Architektur- und Werkzeugkonzepte für föderiertes Identitäts-Management

Als essentielle Komponente des IT-Security Managements umfasst das Identity & Access Management (I&AM) saemtliche organisatorischen und technischen Prozesse der Verwaltung von Dienstnutzern einer Einrichtung und deren Berechtigungen; dabei werden die Datenbestaende verschiedenster autoritativer Datenquellen wie Personal- und Kundenverwaltungssysteme aggregiert, korreliert und in aufbereiteter Form den IT-Services zur Verfuegung gestellt. Das Federated Identity Management (FIM) hat zum Ziel, die so geschaffenen integrierten Datenbestaende auch organisationsuebergreifend nutzbar zu machen; diese Funktionalitaet wird beispielsweise im Rahmen von Business-to-Business-Kooperationen, Outsourcing-Szenarien und im Grid-Computing zunehmend dringender benoetigt. Die Vermeidung von Redundanz und Inkonsistenzen, aber auch die garantierte Verfuegbarkeit der Daten und die Einhaltung von Datenschutzbestimmungen stellen hierbei besonders kritische Erfolgsfaktoren dar. Mit der Security Assertion Markup Language (SAML), den Spezifikationen der Liberty Alliance und WS-Federation als integralem Bestandteil des Web Services WS-*-Protokollstacks haben sich industrielle und partiell standardisierte technische Ansaetze fuer FIM herauskristallisiert, deren praktische Umsetzung jedoch noch haeufig an der nur unzureichend geklaerten, komplexen organisatorischen Einbettung und den technischen Unzulaenglichkeiten hinsichtlich der Integration in bestehende IT-Infrastrukturen scheitert. In dieser Arbeit wird zunaechst eine tiefgehende und in diesem Umfang neue Anforderungsanalyse durchgefuehrt, die neben I&AM und FIM auch die als User-Centric Identity Management (UCIM) bezeichnete Benutzerperspektive beruecksichtigt; die Schwerpunkte der mehr als 60 strukturierten und gewichteten Anforderungen liegen dabei auf der Integration von I&AM- und FIM-Systemen sowohl auf der Seite der organisation, der die Benutzer angehoeren (Identity Provider), als auch beim jeweiligen Dienstleister (Service Provider), und auf dem Einbezug von organisatorischen Randbedingungen sowie ausgewaehlten Sicherheits- und Datenschutzaspekten. Im Rahmen eines umfassenden, gesamtheitlichen Architekturkonzepts wird anschliessend eine Methodik zur systematischen Integration von FIM-Komponenten in bestehende I&AM-Systeme erarbeitet. Neben der praezisen Spezifikation der technischen Systemschnittstellen, die den bestehenden Ansaetzen fehlt, fokussiert diese Arbeit auf die organisatorische Eingliederung aus Sicht des IT Service Managements, wobei insbesondere das Security Management und das Change Management nach ITIL vertieft werden. Zur Kompensation weiterer grundlegender Defizite bisheriger FIM-Ansaetze werden im Rahmen eines Werkzeugkonzepts fuenf neue FIM-Komponenten spezifiziert, die auf eine verbesserte Interoperabilitaet der FIM-Systeme der an einer so genannten Identity Federation beteiligten organisationen abzielen. Darueber hinaus wird auf Basis der eXtensible Access Control Markup Language (XACML) eine policy-basierte Privacy Management Architektur spezifiziert und integriert, die eine dezentrale Steuerung und Kontrolle von Datenfreigaben durch Administratoren und Benutzer ermoeglicht und somit essentiell zur Einhaltung von Datenschutzauflagen beitraegt. Eine Beschreibung der prototypischen Implementierung der Werkzeugkonzepte mit einer Diskussion ihrer Performanz und die methodische Anwendung des Architekturkonzepts auf ein komplexes, realistisches Szenario runden die Arbeit ab

