyme als Teil der Rohdatenlieferung an die gematik.

3.17 KOM-LE-spezifische Vorgaben

Bei KOM-LE werden E-Mail-Anhänge , deren Gesamtgröße 15 MiB überschreitet, separat symmetrisch verschlüsselt und das Chiffrat auf dem "Fachdienst Download-Server (KAS)" abgelegt. Das Chiffrat erhält eine ID, die aus dem Hashwert des Chiffrats gebildet wird. Dabei ist die in  festgelegte Hashfunktion zu verwenden. Der verwendete symmetrische Schlüssel und die Hashwert-Referenz sind dann Teil des Klartextes der verschlüsselten E-Mail-Nachricht (KOM-LE). Die Chiffrate auf dem Download-Server (KAS) werden automatisch nach einer bestimmten im FD festgelegten Zeit gelöscht.

A_19644 - Hashfunktion für Hashwert-Referenzen beim Fachdienst Download-Server (KAS)

Ein KOM-LE-Client und der Fachdienst Download-Server (KAS) MÜSSEN bei der Erzeugung und Verwendung von Hashwert-Referenzen für Anhänge - die auf dem Fachdienst Download-Server (KAS) abgelegt werden -  die Hashfunktion SHA-256 [FIPS-180-4] verwenden. [<=]

3.18 HMAC-Sicherung der Prüfziffer VSDM

A_23460 - VSDM-Betreiber: HMAC-Schlüsselerzeugung

Ein Betreiber eines VSDM-Dienstes MUSS den HMAC-Sicherungsschlüssel für die kryptographische Sicherung der VSDM-Prüfziffern zufällig mit einer Länge von 256 Bit  (= 32 Byte) und einer Mindestentropie von 120 Bit erzeugen. [<=]

Hinweis: es gelten die Anforderungen aus Abschnitt "2.2 Zufallszahlengeneratoren" (Güte der Zufallsquellen) auch für die VSDM-Betreiber (Anbietersteckbrief).

A_23461 - VSDM-Betreiber: HMAC-Verfahren

Ein Betreiber eines VSDM-Dienstes MUSS die HMAC-Sicherung der VSDM-Prüfziffern das HMAC-Verfahren aus [RFC-2104] mit der Hashfunktion SHA-256 (also nicht wie im RFC beschrieben mittels SHA-1) verwenden. Für das dabei zu verwendende geheime Schlüsselmaterial gilt A_23460-*. [<=]

Beispiel:

Wenn der geheime HMAC-Schlüssel (hexdump) 3a8e0064436bf2dbe7ca41ec6f1ed60beec083bc4100633281eb397cb294391c ist, so ist der HMAC-SHA-256-Wert gemäß A_23461-* auf die leere Bytefolge folgende Bitfolge (hexdump) 4c0a04f65d498113a5df2ab388d99d2c0bc6224a662b1ce529342745e7af414a 

A_23463 - VSDM-Betreiber: verschlüsselter Export des HMAC-Schlüssels für die E-Rezept-VAU

Ein Betreiber eines VSDM-Dienstes MUSS den HMAC-Sicherungsschlüssel mittels des ECIES-Verfahrens [SEC1-2009] für den Export an den E-Rezept-FD verschlüsseln und dabei folgende Vorgaben umsetzen

  1. Er MUSS ein ephemeres ECDH-Schlüsselpaar erzeugen und mit diesem und dem VAU-Schlüssel aus A_20160-* ein ECDH gemäß [NIST-800-56-A] durchführen. Das somit erzeugte gemeinsame Geheimnis ist Grundlage für die folgende Schlüsselableitung.
  2. Als Schlüsselableitungsfunktion MUSS er die HKDF nach [RFC-5869] auf Basis von SHA-256 verwenden.
  3. Dabei MUSS er den Ableitungsvektor "ecies-vau-transport" verwenden, d. h. in der Formulierung von [RFC-5869] info="ecies-vau-transport" .
  4. Er MUSS mit dieser Schlüsselableitung einen AES-128-Bit Content-Encryption-Key für die Verwendung von AES/GCM ableiten.
  5. Er MUSS für Verschlüsselung mittels AES/GCM einen 96 Bit langen IV zufällig erzeugen.
  6. Er MUSS mit dem CEK und dem IV mittels AES/GCM p verschlüsseln, wobei dabei ein 128 Bit langer Authentication-Tag zu verwenden ist.
  7. Er MUSS das Ergebnis wie folgt kodieren: chr(0x01) || <32 Byte X-Koordinate von öffentlichen Schlüssel aus (a) > || <32 Byte Y-Koordinate> || <12 Byte IV> || <AES-GCM-Chiffrat> || <16 Byte AuthenticationTag> (vgl. auch Tab_KRYPT_ERP und folgende die Beispielverschlüsselung).
    Die Koordinaten sind (wie üblich) vorne mit chr(0) zu padden solange bis sie eine Kodierungslänge von 32 Byte erreichen.
[<=]

Beispiel:

Sei folgendes Zertifikat ein Beispiel-E-Rezept-VAU-Verschlüsselungszertifikat:

-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----

und folgendes der dazugehörige private Schlüssel:

-----BEGIN EC PARAMETERS-----
BgkrJAMDAggBAQc=
-----END EC PARAMETERS-----
-----BEGIN EC PRIVATE KEY-----
MHgCAQEEII1+MNpxZfd+cPjE1Z5DCHCnuGCQt5MA6U55yuaxoB8CoAsGCSskAwMC
CAEBB6FEA0IABB1wleU9eglD8Q7j7HuTVyG7KJIRoJ6Rt1x8+GHvb3xeht3f5RPe
ETi+py3tLK5RWhFeGOIKmnydoBxJmK6Vcmg=
-----END EC PRIVATE KEY-----

Weiterhin sei folgendes der zu verschlüsselnde HMAC-Schlüssel (hexdump)

3a8e0064436bf2dbe7ca41ec6f1ed60beec083bc4100633281eb397cb294391c

Dann ist folgendes der Hexdump eines Chiffrats nach A_23463

019dec56554203624c214ac5321c798b78281d3fff4a0a4e187319ebebeba2ace40fe71913c6e02998cd3cd6f8268a0daf9f40eb1561541de9868d46eb913e3f3157d5ed6bd9d4aef792d473be5fa2868dbcd228e5a603afdae2c69fc459e656513cff835934de5e2f159b772ebbd21d6dfef2a4960ad829b968fc974b

Die gematik stellt Beispiel-Code für die Erzeugung eines Export-Pakets bereit.

3.19 spezifische TLS-Vorgaben für VSDM

Es gelten zunächst auch für VSDM u. a. die allgemeinen TLS-Anforderungen GS-A_4384-* und A_17124-*. Um die Umsetzung in den VSDM zu erleichtern wird auf die zwingende Unterstützung von NIST-Kurven beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake) verzichtet -- es können ausschließlich brainpool-Kurven verwendet werden.

A_23912 - VSDM: Unterstützung von NIST-Kurven beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake)

Ein VSDM KANN auf die Unterstützung von NIST-Kurven beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake) bei der Umsetzung von GS-A_4384-* und A_17124-* verzichten. Er MUSS in diesem Fall die in GS-A_4384-* und A_17124-* anderen aufgeführten ECC-Gruppen (brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1) unterstützen.
[<=]

Erläuterung zu A_23912-*: Das "SOLL" in GS-A_4384-* und A_17124-* für die brainpool-Kurven wird mit A_23912 zu einem "MUSS", falls auf die Unterstützung von NIST-Kurven beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake) im VSDM verzichtetet wird.

A_23913 - Intermediär: TLS, Kurven beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake)

Ein Intermediär MUSS bei der Umsetzung von GS-A_4384-* und A_17124-* die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 beim ephemeren ECDH (TLS-Handshake) unterstützen. [<=]

Erläuterung: Durch A_23913 wird beim Intermediär dass "SOLL" in GS-A_4384-* und A_17124-* zu einem "MUSS".

4 Umsetzungsprobleme mit der TR-03116-1

Das u. a. durch die TR-03116-1 [BSI-TR-03116-1] angestrebte Sicherheitsniveau soll persönliche medizinische Daten effektiv schützen. Dazu lehnt sie sich an die sehr starken kryptographischen Vorgaben für die qualifizierte elektronische Signatur [SOG-IS-2020] an. Einige Formate (bspw. XMLDSig) oder Implementierungen (bspw. Standard-Java-Bibliotheken) können einige Vorgaben von Hause aus nicht erfüllen.

Dieses Kapitel weist auf Umsetzungsprobleme hin (ehemals Kapitel 3.3 aus dem Kryptographiekonzept des Basis-Rollouts).

4.1 XMLDSig und PKCS1-v2.1

Mit [XMLDSig] allein ist aktuell keine Nutzung von RSASSA-PSS [PKCS#1] möglich.

Aus diesem Grund hat die gematik entschieden für die Signatur nach [XMLDSig] zusätzliche Identifier für RSASSA-PSS aus [RFC-6931] innerhalb der TI zu verwenden, welche auf der Lösung aus [XMLDSig-RSA-PSS] basieren. Der RFC-6931 [RFC-6931] ist die Aktualisierung von [RFC-4051]. Die in Abschnitt „2.3.9 RSASSA-PSS With Parameters“ und „2.3.10 RSASSA-PSS Without Parameters“ aufgeführten Identifier für RSASS-PSS-Signaturen müssen innerhalb von XMLDSig für solche Signaturen verwendet werden.

GS-A_5091 - Verwendung von RSASSA-PSS bei XMLDSig-Signaturen

Produkttypen, die RSASSA-PSS-Signaturen [PKCS#1] innerhalb von XMLDSig erstellen oder prüfen, MÜSSEN die Identifier aus [RFC-6931] Abschnitt „2.3.9 RSASSA-PSS With Parameters“ und „2.3.10 RSASSA-PSS Without Parameters“ für die Kodierung dieser Signaturen verwenden.
[<=]

Ein Beispiel aus [RFC-6931] Abschnitt „2.3.10 RSASSA-PSS Without Parameters“:

<SignatureMethod
     Algorithm=
     "http://www.w3.org/2007/05/xmldsig-more#sha256-rsa-MGF1"
   />

Vgl. [gemSpec_COS, (N003.000)]: Die Hashfunktion, auf der die Mask-generation-function basiert, ist SHA-256 [FIPS-180-4]. Die Länge des salt ist gleich der Ausgabelänge eben jener Hashfunktion (= 256 Bit).

4.2 XMLEnc: Die Nutzung von RSAES-OAEP und AES-GCM

Bei der Verschlüsselung mittels XMLEnc [XMLEnc] gibt es zwei Probleme in Bezug auf fehlende Identifier für kryptographische Verfahren, die in Abstimmung mit dem BSI für den Einsatz in der TI notwendig sind.

  • Für die symmetrische Verschlüsselung mittels AES-GCM ([FIPS-197], [NIST-SP-800-38D]) gibt es keine Algorithmen-Identifier innerhalb von [XMLEnc]. Solche gibt es in [XMLEnc-1.1, Abschnitt 5.2.4].
  • Für die Kodierung von RSA-OAEP-Chiffraten innerhalb von [XMLEnc] fehlt in [XMLEnc] ein Identifier für RSAES-OAEP mit der MGF1 basierend auf SHA-256 (vgl. auch Kapitel 5.10 „MGF Mask Generation Function“ in [gemSpec_COS]). Einen solchen Identifier(„http://www.w3.org/2009/xmlenc11#mgf1sha256“) gibt es in XMLEnc Version 1.1 [XMLEnc-1.1, Abschnitt 5.5.2].

Aus diesem Grund hat die gematik entschieden für die XML-Verschlüsselung die Vorgaben aus [XMLEnc-1.1] zu verwenden.

4.3 XML Signature Wrapping und XML Encryption Wrapping

Komplexität ist der natürliche Feind von Sicherheit. Die unter dem Sammelbegriff XML betitelten Formate und Protokolle sind sehr flexibel und leistungsfähig, aber auch sehr komplex. Noch dazu sind Sicherheitsmechanismen in diesem Bereich zum Teil nachträglich beigefügt worden und sind damit oft weniger leistungsfähig als im CMS-Bereich. XML-Daten effektiv zu schützen ist aktives Forschungsthema [XMLEnc-CM], [XSpRES]. Öfter als in anderen Bereichen werden neue Schwachstellen bekannt [BreakingXMLEnc], [XSW-Attack].

Aus diesem Grunde wird bei einer Sicherheitsevaluierung gesondert auf derartige Angriffe geachtet. Die gematik beobachtet neue Entwicklungen im Bereich der XML-Sicherheit und leitet falls notwendig Maßnahmen ein.

4.4 Güte von Zufallszahlen

Nach dem Kerckhoffs'schen Prinzip von 1883 [Ker-1883] darf die Sicherungsleistung von kryptographischen Verfahren alleinig auf der Geheimhaltung der geheimen oder privaten Schlüssel beruhen. Geheimhaltung inkludiert insbesondere, dass sie nicht erraten werden können. Wenn bei einer Schlüsselerzeugung zu wenig Entropie vorhanden ist, kann die Geheimhaltung nicht gewährleistet werden. Die kryptographischen Verfahren, welche mit diesen Schlüsseln dann arbeiten, können die von ihnen verlangten Sicherheitsleistungen nicht mehr erbringen. Aus diesem Grunde verlangt [BSI-TR-03116-1] eine Mindestgüte der Zufallszahlerzeugung u. a. bei einer Schlüsselerzeugung. Die Basis für die Beurteilung der Güte stellt [AIS-20] und [AIS-31] dar.

Aktuell sind nicht alle Produkte in der TI bez. dieser Mindestgüte bewertet worden. Davon sind Smartcards nicht betroffen, da diese eine Sicherheitsevaluierung/-zertifizierung durchlaufen haben, bei der die Güte der Zufallszahlenerzeugung positiv beurteilt wurde. Probleme bereiten insbesondere  HSMs.

Neben einer möglichen Common-Criteria-Zertifizierung dieser Produkte, bei der analog zu den Smartcards die Güte geprüfte wird, gibt es weitere mögliche Lösungen:

  1. gesonderte Prüfung der Güte nach [AIS-20] und [AIS-31] ohne komplette Common-Criteria-Zertifizierung,
  2. Herstellererklärung über die Güte (wie sie bspw. aktuell bei der Kartenproduktion üblich ist).

5 Migration 120-Bit-Sicherheitsniveau

Das „Sicherheitsniveau eines kryptographischen Verfahrens“ ist definiert als der Logarithmus zur Basis 2 der Anzahl der „Rechenschritte“ die notwendig sind um ein kryptographisches Verfahren mit hoher Wahrscheinlichkeit zu brechen. Was als „Rechenschritt“ definiert ist, ist vom Verfahren abhängig. Das Sicherheitsniveau wird in Bit angegeben. Beispielsweise nimmt man aktuell an, dass für das Brechen einer AES-Chiffre mit 128 Bit Schlüssellänge rund 2126,4 Rechenschritte, die der Durchführung einer AES-Verschlüsselung (eines 128-Bit Eingabeblocks) entsprechen, im Mittel notwendig sind. Somit erreicht eine AES-128-Bit-Verschlüsselung maximal ein Sicherheitsniveau von ca. 126,4 Bit. Eine RSA-2048-Bit-Verschlüsselung erreicht ein Sicherheitsniveau von ca. 100 Bit.

Für die TI ist ab Ende 2025 ein Sicherheitsniveau von mindestens 120 Bit für alle kryptographischen Verfahren zu erreichen. Daher ist bis dahin eine Migration aller Komponenten und Dienste notwendig, die kryptographische Verfahren mit Schlüssellängen bez. Domainparametern verwenden, die nur ein Sicherheitsniveau von unter 120 Bit erreichen können.

Aufgrund der höheren Performanz, insbesondere in Chipkarten und Embedded-Geräten, wird nicht auf RSA-3072-Bit sondern auf ECDSA mit 256-Bit-Schlüsseln migriert.

Es gibt Produkttypen, die kryptographische Verfahren so einsetzen, dass diese keine direkten Wechselwirkungen bei anderen Produkttypen besitzen. Beispielsweise werden von einem ePA-Aktensystem Autorisierungstoken (inkl. Signatur) erzeugt und diese werden von einem ePA-FdV oder als FM ePA als opakes Objekt behandelt. Dabei kann weiterhin RSA verwendet werden, solange die dabei verwendeten Schlüsselgrößen mindestens 3000 Bit betragen (Sicherheitsniveau 120-Bit erzielen) ( ). Ggf. ist es empfehlenswert dennoch auf ECC-basierte Verfahren zu migrieren (schnellere Ausführungsgeschwindigkeit, geringere Signaturgröße).

Die Migration erfolgt schrittweise und Komponenten und Dienste werden zusätzlich mit Schlüsselmaterial und Zertifikaten auf Basis von ECDSA auf der Kurve brainpoolP256r1 ausgestattet werden. Es gibt bis maximal Ende 2025 (vgl. Abschnitt 2.1.1.1) einen Parallelbetrieb in der TI.

