• Prof. Dr. Andre Rein

• Hagen Lauer
• Prof. Dr. Andre Rein

C1018 Konzepte systemnaher Programmierung

Der zweite Teil des Moduls (Software- und Systemsicherheit) beschäftigt sich insbesondere mit der Programmiersprache C bzw. systemnaher Programmierung. Fundierte Kenntnisse in systemnaher Programmierung (Speicherverwaltung und -allokation, Stack, Heap, Systemcalls, etc.) sind zum Verständnis der Inhalte dringend angeraten. Grundlegende Kenntnisse in Linux/Unix-basierten Systemen sollten ebenfalls vorhanden sein.

Dieses Modul führt theoretische und praktische Grundlagen der IT-Security ein, die insbesondere zu der Umsetzung der Schutzziele Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität von Daten, Software und Systemen verwendet werden.

• Primäre Schutzziele der IT-Sicherheit
• Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität

• Klassische kryptografische Verfahren

• Grundlagen moderner kryptografischer Verfahren und insbesondere deren Anwendung:
• Symmetrische, asymmetrische und hybride Verschlüsselungssysteme
• Kryptografische Hash Funktionen
• Message-Authentication-Codes
• Digitale Signaturen
• Diffie-Hellman Schlüsseltauschverfahren

• Grundlagen der Software und Systemsicherheit:
• Angriffs- und Schutzverfahren zur Sicherstellung der Systemintegrität
• Schwachstellen: Buffer-Overflows, Use-after-free, Format-Strings
• Shellcodes
• Return-Oriented-Programming
• Gegenmaßnahmen Software und Betriebssystemebene: Data Execution Prevention, Adress Space Layout Randomizaion, Canaries
• Werkzeuge: Debugger, Speicheranalyse, Fuzzer

Fachkompetenzen

Die Studierenden haben ein fundiertes Grundwissen in ausgewählten Themen der IT-Security.

Sie können

• gängige kryptografische Primitiven (Bausteine) identifizieren, beschreiben und anwenden.
• gängige einfache Angriffsverfahren auf kryptografische Verfahren benennen und beschreiben.

Methodenkompetenzen (fachlich & überfachlich)

Sie können

• Software und komplexere Systeme – die diese Primitiven integrieren – analysieren und beurteilen.
• einfache Softwareschwachstellen identifizieren und ausnutzen sowie geeignete Gegenmaßnahmen benennen und verwenden.
• Techniken und Werkzeuge benennen und anwenden, die zur Vermeidung und dem Auffinden von Softwareschwachstellen verwendet werden.

Sie sind in der Lage

• verbreitete Angriffe und Softwareschwachstellen zu erkennen und zu vermeiden.
• Auswirkungen auf die Systemsicherheit zu beurteilen und geeignete Verfahren und Techniken anzuwenden, um die Gesamtsicherheit von Systemen zu erhöhen.

Sozialkompetenzen

Sie sind in der Lage

• als Team geeignete und sichere anwendungsspezifische kryptografische Verfahren und deren Parameter auszuwählen.
• sichere von unsicheren Verfahren zu unterscheiden und zu diskutieren.
• als Team ein bestimmtes komplexeres Verfahren das kryptografische Primitiven verwendet zu analysieren, zu bewerten und zu implementieren.

Selbstkompetenzen

Sie sind in der Lage

• Lösungen in einem seminaristischen Umfeld zu präsentieren und dabei deren Korrektheit und Adäquatheit zu vertreten.
• sich einem komplexen Thema strukturiert und in Selbstorganisation zu nähern, sich selbstständig zu korrigieren und für einen längeren Zeitraum konzentriert und zielstrebig an unterschiedlich aufwändigen Aufgaben zu arbeiten.

• 6 CrP
• Arbeitsaufwand 180 Std.
• Präsenzzeit 60 Std.
• Selbststudium 120 Std.

• 4 SWS
• Seminaristischer Unterricht 2 SWS
• Praktikum 2 SWS

• Informatik (B.Sc. 2010)
• Ingenieur-Informatik (B.Sc. 2010)
• Social Media Systems (B.Sc. 2016)

Nein

Bonuspunkte werden gemäß § 9 (4) der Allgemeinen Bestimmungen vergeben. Art und Weise der Zusatzleistungen wird den Studierenden zu Veranstaltungsbeginn rechtzeitig und in geeigneter Art und Weise mitgeteilt.

Prüfungsvorleistung: Praktikumsleistung (Anzahl der Praktikumsleistungen wird den Studierenden rechtzeitig und in geeigneter Weise bekannt gegeben.)

Prüfungsleistung: Klausur auch im Antwort-Wahl-Verfahren (Anteil des Antwort-Wahl-Verfahrens wird den Studierenden rechtzeitig und in geeigneter Weise bekannt gegeben.)

• Informatik (B.Sc. 2010)
  • Offensive IT-Sicherheit (CS2020)
• Social Media Systems (B.Sc. 2016)
  • Offensive IT-Sicherheit (CS2020)

• Schneier, B.: Angewandte Kryptographie. Protokolle, Algorithmen und Sourcecode in C. Addison-Wesley.
• Paar, C.; Pelzl, J.: Kryptografie verständlich. Ein Lehrbuch für Studierende und Anwender. Springer Vieweg.
• Erickson, J.: Hacking. The Art of Exploitation. No Starch Press.
• Weitere Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben.