Fault-Tolerance and Deaggregation Security of Aggregate Signatures

Ein zentrales Problem der digitalen Kommunikation ist die Absicherung der Authentizität und Integrität digitaler Dokumente, wie etwa Webseiten, E-Mails oder Programmen. So soll beispielsweise für den Empfänger einer E-Mail nachvollziehbar sein, dass die empfangene E-Mail tatsächlich vom angegebenen Absender stammt (Authentizität) und nicht durch Dritte verändert wurde (Integrität). Digitale Signaturen sind ein Hauptwerkzeug der Kryptographie und IT-Sicherheit, um diese Eigenschaften zu gewährleisten. Hierzu wird vom Absender ein geheimer Schlüssel verwendet, um für das zu sichernde Dokument eine Signatur zu erstellen, die mithilfe eines öffentlich bekannten Verifikationsschlüssels jederzeit überprüft werden kann. Die Sicherheitseigenschaften solcher digitaler Signaturverfahren garantieren sowohl, dass jede Änderung am Dokument dazu führt, dass diese Überprüfung fehlschlägt, als auch dass eine Fälschung einer Signatur praktisch unmöglich ist, d.h. ohne den geheimen Schlüssel kann keine gültige Signatur berechnet werden. Somit kann bei einer erfolgreichen Verifikation davon ausgegangen werden, dass das Dokument tatsächlich vom angegebenen Absender erstellt und seit der Berechnung der Signatur nicht verändert wurde, da nur der Absender über den geheimen Schlüssel verfügt. Aggregierbare Signaturen bieten zusätzlich die Möglichkeit Signaturen mehrerer Dokumente zu einer einzigen Signatur zusammenzuführen bzw. zu aggregieren. Diese Aggregation ist dabei jederzeit möglich. Eine aggregierte Signatur bezeugt weiterhin sicher die Integrität und Authentizität aller ursprünglichen Dokumente, benötigt dabei aber nur so viel Speicherplatz wie eine einzelne Signatur. Außerdem ist die Verifikation einer solchen aggregierten Signatur üblichrweise schneller möglich als die sukzessive Überprüfung aller Einzelsignaturen. Somit kann die Verwendung eines aggregierbaren Signaturverfahrens anstelle eines gewöhnlichen Verfahrens zu erheblichen Verbesserungen der Performanz und des Speicherverbrauchs bei Anwendungen von Signaturen führen. In dieser Dissertation werden zwei zusätzliche Eigenschaften von aggregierbaren Signaturverfahren namens Fehlertoleranz und Deaggregationssicherheit untersucht. Fehlertoleranz bietet eine Absicherung des Verfahrens gegen fehlerhafte Signier- und Aggregationsvorgänge und Deaggregationssicherheit schützt vor ungewollten Löschungen. Beide Eigenschaften werden im Folgenden erläutert. Fehlertoleranz: Durch System- und Programmfehler, sowie inkorrektes oder auch bösartiges Nutzerverhalten ist es möglich, dass fehlerhafte Einzelsignaturen zu einer bestehenden aggregierten Signatur hinzugefügt werden. Alle bisherige aggregierbaren Signaturverfahren haben jedoch den Nachteil, dass bereits das Aggregieren einer einzigen fehlerhaften Einzelsignatur dazu führt, dass auch die aggregierte Signatur fehlerhaft und somit unbrauchbar wird. Die aggregierte Signatur kann danach nicht mehr korrekt verifiziert werden. Insbesondere kann aus ihr nun keinerlei Aussage mehr über die Integrität und Authentizität der Dokumente abgeleitet werden, die vor dem Hinzufügen der fehlerhaften Einzelsignatur korrekt signiert wurden. Dies hat zur Folge, dass alle gegebenen Sicherheitsgarantien verloren gehen und es wird ein aufwändiges Neusignieren aller Dokumente notwendig, welches unter Umständen und je nach Anwendung nur schwer bis überhaupt nicht möglich ist. In dieser Dissertation wird das erste fehlertolerante aggregierbare Signaturverfahren vorgestellt, bei dem das Hinzufügen einzelner falscher Signaturen bis zu einer gewissen Grenze keine schädlichen Auswirkungen hat. Eine aggregierte Signatur wird erst dann ungültig und unbrauchbar, sobald die Anzahl hinzugefügter fehlerhafter Signaturen diese Grenze überschreitet und behält davor weiterhin seine Gültigkeit für die korrekt signierten Dokumente. Dazu wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem jedes beliebige aggregierbare Signaturverfahren in ein fehlertolerantes Verfahren transformiert werden kann. Das zugrundeliegende Verfahren wird dabei nur als Black-Box verwendet und der Schutz gegen Fälschungsangriffe übertragt sich beweisbar und ohne Einschränkung auf das neue fehlertolerante Verfahren. Des Weiteren wird als Anwendung von fehlertoleranten Verfahren gezeigt, wie aus ihnen ein sicheres Log-Verfahren konstruiert werden kann. Deaggregationssicherheit: Erlangt ein Angreifer Zugriff auf eine aggregierte Signatur für einen bestimmten Datensatz, so sollte es ihm nicht möglich sein aus diesem Aggregat eine gültige Signatur für einen Teil der geschützten Dokumente abzuleiten, indem er einzelne Signaturen entfernt oder deaggregiert. Solche Angriffe können für viele Anwendungsfälle problematisch sein, da so Signaturen für Mengen von Dokumenten berechnet werden könnten, die nicht von den eigentlichen Erstellern beabsichtigt waren und nie von ihnen selbst signiert wurden. Wird ein aggregierbares Signaturverfahren etwa verwendet um eine Datenbank abzusichern, so sollte es Angreifern nicht möglich sein einzelne Einträge daraus zu entfernen. In dieser Dissertation werden mehrere Deaggregationssicherheitsbegriffe entwickelt, vorgestellt und untersucht. Dazu wird eine Hierarchie von verschieden starken Sicherheitsbegriffen entwickelt und die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Begriffen werden formal untersucht. Dabei wird auch gezeigt, dass der von aggregierbaren Signaturverfahren garantierte Schutz gegen Fälschungen keinerlei Sicherheit gegen Deaggregationsangriffe gewährleistet. Des Weiteren wird die Deaggregationssicherheit einer Reihe von bekannten und wichtigen aggregierbaren Signaturverfahren näher betrachtet. Die von diesen Verfahren gebotene Sicherheit wird exakt klassifiziert, indem entweder Angriffsmöglichkeiten demonstriert werden oder formal bewiesen wird, welcher Sicherheitsbegriff der Hierarchie vom Verfahren erfüllt wird. Außerdem wird die Verbindung von Fehlertoleranz und Deaggregationssicherheit untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass beide Begriffe nicht zueinander kompatibel sind, indem bewiesen wird, dass fehlertolerante aggregierbare Signaturverfahren keinerlei Sicherheit gegen Deaggregationsangriffe bieten können. Somit muss bei Anwendungen von aggregierbaren Verfahren genau abgewogen werden, welche der beiden Eigenschaften notwendig ist und ob zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen angewendet werden müssen, um dieses Problem für die konkrete Anwendung zu beheben

The structure and interpretation of cosmology: Part II - The concept of creation in inflation and quantum cosmology

The purpose of the paper, of which this is part II, is to review, clarify, and critically analyse modern mathematical cosmology. The emphasis is upon mathematical objects and structures, rather than numerical computations. Part II provides a critical analysis of inflationary cosmology and quantum cosmology, with particular attention to the claims made that these theories can explain the creation of the universe

Requirements modelling of real-time systems

Real-time systems are characterised by the critical nature of their missions, and the demanding environment with which they interact. Real-time systems are used for dedicated applications. Every application is the subject of special requirements enforced by the customer. Considering the vital role that these systems play, it is imperative that a systematic approach be adopted in modelling their unique requirements. In this thesis I propose such a treatment. Real-time systems are time critical. Temporal requirements are the timing restrictions imposed by the application environment. Previous studies in requirements modelling of real-time systems have focused on adding the notion of time to modelling techniques of traditional systems without regard to the realities of requirements modelling. The information should be presented in the way the user handles it, and not the way which is convenient to the software engineer. I attempt to understand the needs of the users better by modelling the real world as close to the user's perspective as possible, and propose the Real World Model (RWM). RWM is assumed to be developed by users, and requirements engineers. An engineering approach to building the model is provided. A real-time system has a well defined use to its community. A requirements model must rely on the user level activities, and aid the human understanding and communication. In the RWM, a real-time system is viewed as a set of concurrently acting automata, each representing a system entity. This model supports temporal reasoning in easily described ways, for all classes of timing properties. A generalised classification of timing constraints is provided. A requirements modelling language facilitates the description of requirements, and serves as a medium of communication among developers and stakeholders. Jarke et al [Jarke 94] observe that there is a need for a requirements language that manages the relationship between the meta-level domain scheme, and the scenarios that actually instantiate the scheme under development. Here I propose Timed Requirements Language (TRL) to bridge this gulf between the world of stakeholders, and the world of specifiers. TRL has natural looking expressions for formulating the needs. TRL has a number of novel features including the treatment of causality, and the description of static, and dynamic constraints all integrated into one uniform framework. TRL has been used with a number of systems. The generality of the language is validated through its application to specific systems

America Inc.: The Rise and Fall of a Civil Democracy

The field of Curriculum Studies has thoroughly outlined the detrimental effects of corporate ideology on education in terms of curricular mandates, the corporatization of higher education, rampant privatization, and globalization. Educational mandates have created an atmosphere of control in which students are methodically deprived of exploration and creativity through strict adherence to a prescribed curriculum. This results in the de-skilling of teachers and the loss of Self as students are forced to memorize facts based on educational mandates, with teachers having to constantly redirect outlets for creativity in order to teach to the test. As a result of this study, it is evident that educational mandates are the first step in preparing children to become the unknowing participants in a consumer culture. In addition to curriculum mandates, children are also controlled by a system that advocates the use of psychiatric diagnoses and subsequent medication as a means to suppress disruptive forms of behavior that are deemed to be abnormal, such as a child\u27s propensity to play and normal forms of adolescent rebellion. I propose that a culture of defiance is rising out of the attempts to suppress normal behavior as children and adolescents rebel against the system. I also propose that the Self is methodically detached from its creative core and that Object-Relations Theory plays an integral role in understanding the behavior of postmodern consumers

Reconstruction of Software Component Architectures and Behaviour Models using Static and Dynamic Analysis

Model-based performance prediction systematically deals with the evaluation of software performance to avoid for example bottlenecks, estimate execution environment sizing, or identify scalability limitations for new usage scenarios. Such performance predictions require up-to-date software performance models. This book describes a new integrated reverse engineering approach for the reconstruction of parameterised software performance models (software component architecture and behaviour)

Developing a set of legally compliant Intangible asset valuation criteria and an equation-supported TEV (Total Enterprise Value) valuation approach

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Knowledge Based Systems: A Critical Survey of Major Concepts, Issues, and Techniques

This Working Paper Series entry presents a detailed survey of knowledge based systems. After being in a relatively dormant state for many years, only recently is Artificial Intelligence (AI) - that branch of computer science that attempts to have machines emulate intelligent behavior - accomplishing practical results. Most of these results can be attributed to the design and use of Knowledge-Based Systems, KBSs (or ecpert systems) - problem solving computer programs that can reach a level of performance comparable to that of a human expert in some specialized problem domain. These systems can act as a consultant for various requirements like medical diagnosis, military threat analysis, project risk assessment, etc. These systems possess knowledge to enable them to make intelligent desisions. They are, however, not meant to replace the human specialists in any particular domain. A critical survey of recent work in interactive KBSs is reported. A case study (MYCIN) of a KBS, a list of existing KBSs, and an introduction to the Japanese Fifth Generation Computer Project are provided as appendices. Finally, an extensive set of KBS-related references is provided at the end of the report