Nachdem die X.509-Root der TI (Produkttyp „gematik Root-CA“), die TSPs der TI und die Objektsysteme der Chipkarten um ECC-Unterstützung für X.509-Identitäten erweitert wurden, erfolgt die schrittweise und parallele Unterstützung dieser Identitäten nun in weiteren Produkttypen bzw. Fachanwendungen.

5.1 PKI-Begriff Schlüsselgeneration

In [gemKPT_PKI_TIP#3.2] wird der Begriff der Schlüsselgeneration eingeführt. Eine CA signiert Zertifikate im abstrahierten Sinne mit „ihrem Signaturschlüssel“. Dieser Schlüssel wird regelmäßig neu erzeugt und solange Verfahren und Schlüssellänge bzw. Domainparameter gleichbleiben, handelt es sich um eine neue Schlüsselversion. Kryptographisch betrachtet wurde der neue Signaturschlüssel zufällig (vgl. GS-A_4368) erzeugt, ist also kryptographisch unabhängig vom alten Signaturschlüssel, und die CA arbeitet mit mehreren kryptographischen Schlüsseln.

Beispiel: im Fall der X.509-Root der TI (vgl. Abschnitt 5.2) wird ihr Signaturschlüssel im Regelfall alle zwei Jahre neu erzeugt (vgl. GEM.RCA1 und GEM.RCA2, https://download.tsl.ti-dienste.de/ ). Der Signaturschlüssel liegt hier in zwei Versionen vor. Beide Schlüssel kommen aus der Schlüsselgeneration „RSA“.

Für die Migration muss ein Signaturschlüssel in der X.509-Root der TI erzeugt werden, der aus der Schlüsselgeneration „ECDSA“ stammt. Für ihn gelten die Vorgaben aus [gemSpec_Krypt#GS-A_4357-02, Schlüsselgeneration „ECDSA“].

5.2 X.509-Root der TI

Die X.509-Root der TI (Produkttyp: gematik Root-CA) ermöglicht es über eine klassische PKI-Baumstruktur die meisten Zertifikate der TI zu prüfen. Für zukünftige Anwendungen, die nur mit erhöhten Kosten das leistungsstarke, aber auch deutlich komplexere TSL-Modell auswerten können, ist sie eine Infrastrukturleistung der TI, so wie auch die CVC-Root.

Die X.509-Root muss für die Migration ECDSA-basierte Zertifikate für TSPs ausstellen können. Aufgrund von [gemSpec_PKI#GS-A_5511] muss die X.509-Root der TI neben dem Signaturschlüssel für die Schlüsselgeneration „RSA“ auch einen Signaturschlüssel für die Schlüsselgeneration „ECDSA“ gemäß GS-A_4357-02 (brainpoolP256r1) erzeugen, und diesen verwenden können.

Als Hilfestellung wird im Folgenden ein X.509-Root-TI-Zertifikat betrachtet. Gemäß GS-A_4357-02 muss der öffentliche ECDSA-Schlüssel der Schlüsselgeneration „ECDSA“ auf der Kurve brainpoolP256r1 liegen. Sei

d=SHA-256(„gemSpec_Krypt-Beispiel X.509-Root-TI ECDSA-Schluessel“)
=0x62e50dca4da29b0b10ead635a20b51fb1ec281d11f90cde8b5a9d92371ae8052

Dieses d wird als Ganzzahl (Little-Endian) interpretiert und dies sei der für das Beispiel maßgebliche private Schlüssel. Damit ergibt sich folgender öffentlicher Punkt auf der Kurve brainpoolP256r1:

(0x377434509adcbb827f74acd7adf0ce72aa28ddc53be3f15ea8023a9b0722c09d,
0x5364a99686c02092bbf9efde9878847b90f09d90b7ac4193553820258a58dfd5)

Folgend ist die ASN.1-DER-Kodierung des Schlüssels, so wie sie sich später auch im Zertifikat befindet, aufgeführt:

MFowFAYHKoZIzj0CAQYJKyQDAwIIAQEHA0IABDd0NFCa3LuCf3Ss163wznKqKN3FO+PxXqgCOpsH
IsCdU2SplobAIJK7+e/emHiEe5DwnZC3rEGTVTggJYpY39U=


   0  90: SEQUENCE {
  2  20:   SEQUENCE {
  4   7:     OBJECT IDENTIFIER ecPublicKey (1 2 840 10045 2 1)
 13   9:     OBJECT IDENTIFIER brainpoolP256r1 (1 3 36 3 3 2 8 1 1 7)
       :     }
24  66:   BIT STRING
       :     04 37 74 34 50 9A DC BB 82 7F 74 AC D7 AD F0 CE
       :     72 AA 28 DD C5 3B E3 F1 5E A8 02 3A 9B 07 22 C0
       :     9D 53 64 A9 96 86 C0 20 92 BB F9 EF DE 98 78 84
       :     7B 90 F0 9D 90 B7 AC 41 93 55 38 20 25 8A 58 DF
       :     D5
       :   }

Das selbstsignierte Beispiel-Root-Zertifikat im PEM-Format:

-----BEGIN CERTIFICATE-----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==
-----END CERTIFICATE-----

Relativ am Anfang des Zertifikats befindet sich die OID gemäß GS-A_4357-02

16  10:   SEQUENCE {
18   8:     OBJECT IDENTIFIER ecdsaWithSHA256 (1 2 840 10045 4 3 2)
      :     }

Ab Offset 280 befindet sich der schon o. g. öffentlicher Schlüssel:

282  90:   SEQUENCE {
284  20:     SEQUENCE {
286   7:       OBJECT IDENTIFIER ecPublicKey (1 2 840 10045 2 1)
295   9:       OBJECT IDENTIFIER brainpoolP256r1 (1 3 36 3 3 2 8 1 1 7)
       :       }
306  66:     BIT STRING
       :       04 37 74 34 50 9A DC BB 82 7F 74 AC D7 AD F0 CE
       :       72 AA 28 DD C5 3B E3 F1 5E A8 02 3A 9B 07 22 C0
       :       9D 53 64 A9 96 86 C0 20 92 BB F9 EF DE 98 78 84
       :       7B 90 F0 9D 90 B7 AC 41 93 55 38 20 25 8A 58 DF
       :       D5
       :     }

Und am Ende des Zertifikats befindet sich die ECDSA-Signatur:

535  10:   SEQUENCE {
537   8:     OBJECT IDENTIFIER ecdsaWithSHA256 (1 2 840 10045 4 3 2)
       :     }
547  73:   BIT STRING, encapsulates {
550  70:     SEQUENCE {
552  33:       INTEGER
       :         00 A5 0E AA 18 74 F1 F7 B2 2C 77 38 28 58 7F 7F
       :         5B 7D B2 B7 8A E4 B9 D5 22 B3 4C 71 19 9E 3C 60
       :         E5
587  33:       INTEGER
       :         00 93 43 8A 6E A2 5E 58 60 80 19 62 4E F8 99 F8
       :         9D DC 90 4E BC C0 55 FD 78 0F 57 65 A9 4B FF 7D
       :         CA
       :       }
       :     }
       :   }

Wenn das oben aufgeführte Zertifikat sich in der Datei "root.pem" befindet, so kann man bspw. mittels

openssl verify -check_ss_sig root.pem

die Signatur überprüfen und erhält als Ausgabe:

root.pem: C = DE, O = gematik GmbH, OU = Zentrale Root-CA der Telematikinfrastruktur, CN = GEM.RCA3
error 18 at 0 depth lookup:self signed certificate
OK

5.3 TSL-Dienst und ECDSA-basierte TSL allgemein

Durch die ECC-Migration dürfen bereits produktiv betriebene Komponenten und Dienste in ihrer Verfügbarkeit nicht gefährdet werden. Aus diesem Grunde wird es eine zweite TSL "TSL(ECC-RSA)" geben. Diese wird mittels ECDSA (brainpoolP256r1) signiert sein und RSA- und ECDSA-basierte CA-Zertifikate enthalten. Bis zum Abschluss der ECC-Migration wird es zwei TSL in der TI geben: die seit Beginn des Online-Betriebs der TI bestehende RSA-basierte "TSL(RSA)" und die ECDSA-basierte "TSL(ECC-RSA). Die beiden TSL sind technisch unabhängig voneinander (Kontext Sequenznummern etc.). Dementsprechend wird es in Bezug auf die ECC-Migration keinen Vertrauensankerwechsel im Sinne von [ETSI_TS_102_231_v3.1.2] geben. Die Vertrauensbeziehung zwischen den beiden durch die zwei TSL beschriebenen Vertrauensräumen  wird über den klassischen Mechanismus der Cross-Zertifizierung realisiert. Die RSA-basierte X.509-TSL-Signer-CA wird ein X.509-Cross-Zertifikat "für" die ECDSA-basierte X.509-TSL-Signer-CA der TI ausstellen (vgl. ) und vice versa.

Analog zur VL der BNetzA wird es die Möglichkeit geben vom Downloadpunkt des TSL-Dienstes "TSL(ECC-RSA)" einen Hashwert der aktuellen TSL zu erhalten und damit für das Prüfen der Aktualität der lokal gespeicherten TSL nicht immer die gesamte TSL vom Downloadpunkt neu laden zu müssen (vgl.  ).

A_17205 - Signatur der TSL: Signieren und Prüfen (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die die TSL(ECC-RSA) signieren oder prüfen, MÜSSEN dafür das Signaturverfahren ECDSA [BSI-TR-03111] auf Basis der Domainparameter brainpoolP256r1 verwenden mit dem XMLDSig-Identifier „ http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#ecdsa-sha256“ [XMLDSig]. Als Hashfunktion (Messagedigest) MUSS SHA-256 [FIPS-180-4] verwendet werden.
[<=]

5.4 ECC-Unterstützung bei TLS

Das TLS-Protokoll unterstützt die Verwendung von RSA- und ECC-basierten Cipher-Suiten.

Als Beispiel soll sich ein Konnektor mit ECC-Unterstützung mit einem "alten" eHealth-Kartenterminal (das also nur GS-A_4359-* und nicht A_17124-* kennt) verbinden. Beim Verbindungsaufbau (TLS-ClientHello) gibt der TLS-Client (Konnektor) eine geordnete Liste von unterstützenden Cipher-Suiten an. Der TLS-Server (eHealth-KT) untersucht diese Liste von vorn nach hinten und wählt die erste auch von ihm unterstützte Cipher-Suite. Somit gilt:

  1. Ein TLS-Client kann durch die von ihm gewählte Reihenfolge in der Liste der Cipher-Suiten angeben, welche Cipher-Suite der Client präferiert (bspw. ECC-basierte Cipher-Suiten).
  2. Ein  TLS-Client und ein TLS-Server können unterschiedliche Fähigkeiten besitzen (ECC-Unterstützung Ja/Nein). Solange sie eine gemeinsame Schnittmenge besitzen (in unserem Fall RSA-basierte Cipher-Suiten), können sie miteinander eine TLS-Verbindung aufbauen.

Ein TLS-Verbindungsaufbau eines Konnektors mit ECC-Unterstützung unterscheidet sich inhaltlich nur durch 4 zusätzliche Bytes (c02bc02c, vgl. GS-A_5354-* und A_23226-*) von einem TLS-Verbindungsaufbau ohne ECC-Unterstützung.

Verbindet sich beispielsweise ein "alter" Konnektor im Rahmen von VSDM mit einem Intermediär mit Option "ECC-Migration", wählt der Intermediär nach GS-A_4384-* eine RSA-basierte Cipher-Suite. Der Verbindungsaufbau kommt zu Stande und der Konnektor wird quasi nie erfahren, dass der Intermediär ebenfalls ECC-basierte Cipher-Suiten unterstützt. Erst wenn der Konnektor per Firmware-Upgrade sozusagen mit der Option "ECC-Migration" ausgestattet wird, muss er u. a. A_17124-* Spiegelstrich 3 umsetzen. Danach wird der Intermediär nach A_17124-* Spiegelstrich 4 die erste ECC-basierte Cipher-Suite bei einem TLS-Verbindungsaufbau auswählen.

A_17124-03 - TLS-Verbindungen (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN die folgenden Vorgaben erfüllen:

  1. Zur Authentifizierung MUSS eine X.509-Identität gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4359-*] verwendet werden.
  2. Als Ciphersuiten MÜSSEN TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0,0x2B) und  TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0,0x2C) unterstützt werden.
  3. Falls der Produkttyp in der Rolle als TLS-Client agiert, so MUSS er die eben genannten Ciphersuiten gegenüber evtl. ebenfalls von ihm unterstützen RSA-basierte Ciphersuiten (vgl. GS-A_4384-*) bevorzugen (in der Liste "cipher_suites" beim ClientHello vorne an stellen, vgl.  [RFC-5246#7.4.1.2 Client Hello]). 
  4.  Beim ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (vgl. "ECDHE" im Namen der Cipher-Suites) MÜSSEN die Kurven P-256 und P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Es SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven als in A_17124-* aufgeführt DÜRFEN NICHT verwendet werden.
[<=]

A_17775 - TLS-Verbindungen Reihenfolge Ciphersuiten (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen und in der Rolle TLS-Server agieren, SOLLEN die Reihenfolge der Ciphersuiten in der Liste "cipher_suites" aus dem TLS-ClientHello bei der Auswahl der Ciphersuite befolgen.

[<=]

Die meisten Software-Pakete oder TLS-zentrierten Hardware-Lösungen (TLS-Terminatoren etc.) unterstützen die (wie oft formuliert) "Honorierung" der Reihenfolge aus der Liste "cipher_suites", aber nicht alle. Deshalb und weil die Honorierung wichtig aber nicht absolut notwendig ist, wurde A_17775 als SOLL-Anforderung formuliert.

A_17322 - TLS-Verbindungen nur zulässige Ciphersuiten und TLS-Versionen (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die Übertragungen mittels TLS durchführen, MÜSSEN sicherstellen, dass sie nur (durch andere Anforderungen) zugelassene TLS-Ciphersuiten bzw. TLS-Versionen anbieten bzw. verwenden.
[<=]

Hinweis: Im Rahmen der Zulassungstests und der CC-Evaluierung wurde dies (A_17322) stets so umgesetzt. Mit A_17322 soll dieses Vorgehen explizit auch auf Spezifikationsebene ausgesprochen und transparent gemacht werden.

5.5 ECC-Unterstützung bei IPsec

Das IKE-Protokoll [RFC-7296] wird verwendet um Schlüsselmaterial auszuhandeln für die folgende Verschlüsselung und Integritätssicherung der über IPsec geschützten IP-Pakete. Auszuhandeln bedeutet, dass ein (elliptische Kurven) Diffie-Hellman -Schlüsselaustausch durchgeführt wird. Im Gegensatz zum TLS-Protokoll Version 1.2 trägt schon die erste Protokollnachricht des Initiators (IKE_SA_INIT) einen (EC)DH-Schlüssel, evtl. aus einer kryptographischen Gruppe, die der Responder nicht unterstützt. Im Gegensatz zu TLS Version 1.3 kann dabei genau nur ein (EC)DH-Schlüssel übertragen werden, nicht eine Auswahl von Schlüsseln aus verschiedenen Gruppen. Der Initiator (Konnektor) kann im Normalfall nicht wissen, ob der Responder (VPN-Konzentrator) einen ECC-basierten DH-Schlüsselaustausch unterstützt. Der Initiator versucht es einfach und beginnt die IKE-Schlüsselaushandlung mit folgender Nachricht

Initiator                         Responder
   -------------------------------------------
   HDR, SAi1, KEi, Ni  -->

[RFC-7296]. In KEi ist der ephemere ECDH-Schlüssel auf Grundlage der Domainparameter brainpoolP256r1 enthalten. Falls der Responder diese Domainparameter (ECC-Kurve) nicht unterstützt, antwortet der Responder mit einer INVALID_KE_PAYLOAD-Nachricht, in der eine vom Responder unterstützte und präferierte kryptographische Gruppe angegeben ist [RFC-7296#Abschnitt 1.2]. Somit kommt es bei einem initialen Verbindungsaufbau zwischen einen "neuen" Konnektor und einem "alten" VPN-Zugangsdienst zu einem zusätzlichen "roundtrip", was akzeptiert wird, weil dies die Schlüsselaushandlung und damit den folgenden Verbindungsfall im Normalfall nur unwesentlich verzögert. Ein "neuer" Konnektor, der ggf. solch eine INVALID_KE_PAYLOAD-Nachricht erhält, wird dann auf die Vorgaben GS-A_4382-* "zurückfallen".

A_22342 - Konnektor, IKE-Schlüsselaushandlung – Erleichterung Migrationsphase 1 (ECC-Migration)

Solange ein Konnektor nur mit einem RSA-Zertifikat am VPN-Zugangsdienst registriert ist, KANN der Konnektor den IKE-Verbindungsaufbau gemäß der Vorgaben aus GS-A_4382-* durchführen. [<=]

A_22343-01 - Verwendung von ECC beim Verbindungsaufbau nach RE-Registrierung mit ECC-NK-Zertifikat (ECC-Migration)

Sobald der Konnektor mit einem ECC-Zertifikat am VPN-Zugangsdienst registriert ist, MUSS er den nächsten regulären Verbindungsaufbau zum VPN-Konzentrator gemäß der Vorgaben aus A_17125 durchführen. [<=]

A_17210 - Konnektor, IKE-Schlüsselaushandlung Fallback (ECC-Migration)

Ein Konnektor MUSS, falls beim IKE-Verbindungsaufbau klar wird, dass der IKE-Responder (VPN-Konzentrator, VPN-Zugangsdienst) (noch) keine ECC-Verfahren unterstützt (INVALID_KE_PAYLOAD-Nachricht), auf die Vorgaben aus GS-A_4382-* "zurückfallen".
[<=]

Analog zum TLS-Protokoll wählt der Responder die Cipher-Suite und ein "alter" Konnektor kann nicht erkennen, dass es sich evtl. um einen "neuen" VPN-Zugangsdienst handelt.

