Analysing the behaviour of a smart card based model for secure communication with remote computers over the internet

This dissertation presents the findings of a generic model aimed at providing secure communication with remote computers via the Internet, based on smart cards. The results and findings are analysed and presented in great detail, in particular the behaviour and performance of smart cards when used to provide the cryptographic functionality. Two implemented models are presented. The first model uses SSL to secure the communication channel over the Internet while using smart cards for user authentication and storage of cryptographic keys. The second model presents the SSH for channel security and smart cards for user authentication, key storage and actual encryption and decryption of data. The model presented is modular and generic by nature, meaning that it can easily be modified to accept the newer protocol by simply including the protocols in a library and with a minor or no modification to both server and client application software. For example, any new algorithm for encryption, key exchange, signature, or message digest, can be easily accommodated into the system, which proves that the model is generic and can easily be integrated into newer technologies. Similarly, smart cards are used for cryptography. Two options are presented: first the smart cards only store the algorithm keys and user authentication, and secondly, smart cards are used for storing the algorithm keys, user authentication, and actual data encryption or decryption, as the requirement may dictate. This is very useful, for example, if data to be transferred is limited to a few bytes, then actual data encryption and decryption is performed using smart cards. On the other hand, if a great deal of data is to be transferred, then only authentication and key storage are performed with smart cards. The model currently uses 3DES with smart card encryption and decryption, because this is faster and consumes fewer resources when compared to RSA. Once again, the model design is flexible to accommodate new algorithms such as AES or IDEA. Important aspects of the dissertation are the study and analysis of the security attacks on smart card use. Several smart card attack scenarios are presented in CHAPTER 3, and their possible prevention is also discussed in detail. AFRIKAANS : Hierdie verhandeling bied die bevindinge van 'n generiese model wat daarop gemik is om veilige kommunikasie te voorsien met 'n afstandsrekenaar via die Internet en op slimkaarte gebaseer. Die resultate en bevindings word ontleed en breedvoerig aangebied, veral die gedrag en werkverrigting van slimkaarte wanneer hulle gebruik word om die kriptografiese funksionaliteit te voorsien. Daar word twee geïmplementeerde modelle aangebied. Die eerste model gebruik SSL om die kommunikasiekanaal oor die Internet te beveilig terwyl slimkaarte vir gebruikerbekragtiging en stoor van kriptografiese sleutels gebruik word. Die tweede model bied die SSH vir kanaalsekuriteit en slimkaarte vir gebruikergeldigheidvasstelling, sleutelstoor en werklike kodering en dekodering van data. Die model wat aangebied word, is modulêr en generies van aard, wat beteken dat dit maklik gewysig kan word om die jongste protokolle te aanvaar deur bloot die protokolle by 'n programbiblioteek met geringe of geen wysiging van beide die bediener- en kliënttoepassingsagteware in te sluit. Byvoorbeeld, enige nuwe algoritme vir kodering, sleuteluitruiling, handtekening of boodskapbondeling kan maklik in die stelsel gehuisves word, wat bewys dat die model generies is en maklik in jonger tegnologieë geïntegreer kan word. Slimkaarte word op soortgelyke wyse vir kriptografie gebruik. Daar word twee keuses aangebied: eerstens stoor die slimkaarte slegs die algoritmesleutels en gebruikergeldigheidvasstelling en tweedens word slimkaarte gebruik om die algoritmesleutels, gebruikergeldigheidvasstelling en werklike datakodering en –dekodering te stoor na gelang van wat vereis word. Dit is baie nuttig, byvoorbeeld, wanneer data wat oorgedra moet word, tot 'n paar grepe beperk is, word die eintlike datakodering en – dekodering uitgevoer deur slimkaarte te gebruik. Andersyds, indien 'n groot hoeveelheid data oorgedra moet word, word slegs geldigheidvasstelling en stoor met slimkaarte uitgevoer. Die model gebruik tans 3DES met slimkaartkodering en –dekodering omdat dit vinniger is en minder hulpbronne gebruik vergeleke met RSA. Die modelontwerp is weer eens buigsaam om nuwe algoritmes soos AES of IDEA te huisves. Nog 'n belangrike aspek van die verhandeling is om die sekuriteitaanvalle op slimkaartgebruik te ondersoek en te ontleed. Verskeie slimkaartaanvalscenario's word in Hoofstuk 3 aangebied en die moontlike voorkoming daarvan word ook breedvoerig bespreek.Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2011.Electrical, Electronic and Computer Engineeringunrestricte

Nuevo marco de autenticación para tarjetas inteligentes en red. Aplicación al pago electrónico en entornos inalámbricos

En la actualidad, la importancia de la seguridad de la Información y de las Comunicaciones resulta incuestionable. En este contexto, la relevancia de la autenticación fiable entre entidades queda también patente en una diversidad de aspectos cotidianos. Por sus cualidades y ventajas como módulo criptográfico, la tarjeta inteligente ha desarrollado un papel fundamental en la autenticación de usuarios. Esta tesis doctoral estudia el proceso de transformación que está atravesando actualmente y que la convierte en un equipo con conectividad a la red, dentro de la Nueva Generación de Tarjetas Inteligentes. De esta evolución, resultan una variedad de implicaciones, que se expanden transversalmente desde el momento que dicha tarjeta se integra en la red. En el presente trabajo se trata dicha integración exclusivamente desde la perspectiva de los mecanismos de autenticación involucrados. Pero, ¿hacia dónde evoluciona esa red?. Una diversidad de redes de acceso, entre las que destacan las tecnologías inalámbricas y los dispositivos multimodo, van a conformar un panorama global del que las tarjetas inteligentes, actuales y futuras, deberán participar. ¿Se pueden hacer más robustos y seguros los esquemas actuales de autenticación remota para éstas?. ¿En qué medida han sido diseñados para ser adaptados a estas nuevas circunstancias?. Esta tesis aborda la problemática de una forma conjunta, atendiendo al esquema de autenticación extremo-a-extremo y plantea un nuevo Marco de Autenticación para Tarjetas Inteligentes en Red bajo cuyo paraguas podemos modelar, analizar e incluso proponer una arquitectura de protocolos de autenticación remota para las tarjetas inteligentes actuales y venideras. Tras el diseño y la implementación acorde con dicha arquitectura y una evaluación de las funcionalidades previstas, se realiza una aplicación sobre un escenario realista de pago electrónico en entornos inalámbricos; por un lado demostrando la viabilidad de la propuesta y, por otro, incidiendo en su versatilidad, que le permite ser robusta ante la transformación que les conduce hacia esa nueva generación