Integriertes Management von Security-Frameworks

Security-Frameworks sind baukastenähnliche, zunächst abstrakte Konzepte, die aufeinander abgestimmte technische und organisatorische Maßnahmen zur Prävention, Detektion und Bearbeitung von Informationssicherheitsvorfällen bündeln. Anders als bei der Zusammenstellung eigener Sicherheitskonzepte aus einer Vielzahl punktueller Einzelmaßnahmen wird bei der Anwendung von Security-Frameworks das Ziel verfolgt, mit einem relativ geringen Aufwand auf bewährte Lösungsansätze zur Absicherung von komplexen IT-Diensten und IT-Architekturen zurückgreifen zu können. Die praktische Umsetzung eines Security-Frameworks erfordert seine szenarienspezifische Adaption und Implementierung, durch die insbesondere eine nahtlose Integration in die vorhandene Infrastruktur sichergestellt und die Basis für den nachhaltigen, effizienten Betrieb geschaffen werden müssen. Die vorliegende Arbeit behandelt das integrierte Management von Security-Frameworks. Im Kern ihrer Betrachtungen liegen folglich nicht individuelle Frameworkkonzepte, sondern Managementmethoden, -prozesse und -werkzeuge für den parallelen Einsatz mehrerer Frameworkinstanzen in komplexen organisationsweiten und -übergreifenden Szenarien. Ihre Schwerpunkte werden zum einen durch die derzeit sehr technische Ausprägung vieler Security-Frameworks und zum anderen durch die fehlende Betrachtung ihres Lebenszyklus über die szenarienspezifische Anpassung hinaus motiviert. Beide Aspekte wirken sich bislang inhibitorisch auf den praktischen Einsatz aus, da zur Umsetzung von Security-Frameworks immer noch ein erheblicher szenarienspezifischer konzeptioneller Aufwand erbracht werden muss. Nach der Diskussion der relevanten Grundlagen des Sicherheitsmanagements und der Einordnung von Security-Frameworks in Informationssicherheitsmanagementsysteme werden auf Basis ausgewählter konkreter Szenarien mehr als 50 Anforderungen an Security-Frameworks aus der Perspektive ihres Managements abgeleitet und begründet gewichtet. Die anschließende Anwendung dieses Anforderungskatalogs auf mehr als 75 aktuelle Security-Frameworks zeigt typische Stärken sowie Schwächen auf und motiviert neben konkreten Verbesserungsvorschlägen für Frameworkkonzepte die nachfolgend erarbeiteten, für Security-Frameworks spezifischen Managementmethoden. Als Bezugsbasis für alle eigenen Konzepte dient eine detaillierte Analyse des gesamten Lebenszyklus von Security-Frameworks, der zur grundlegenden Spezifikation von Managementaufgaben, Verantwortlichkeiten und Schnittstellen zu anderen Managementprozessen herangezogen wird. Darauf aufbauend werden an den Einsatz von Security-Frameworks angepasste Methoden und Prozesse u. a. für das Risikomanagement und ausgewählte Disziplinen des operativen Sicherheitsmanagements spezifiziert, eine Sicherheitsmanagementarchitektur für Security-Frameworks konzipiert, die prozessualen Schnittstellen am Beispiel von ISO/IEC 27001 und ITIL v3 umfassend ausgearbeitet und der Einsatz von IT-Sicherheitskennzahlen zur Beurteilung von Security-Frameworks demonstriert. Die praktische Anwendung dieser innovativen Methoden erfordert dedizierte Managementwerkzeuge, die im Anschluss im Detail konzipiert und in Form von Prototypen bzw. Simulationen umgesetzt, exemplifiziert und bewertet werden. Ein umfassendes Anwendungsbeispiel demonstriert die praktische, parallele Anwendung mehrerer Security-Frameworks und der spezifizierten Konzepte und Werkzeuge. Abschließend werden alle erreichten Ergebnisse kritisch beurteilt und ein Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungen und offene Forschungsfragestellungen in verwandten Bereichen gegeben.Security frameworks at first are modular, abstract concepts that combine technical as well as organizational measures for the prevention, detection, and handling of information security incidents in a coordinated manner. Unlike the creation of scenario-specific security concepts from scratch, for which one has to choose from a plethora of individual measures, using security frameworks pursues the goal of reducing the required time and effort by applying proven solutions for securing complex IT services and IT architectures. The practical realization of a security framework requires its scenario-specific customization and implementation, which especially need to ensure its seamless integration into the existing infrastructure and provides the basis for sustained, efficient operations. This thesis highlights the integrated management of security frameworks. Therefore, it does not focus on individual security framework concepts, but on innovative management methods, processes, and tools for operating multiple security framework instances in complex enterprise-wide and inter-organizational scenarios. Its core contributions are motivated by the very technically oriented characteristics of current security frameworks on the one hand and by the lack of a holistic view on their life cycle that reaches beyond the customization phase on the other hand. These two aspects still inhibit the wide-spread practical application of security frameworks because still significant scenario-specific conceptual efforts have to be made in order to operate and manage the framework instances. After the discussion of the relevant fundamentals of security management and the classification of security frameworks into information security management systems, more than 50 management-specific requirements for security frameworks are derived from practical scenarios and get reasonably weighted. The application of the resulting criteria catalogue to more than 75 current security frameworks points out their typical strengths and weaknesses; besides improvement proposals for the analyzed security frameworks, it also motivates the security-framework-specific management methods that are developed afterwards. For each of the proposed concepts, a detailed analysis of the complete security framework life cycle serves as a reference base. It is also used to specify the basic management tasks, responsibilities, and interfaces to related management processes. Based on this life cycle specification, security-framework-specific management methods and processes, e. g., for risk management and for selected security operations tasks are specified, a security management architecture for security frameworks is designed, process-related interfaces based on ISO/IEC 27001 and ITIL v3 are elaborated, and the application of security metrics to quantitatively assess security frameworks is demonstrated. The practical application of the proposed innovative methods requires several dedicated management tools, which are devised in detail, implemented as prototypes or as simulations, exemplified, and evaluated. An extensive usage example demonstrates the practical application of multiple security frameworks in parallel based on the specified concepts and tools. Finally, all achieved results are critically assessed and an outlook to further research as well as open issues in related disciplines is given

Architektur und Werkzeuge für dynamisches Identitätsmanagement in Föderationen

Federated Identity Management (FIM) hat die Motivation, Identitätsdaten eines Benutzers von einer Heimatorganisation, d. h. Identity Provider (IdP), einem Dienstbetreiber, Service Provider (SP) genannt, bereitzustellen. Dies ermöglicht zum einen die Vermeidung von Redundanzen und Inkonsistenzen und zum anderen kann der Benutzer viele weitere Dienste nutzen, ohne sich zusätzliche Benutzerkonten merken zu müssen. Mit der Security Assertion Markup Language (SAML) und dem Protokoll OpenID Connect haben sich in Wirtschaft und Research & Education (R&E) zwei Standards etabliert. Durch die vermehrte Vernetzung zeigen sich zunehmend die Grenzen der aktuell eingesetzten Architektur. In dieser Arbeit wird zunächst eine umfangreiche Anforderungsanalyse anhand verschiedener Szenarien durchgeführt, die unterschiedliche Perspektiven auf die Architektur und ihre Anforderungen ermöglicht. Die Schwerpunkte dieser mehr als 70 strukturierten und gewichteten Anforderungen liegen dabei auf der Automatisierung und der Skalierbarkeit, Vertrauen sowie der Interoperabilität. Zudem sollen organisatorische Randbedingungen wie Sicherheits- und Datenschutzaspekte eingehalten werden. Im Rahmen eines umfassenden, gesamtheitlichen Architekturkonzepts wird anschließend eine Managementplattform für dynamisches Federated Identity Management erarbeitet. Neben der Spezifikation des orchestrierten, technischen Metadatenaustausches, der den bestehenden Ansätzen fehlt, fokussiert diese Arbeit auf die organisatorische Eingliederung hinsichtlich des IT Service Managements. Hierbei liegt der Fokus auf Security Management und Change Management. Zur Kompensation weiterer Defizite bisheriger Ansätze werden zwei zusätzliche Werkzeuge spezifiziert, die auf eine optimierte Interoperabilität bestehender FIM-Systeme sowie die Automatisierung und Skalierbarkeit existierender Abläufe abzielen. Eine Beschreibung der prototypischen Implementierung der Managementplattform und der Werkzeugkonzepte mit einer Diskussion ihrer Skalierbarkeit und die methodische Anwendung auf ein realistisches Szenario runden diese Arbeit ab.Federated Identity Management (FIM) has the motivation to provide identity data of users from their home organisation, also called Identity Provider (IdP), to a Service Provider (SP). This facilitates the prevention of redundancy and inconsistency, while users can re-use their home account for other services, without remembering further user accounts and passwords. The Security Assertion Markup Language (SAML) and the protocol OpenID Connect are two well-known standards within the industry sector and research & education (R&E) environment. Due to the ongoing interconnectedness, the limitations of the current architecture are increasingly revealed. In the first part of the thesis, a profound and comprehensive analysis is presented, in order to illustrate different perspectives on the architecture and the requirements. The focus of the more than seventy structured and weighted requirements in the categories function, non-functional, organizational as well as privacy- and security-specific categories lays in the automation and scalability of the approach as well as trust implications and interoperability. As part of the holistic, integrated architecture conceived in this thesis, a management platform for dynamic FIM has been developed. Besides the precise specification of the orchestrated, technical metadata exchange, special emphasis has been put on the organizational integration concerning the IT service management. Dependencies and effects on the security management and change management have been investigated in detail. To compensate further shortcomings of existing approaches, two new FIM components have been specified, which enhance the interoperability between FIM systems in heterogeneous identity federations, as well as the scalability and automation of existing workflows. The thesis is concluded with a description of the prototypical implementation of the management platform and the tool concepts as well as a discussion on their scalability characteristics and the application of the architecture to a realistic scenario