A_17125 - IKE-Schlüsselaushandlung für IPsec (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die die Authentifizierung, den Schlüsselaustausch und die verschlüsselte Kommunikation im IPsec-Kontext durchführen, MÜSSEN die Schlüsselvereinbarung mittels IKEv2 [RFC-7296] gemäß den folgenden Vorgaben durchführen:

  1. Zur Authentisierung MUSS eine Identität mit einem X.509-Zertifikat gemäß [gemSpec_Krypt#GS-A_4360-*] Schlüsselgeneration "ECDSA" verwendet werden.
  2. Für „Hash und URL“ MUSS SHA-1(vgl. [RFC-7296#3.6]) verwendet werden. 
  3. Für den Schlüsselaustausch MUSS ein ephemer ECDH verwendet werden. Dabei MUSS die Kurve brainpoolP256r1 [RFC-6954] unterstützt werden. Es KÖNNEN die Kurven brainpoolP384r1, brainpoolP512r1 [RFC-6954] und ECP Gruppen 19, 20 und 21 [RFC-5903] unterstützt werden.
  4. Als Verschlüsselungsverfahren im Rahmen von IKE MUSS AEAD_AES_128_GCM und AEAD_AES_256_GCM [RFC-5282] unterstützt werden (IANA.-Nr. 20) (Hinweis verpflichtend Unterstützung nach [RFC-5282#3.2]). Es MÜSSEN zudem AEAD_AES_128_GCM_12 und AEAD_AES_256_GCM_12 (IANA-Nr. 19) unterstützt werden. Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [TR-02021-3#3.2.1 Tabelle 2] unterstützt werden.
  5. Als PRF für die Schlüsselerzeugung MUSS PRF_HMAC_SHA2_256 (IANA-Nr. 5) [RFC-4868] unterstützt werden. Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [TR-02021-3#3.2.2 Tabelle 3] unterstützt werden.
  6. Als Authentisierungsverfahren MUSS ECDSA-256 als Basis von brainpoolP256r1 (IANA-Nr. 14) [RFC-7427] unterstützt werden. Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [TR-02021-3#3.2.5 Tabelle 6] unterstützt werden.
  7. Für die Verschlüsselung der ESP-Pakete MUSS AES-GCM mit 16 Byte großem ICV (IANA-Nr. 20) und AES-GCM mit 12 Byte großem ICV (IANA-Nr. 19) [RFC-4106] jeweils mit 128 und 256 Bit Schlüssellänge unterstützt werden.
    Es KÖNNEN weitere Verfahren nach [TR-02021-3#3.3.1 Tabelle 7] unterstützt werden.
  8. Falls weitere Verfahren nach [TR-02021-3#3.3.1 Tabelle 7] unterstützt werden, so MUSS mindestens ein Verfahren zum Integritätsschutz der ESP-Pakete aus [TR-02021-3#3.3.2 Tabelle 8] unterstützt werden. (Hinweis: bei den verpflichtend zu unterstützenden AEAD-Verfahren aus Spiegelstrich 7 ist ein zusätzlicher Integritätsschutz by-design nicht notwendig.)
[<=]

Hinweis:

"strongSwan" unterstützt diese Algorithmen, vgl. https://wiki.strongswan.org/projects/strongswan/wiki/IKEv2CipherSuites 

A_17126 - IPsec-Kontext -- Verschlüsselte Kommunikation (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die mittels IPsec-Daten schützen, MÜSSEN dies ausschließlich auf Grundlage der in   (und ggf. GS-A_4382-* vgl. diesbezüglich A_17210) als zulässig aufgeführten Verfahren und Vorgaben tun.
[<=]

5.6 ECDSA-Signaturen

5.6.1 ECDSA-Signaturen im XML-Format

A_17206 - XML-Signaturen (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die XML-Signaturen auf Basis eines ECC-Schlüssels erzeugen oder prüfen, MÜSSEN dafür das Signaturverfahren ECDSA [BSI-TR-03111] auf Basis der Domainparameter brainpoolP256r1 verwenden. Sie MÜSSEN dabei den XMLDSig-Identifier „ http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#ecdsa-sha256“ [XMLDSig verwenden. Als Hashfunktion (Messagedigest) MÜSSEN sie SHA-256 [FIPS-180-4] verwenden.
[<=]

Die Anforderung   gilt für allgemeine XML-Datensignaturen, also auch für Tokensignaturen etc.   fordert für die Interoperabilität bei der Prüfbarkeit von Dokumentensignaturen die Verwendung des interoperablen Containerformats nach [ETSI-XAdES].

A_17360 - XML-Signaturen (Dokumente) (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die XML-Signaturen von Dokumenten auf Basis eines ECC-Schlüssels erzeugen oder prüfen, MÜSSEN dabei die Vorgaben aus A_17206 umsetzen und die Signatur nach [ETSI-XAdES] (interoperables Container-Format) bei der Erzeugung kodieren bzw. bei der Prüfung auswerten.
[<=]

5.6.2 ECDSA-Signaturen im CMS-Format

A_17207 - Signaturen binärer Daten (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die (nicht-XML-)Signaturen von Daten auf Basis eines ECC-Schlüssels erzeugen oder prüfen, MÜSSEN dafür das Signaturverfahren ECDSA [BSI-TR-03111] auf Basis der Domainparameter brainpoolP256r1 verwenden (vgl. [RFC-5753] und [RFC-6090]). Als Hashfunktion (Messagedigest) MÜSSEN sie SHA-256 [FIPS-180-4] verwenden.
[<=]

Die Anforderung A_17207 gilt für allgemeine (nicht-XML-)Datensignaturen, also auch für Tokensignaturen etc. A_17359 fordert für die Interoperabilität bei der Prüfbarkeit von Dokumentensignaturen die Verwendung des interoperablen Containerformats nach [ETSI-CAdES].

A_17359 - Signaturen binärer Daten (Dokumente) (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die (nicht-XML-)Signaturen von Dokumenten auf Basis eines ECC-Schlüssels erzeugen oder prüfen, MÜSSEN dabei die Vorgaben aus A_17207 umsetzen und die Signatur nach [ETSI-CAdES] (interoperables Container-Format) bei der Erzeugung kodieren bzw. bei der Prüfung auswerten.
[<=]

Hinweis: Signaturen in PDF/A-Dokumenten werden mittels CMS kodiert.

A_17208 - Signaturen von PDF/A-Dokumenten (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die (nicht-XML-)Signaturen auf Basis eines ECC-Schlüssels erzeugen oder prüfen, MÜSSEN dafür das Signaturverfahren ECDSA [BSI-TR-03111] auf Basis der Domainparameter brainpoolP256r1 nach [PAdES-3] und [PDF/A-2] verwenden. Als Hashfunktion (Messagedigest) MÜSSEN sie SHA-256 [FIPS-180-4] verwenden.
[<=]

5.7 ECIES

In der TI wird für die ECC-basierte Ver- und Entschlüsselung das "Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme (ECIES)" verwendet. Es ist das einzige ECC-basierte, von den Chipkarten der TI unterstützte, Verschlüsselungsverfahren. Das ECIES ist ein hybrides Verfahren basierend auf [ABR-1999]. Es besteht aus einem asymmetrischen Teil (elliptic curve diffie hellman) und einen symmetrischen Teil (Verschlüsselungsverfahren und MAC-Verfahren). Weiterhin ist eine Schlüsselableitungsfunktion für das Verfahren notwendig. In [gemSpec_COS#6.8.2.3 Asymmetrische Entschlüsselung mittels ELC] wird definiert, welche Varianten dieser drei notwendigen Verfahren eine Chipkarte der TI unterstützt (ECDH [BSI-TR-03111#4.3.1 Key Agreement Algorithm], HKDF mittels SHA-256 und einem Zähler nach X9.63 [BSI-TR-03110-3#A.2.3.2], AES-256-CBC und CMAC). Da im Normalfall immer für eine Identität, die Chipkarten-basiert ist, verschlüsselt wird, muss ein Sender genau diese Verfahren einsetzen. Ansonsten kann die Chipkarte das Chiffrat nicht entschlüsseln, auch wenn die Chipkarte den prinzipiell richtigen privaten Schlüssel in sich trägt.

Da man das gesamte Chiffrat für eine Entschlüsselung auf einmal an die Karte (innerhalb einer APDU) senden muss, kann man nur etwas weniger als 8KiB entschlüsseln (bzw. 64KiB bei extended APDUs, die jedoch nicht alle Kartenterminal unterstützen), obwohl das ECIES-Verfahren an für sich die Ver- und Entschlüsselung praktisch beliebig großer Datenmengen unterstützt. Auch wäre es aus Nutzersicht in Bezug auf die Performanz nicht akzeptabel, schon allein moderat große verschlüsselte Dokumente komplett zu einer Karte für eine Entschlüsselung zu transportieren (mehr als 18 Minuten würde dies für ein 10 MiB großes Dokument benötigen). Deswegen wird für die TI hier eine zusätzliche Metaebene eingeführt und normativ gefordert. Analog zu einer Verschlüsselung mittels RSAES-OAEP muss ein Sender einen Transportschlüssel zufällig erzeugen. Ein solcher Transportschlüssel, ist dann aus Sicht der Chipkarte der zu ver- oder entschlüsselnde Klartext. Der aus Nutzersicht eigentliche Klartext (Dokumente) wird nie an die Karte gesendet. Die Karte entschlüsselt den verschlüsselten Transportschlüssel und übergibt ihn anschließend an den Kartennutzer. Dieser kann mit dem Transportschlüssel nun das Dokument unabhängig von der Chipkarte entschlüsseln. Bei RSAES-OAEP wird der Transportschlüssel als Content-Encryption-Key (CEK) bezeichnet. Im hier vorliegenden Fall bei ECIES kann diese Bezeichnung zu Missverständnissen führen. Mittels ECIES wird über ein ECDH und folgender Schlüsselableitung ein Verschlüsselungsschlüssel erzeugt. Diesen kann man auch als CEK bezeichnen, weswegen im Folgenden immer nur vom Transportschlüssel gesprochen wird.

Da eine solche Metaebene für eine ECIES-Chiffrat-Kodierung unüblich ist (weil ohne TI-Chipkarteneinsatz unnötig), ist die Kodierung der Chiffrate mittels CMS oder XMLEnc nichttrivial und wird daher im Interesse der zu erzielenden Interoperabilität in diesem Abschnitt ausführlicher dargestellt.

Für die symmetrische Verschlüsselung der Nutzerdaten (Dokumente etc.) wird zufällig ein Transportschlüssel erzeugt. Für diesen gelten die Vorgaben aus GS-A_4389 (symmetrische Verschlüsselung) und GS-A_4368 (Schlüsselerzeugung). Der Transportschlüssel wird dann unkodiert ("is just the \"value\" of the content-encryption key" [RFC-5652#6.4]) zur Verschlüsselung an das ECIES-Verfahren übergeben. Bei der ECIES-Verschlüsselung müssen dann die Parameter so gewählt werden, dass eine Chipkarte der TI diese unterstützt, d. h. nach [gemSpec_COS#6.8.2.3 Asymmetrische Entschlüsselung mittels ELC].

Das erhaltene ECIES-Chiffrat muss dann als eine ASN.1-Struktur kodiert werden, die genau dem Aufbau entspricht, den man benötigt um eine Entschlüsselung mittels einer Chipkarte der TI durchzuführen (vgl. [gemSpec_COS#(N085.068) Spiegelstrich 7).

Abbildung 2: ASN.1-Kodierung des Chiffrats was den Transportschlüssel enthält

Beispiel:

poGOBgkrJAMDAggBAQd/SUOGQQRouC6tM2TQQ+RP3pptgdAaDF8Te7IVCkUBe2H+PJSLK4W/BXIX
kndiBwEfftd5wk4pjzCdC2j1q14/CIWcW89nhjEC7G47UAu2ZqmbIhxstkXV3UI2UUek/qwBwtb2
6aUild+5kkTZXf5674OKHSdj6IFwjggvhYt9b/CTsA==

$ dumpasn1 a.bin
  0 142: [6] {
  3   9:   OBJECT IDENTIFIER brainpoolP256r1 (1 3 36 3 3 2 8 1 1 7)
 14  67:   [APPLICATION 73] {
 17  65:     [6]
       :       04 68 B8 2E AD 33 64 D0 43 E4 4F DE 9A 6D 81 D0
       :       1A 0C 5F 13 7B B2 15 0A 45 01 7B 61 FE 3C 94 8B
       :       2B 85 BF 05 72 17 92 77 62 07 01 1F 7E D7 79 C2
       :       4E 29 8F 30 9D 0B 68 F5 AB 5E 3F 08 85 9C 5B CF
       :       67
       :     }
 84  49:   [6]
       :     02 EC 6E 3B 50 0B B6 66 A9 9B 22 1C 6C B6 45 D5
       :     DD 42 36 51 47 A4 FE AC 01 C2 D6 F6 E9 A5 22 95
       :     DF B9 92 44 D9 5D FE 7A EF 83 8A 1D 27 63 E8 81
       :     70
135   8:   [14] 2F 85 8B 7D 6F F0 93 B0
       :   }
Diese Datenstruktur soll konzeptionell so behandelt werden, wie ein RSA-OAEP-Chiffrat eines CEK. Es ist jedoch die hiermit neu definierte OID oid_ti_ecies_transport_encryption [gemSpec_OID] zu verwenden.

Ein Beispiel aus [gemSpec_SMIME-KOMLE] dient als Vorlage für die Darstellung der zu verwendenden Kodierung mittels CMS (S/MIME):

ContentInfo
.contentType: 1.2.840.113549.1.9.16.1.23 (id-ct-authEnvelopedData)
..AuthEnvelopedData
...version: 0
...recipientInfos
....RecipientInfo
.....ktri
......version: 0
......rid
.......issuerAndSerialNumber
........issuer
........[... weitere Kindelemente ...]
........SerialNumber: 123456789
.......keyEncryptionAlgorithm
........oid_ti_ecies_transport_encryption
.......encryptedKey: [ ... ASN.1-Struktur (Tupel (PO, C, T) in kartenkompatibler ASN.1-Binärverpackung) ... ]
....RecipientInfo
.....ktriversion: 0
......rid
.......issuerAndSerialNumber
........issuer
........[... weitere Kindelemente ...]
........SerialNumber: 314159265
.......keyEncryptionAlgorithm
........OID TI-ECIES-TransportEncryption
.......encryptedKey: [ ... ASN.1-Struktur (Tupel (PO, C, T) in kartenkompatibler ASN.1-Binärverpackung) ... ]
...authEncryptedContentInfo
....contentType: 1.2.840.113549.1.7.1 (id-data)
....contentEncryptionAlgorithm:
.....algorithm: 2.16.840.1.101.3.4.1.46 (id-aes256-gcm)
......parameters:
.......aes-nonce: [... IV ...]
.......aes-ICVlen: [... ICVLen ... ]
....encryptedContent: [...]
...mac: [...]
...unauthAttrs
....Attribute (id-recipientEmails)
.....attrType: komle-recipient-emails

und so weiter ...

Für die Kodierung von TI-ECIES-Chiffraten innerhalb von XML wird hiermit der neue Identifier "http://gematik.de/ecies/2019" definiert. Für die XML-Kodierung ist eine Kodierung analog der folgenden Struktur zu verwenden.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xenc:EncryptedData
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:xenc="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#"
    xmlns:ds="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#"
    xmlns:dsig11="http://www.w3.org/2009/xmldsig11#"
    xmlns:xenc11="http://www.w3.org/2009/xmlenc11#"
    Type="http://www.w3.org/2001/04/xmlenc#">
  <xenc:EncryptionMethod Algorithm="http://www.w3.org/2009/xmlenc11#aes256-gcm" />

<!-- Damit ist len(IV)=12 Byte und TagLen=16 Byte, vgl. [XMLEnc#5.2.4 AES-GCM] --> 
  <ds:KeyInfo>
    <xenc:EncryptedKey>
    <!-- Hybridschlüssel für einen Empfänger, für weitere Empfänger gäbe es jeweils ein weiteres EncryptedKey-Element -->
      <xenc:EncryptionMethod Algorithm="http://gematik.de/ecies/2019" />
      <!-- Die Version des speziellen ECIES -->
      <ds:KeyInfo> 
        <ds:X509Data>
         <ds:X509Certificate>
       <!-- Base64-kodiertes X.509-Zertifikat (DER) des Empfängers -->

         </ds:X509Certificate> 
        </ds:X509Data>
      </ds:KeyInfo>
      <xenc:CipherData>
        <xenc:CipherValue>
<!-- Base64-kodierte ASN.1-Struktur (Tupel (PO, C, T) in kartenkompatibler ASN.1-Binärverpackung) -->
        </xenc:CipherValue>
      </xenc:CipherData>
    </xenc:EncryptedKey>
  </ds:KeyInfo>   
  <xenc:CipherData>
    <xenc:CipherValue>
<!--
Base64-kodiertes symmetrisch mittels AES-256-GCM verschlüsseltes Dokument 
(IV || ciphertext || Tag) mit len(IV)=12 Byte und len(Tag)=16 Byte,
vgl. [XMLEnc#5.2.4 AES-GCM]
-->
    </xenc:CipherValue>
  </xenc:CipherData> 
</xenc:EncryptedData>

A_17220 - Verschlüsselung binärer Daten (ECIES) (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die binäre Daten (also nicht XML-Daten) ECC-basiert verschlüsseln (im Folgenden als Nutzerdaten bezeichnet) und diese mittels CMS [RFC-5626] kodieren, MÜSSEN folgende Vorgaben umsetzen.

  1. Zunächst MUSS ein 256-Bit AES-Schlüssel zufällig erzeugt werden (vgl. GS-A_4368),
    Dieser Schlüssel wird im Folgenden als Transportschlüssel bezeichnet (vgl. Erklärung in Abschnitt [gemSpec_Krypt#]).
  2. Mit diesem Transportschlüssel MÜSSEN die Nutzerdaten mittels AES-GCM und den Vorgaben aus GS-A_4389 verschlüsselt werden.
  3. Der Transportschlüssel MUSS unkodiert mit den in [gemSpec_COS#6.8.1.4 ELC Verschlüsselung] aufgeführten Vorgaben mittels ECIES verschlüsselt werden (siehe Erklärung in [gemSpec_Krypt#ECIES]). Das damit entstehende Chiffrat wird im Folgenden als Transport-Chiffrat bezeichnet.
  4. Das Transport-Chiffrat MUSS wie in [gemSpec_Krypt#] beschrieben in eine ASN.1-Struktur (Tupel (PO, C, T) in kartenkompatibler ASN.1-Binärverpackung kodiert werden.
  5. Diese Kodierung MUSS in eine keyEncryptionAlgorithm-Datenstruktur mit der OID oid_ti_ecies_transport_encryption [gemSpec_OID] eingebracht werden.
  6. Die restliche Kodierung des mittels AES-GCM erzeugten Chiffrats der Nutzerdaten MUSS wie in CMS üblich [RFC-5626] [RFC-5084] erfolgen (vgl. Darstellung in  [gemSpec_Krypt#]).
[<=]

A_17221-01 - XML-Verschlüsselung (ECIES) (ECC-Migration)

Alle Produkttypen, die XML-Dokumente mittels [XMLEnc-1.1] und ECC-basierte verschlüsseln, MÜSSEN die Vorgaben aus A_17220 Spiegelstrich 1 bis 3 umsetzen. Weiter MÜSSEN sie folgende Vorgaben umsetzen:

  1. Das Transport-Chiffrat MUSS wie in [gemSpec_Krypt#] beschrieben in eine ASN.1-Struktur (Tupel (PO, C, T) in kartenkompatibler ASN.1-Binärverpackung kodiert werden.
  2. Diese ASN.1-Binärverpackung MUSS Base64-kodiert werden und so kodiert in eine XML-Datenstruktur, so wie sie in [gemSpec_Krypt#] beschrieben ist, eingebracht werden (Hinweis: man beachte ohne "RecipientKeyInfo" Tags).
  3. Die mittels AES-GCM verschlüsselten Nutzerdaten MÜSSEN ebenfalls Base64-kodiert in die eben erzeugte XML-Datenstruktur gemäß [gemSpec_Krypt#] eingebracht werden.
[<=]

Im Interesse der Interoperabilität stellt die gematik auf Anfrage Testvektoren (Beispiel-Chiffrate mit Klartext) zur Verfügung.

5.7.1 ECIES und authentisierte Broadcast-Encryption

In [SEC1-2009#5.2] und in [RFC-5753#4] wird auf ein potentielles Problem hingewiesen, dass insbesondere bei der Verwendung eines static-static-ECDH innerhalb von ECIES auftreten kann (also Sender und Empfänger verwenden ihre Langzeit-Identität "static-static"). Verallgemeinert formuliert, handelt es sich um das Problem der authentisierten Broadcast-Verschlüsselung. Ein Sender möchte an mehrere Empfänger "gleichzeitig" den gleichen Klartext verschlüsselt senden (vgl. auch [RFC-4082#1]). Bei TI-ECIES-TransportEncryption [gemSpec_Krypt#ECIES] wird der Transportschlüssel jeweils für jeden Empfänger mittels ECIES verschlüsselt. Jeder Empfänger kennt nun diesen zwischen dem Sender und allen Empfängern geteilten Schlüssel (Transportschlüssel) und kann jetzt (aus kryptographischer Sicht) den Klartext beliebig verändern, ohne dass dies bei einer Entschlüsselung auffällt. Die "authenticated Encryption" via AES-GCM (Transportschlüssel) kann hier also nicht die von ihr evtl. angenommene Sicherheitsleistung erbringen. 

Wenn also bspw. bei KOM-LE eine Nachricht an mehrere Empfänger (eingetragen im CC-Feld) versendet werden soll, so muss an dieser Stelle zusätzlich die Authentizität der versendeten Nachricht gesichert werden. Bei KOM-LE erfolgt dies über die verpflichtende Signatur der Nachricht mit Hilfe der SMC-B (OSIG-Schlüsselmaterial). Es ist davon auszugehen, dass andere Anwendungen, die an mehrere Empfänger Nachrichten/Daten "gleichzeitig" versenden, ebenfalls zusätzliche Maßnahmen ergreifen müssen.

5.7.2 ECIES und mobKT

Ein "Mobiles Kartenterminal" [gemSpec_MobKT] ist so etwas wie ein Tablet mit zwei Chipkartenslots. Es ermöglicht einem LE außerhalb seiner Praxisräumlichkeiten (also insbesondere ohne Konnektor und stationäres eHealth-Karterterminal), auf Daten eines Versicherten auf dessen eGK zuzugreifen. Das Mobile Kartenterminal muss die dabei ausgelesenen versichertenspezifischen Daten verschlüsselt lokal im Gerät ablegen. Wenn das Mobile Kartenterminal verloren geht, sind damit diese Daten geschützt. Sie können erst mit Hilfe des gesteckten und freigeschaltenen HBA des LE wieder entschlüsselt (genutzt) werden, bspw. zur Übertragung ins Primärsystem. Für die Verschlüsselung muss nach Ende 2025 ECIES und nicht mehr RSA-OAEP verwendet werden. Es gelten dafür fachlich quasi die gleichen Vorgaben wie in A_17220, nur gibt es keine Notwendigkeit in Bezug auf die Kodierung des Chiffrats interoperabel  sein zu müssen. Denn nur das spezifische Mobile Kartenterminal selbst muss die Daten ver- und entschlüsseln können im Sinne von "die Kodierung der Chiffrate auswerten können". Deshalb gibt es nachfolgend eine Spezialisierung von A_17220 für das Mobile Kartenterminal.

A_17575 - MobKT: Verschlüsselung binärer Daten (ECIES) (ECC-Migration)

Ein Mobiles Kartenterminal MUSS folgende Vorgaben umsetzen.

  1. Für die Verschlüsselung der Versichertendaten MUSS ein 256-Bit AES-Schlüssel zufällig erzeugt werden (vgl. GS-A_4368). Dieser Schlüssel wird im Folgenden als Transportschlüssel bezeichnet.
  2. Mit diesem Transportschlüssel MÜSSEN die Versichertendaten mit AES-GCM und den Vorgaben aus GS-A_4389 verschlüsselt werden.
  3. Der Transportschlüssel MUSS mit den in [gemSpec_COS#6.8.1.4 ELC Verschlüsselung] aufgeführten Vorgaben mittels ECIES verschlüsselt werden (siehe Erklärung in [gemSpec_Krypt#] und [gemSpec_Krypt#Hinweis zu A_17575]).
  4. Falls auf dem gesteckten HBA ein ECC-basiertes ENC-Zertifikat vorhanden ist, so MUSS ECIES für die Ver- und Entschlüsselung des Transportschlüssels verwendet werden, anstatt von RSA-OAEP. Falls noch kein ECIES-verschlüsselter Transportschlüssel im Mobilen Kartenterminal vorliegt, sondern ein RSA-OAEP-verschlüsselter Transportschlüssel, so MUSS dieser Transportschlüssel zusätzlich mittels ECIES und dem ECC-ENC-Schlüssel des HBAs des LE verschlüsselt werden.
[<=]

Hinweis zu A_17575:
In einem HBA steht die Schnittstelle [gemSpec_COS#6.8.1.4 ELC Verschlüsselung] für die Verschlüsselung des Transportschlüssels zur Verfügung. Dass der Transportschlüssel verschlüsselt werden muss, wird nur sehr selten als Anwendungsfall vorkommen. Die Entschlüsselung - notwendiger Weise mit und durch den HBA - jedoch häufig.

5.8 ECC-Migration eHealth-KT

Mit A_17089-01 und A_17090-01 (vgl. Abschnitt 3.3.2) wird vom eHealth-Kartenterminal die Unterstützung der mit der Kartengeneration 2.1 (vgl. [gemSpec_gSMC-KT_ObjSys_G2.1]) hinzugekommenen ECDSA-basierten Identität bereitgestellt.

A_17089-03 - eHealth-Kartenterminals: TLS-Verbindungen (ECC-Migration)

Ein eHealth-Kartenterminal MUSS prüfen, ob die in ihm gesteckte SMC-KT für die TLS-Verbindung zum Konnektor eine RSA-basierte Identität (AUT) und/oder eine ECDSA-basierte Identität besitzt (vgl. [gemSpec_gSMC-KT_ObjSys_G2.1], bspw. jeweils EFs mit ShortFileIdentifier 1 und 4 prüfen).
Falls eine RSA-basierte Identität dort vorhanden ist, so MUSS das eHealth-Kartenterminal folgende TLS-folgende Vorgaben erfüllen:

  1. Als Cipher-Suite MÜSSEN TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 und TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 unterstützt werden.
  2. Beim ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (vgl. "ECDHE" im Namen der Cipher-Suites) MÜSSEN die Kurven P-256 und P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Es SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven als in A_17089-* aufgeführt DÜRFEN NICHT verwendet werden.
  3. Es KÖNNEN weitere Cipher-Suiten aus [TR-02102-2, Abschnitt 3.3.1 Tabelle 1] unterstützen.
Falls eine ECDSA-basierte Identität vorhanden ist, so MUSS das eHealth-Kartenterminal zusätzlich folgende Vorgaben erfüllen:
  1. Als Ciphersuiten MÜSSEN TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 (0xC0,0x2B) und  TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 (0xC0,0x2C) unterstützt werden.
  2. Beim ephemeren Elliptic-Curve-Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (vgl. "ECDHE" im Namen der Cipher-Suites) MÜSSEN die Kurven P-256 und P-384 [FIPS-186-5] unterstützt werden. Es SOLLEN die Kurven brainpoolP256r1 und brainpoolP384r1 (vgl. [RFC-5639] und [RFC-7027]) unterstützt werden. Andere Kurven als in GS-A_17089-* aufgeführt DÜRFEN NICHT verwendet werden.
Dies bedeutet, falls beide Identitäten auf der SMC-KT vorhanden sind (wie bei [gemSpec_gSMC-KT_ObjSys_G2.1]), so MÜSSEN alle vier oben genannten Ciphersuiten unterstützt werden.
[<=]

A_17090-01 - eHealth-Kartenterminals: Signaturverfahren beim initialen Pairing zwischen Konnektor und eHealth-Kartenterminal (ECC-Migration)

Ein eHealth-Kartenterminal MUSS in Bezug auf das verwendete Signaturverfahren beim initialen Pairing zwischen Konnektor und eHealth-Kartenterminal folgende Vorgaben umsetzen:

  1. Falls für die aktuelle TLS-Verbindung mit dem Konnektor eine RSA-basierte Ciphersuite verwendet wird, so MUSS für die Signatur des Shared-Secret (ShS.AUT.KT vgl. [gemSpec_KT#2.5.2.1, 3.7.2.1]) RSASSA-PSS [PKCS#1] und SHA-256 verwendet werden. (Hinweis: die Parameter für RSASSA-PSS wie MGF oder Salt-Länge sind durch die SMC-KT eindeutig und fest vorgegeben und werden deshalb hier nicht aufgeführt.)
  2. Falls für die aktuelle TLS-Verbindung mit dem Konnektor eine ECDSA-basierte Ciphersuite verwendet wird, so MUSS für die Signatur des Shared-Secret ECDSA [BSI-TR-03111] und SHA-256 verwendet werden (Hinweis: die zu verwendenden Domainparameter (Kurve etc.) sind durch die SMC-KT eindeutig und fest vorgegeben). Für die Kodierung der ECC-Parameter in der Signatur MUSS die plain-Kodierung nach [TR-03111#5.2.1] verwendet werden.
[<=]

Hinweis: Das in A_17090-01 geforderte Verhalten lässt sich bei OpenSSL leicht mit SSL_get_current_cipher() umsetzen.

Ein eHealth-Kartenterminal muss beim TLS-Verbindungsaufbau, der vom Konnektor initiiert wird, dessen TLS-Client-Zertifikat prüfen. Dafür muss ein eHealth-Kartenterminal alle "CA-Zertifikate der relevanten TSP speichern" [gemSpec_KT#TIP1-A_3255]. Um diesen kritischen Punkt, jedoch noch einmal zu unterstreichen:

A_17183 - CA-Zertifikate der relevanten TSP speichern (ECC-Migration)

Das eHealth-Kartenterminal MUSS bei der Umsetzung von [gemSpec_KT#TIP1-A_3255] sowohl RSA-basierte CA-Zertifikate der Komponenten-PKI als auch ECC-basierte CA-Zertifikate (TSL(ECC-RSA)) der Komponten-PKI speichern.
[<=]

A_22458 - TLS-Algorithmus passend zum Pairing

Der Konnektor MUSS beim TLS-Verbindungsaufbau (TLS-Handshake) zu einem eHealth-Kartenterminal ausschließlich Ciphersuiten mit solchen Authentisierungsalgorithmen (entweder RSA oder ECDSA) anbieten, die zum Algorithmus des gespeicherten KT-Zertifikats passen, wenn zu diesem Kartenterminal bereits Pairinginformationen (Shared Secret in Kombination mit dem Zertifikat des Kartenterminals) gespeichert sind. [<=]

Konnektoren speichern die Pairinginformationen zu den mit ihnen gepairten Kartenterminals als Tupel {Kartenterminal-Zertifikat; Shared Secret}, wobei das beim Pairing vom Kartenterminal genutzte Zertifikat gespeichert wird. Wird später (bspw. durch ein Software-Update des Kartenterminals, welches die Nutzung von ECDSA Identitäten ermöglicht) ein anderes Zertifikat vom Kartenterminal beim TLS-Handshake präsentiert (also bspw. eine ECDSA Identität statt der zuvor genutzten RSA-Identität), passt dies für den Konnektor nicht zur vorhandenen Pairinginformation. Der Verbindungsaufbau scheitert somit, bis ein neues Pairing vorgenommen wird (bei dem dann das ECDSA-Zertifikat vom Kartenterminal verwendet wird). Dieses Verhalten muss vermieden werden, da dies einen massenhaften Ausfall von Kartenterminals durch ein Software-Update der Terminals hervorrufen kann. Daher darf der Konnektor nur solche Cipher-Suiten anbieten, die auch zum für das betroffene Kartenterminal gespeicherte Zertifikat passen.

5.8.1 Interoperabilität zwischen eHealth-KT und Konnektor

Zur Sicherstellung der Interoperabilität zwischen Health-KT und Konnektor werden folgende Festlegungen getroffen. Bei den folgend aufgeführten Themen hatte es bezüglich der Interoperabilität Probleme gegeben.

A_22451 - ClientHello ohne akzeptable Cipher-Suite

Falls die ClientHello-Nachricht keine der gemäß [gemSpec_Krypt#A_17089-01] zu unterstützenden Cipher-Suiten enthält, dann MUSS das eHealth-Kartenterminal die ClientHello-Nachricht mit einem "handshake_failure" beantworten, siehe [RFC-5426#7.4.1.2]. [<=]

Hinweise zum Thema Renegotiation:

Hinweis 1: Gemäß GS-A_5525 unterstützt der Konnektor "renegotiation". Daraus folgt, dass er diese Fähigkeit in der ClientHello- Nachricht entweder durch eine "renegotiation_info" extension anzeigt, oder durch ein TLS_EMPTY_RENEGOTIATION_INFO_SCSV (siehe [RFC-5746#3.4, §1, erster Punkt]).

Hinweis 2: Gemäß [RFC-5246#7.4.1.3 letzter §] ist es einem Server nur dann erlaubt in der ServerHello-Nachricht eine "renegotiation_info" extension zu schicken, wenn die ClientHello-Nac