IT-Sicherheit für TCP/IP- und IoT-Netzwerke: Grundlagen, Konzepte, Protokolle, Härtung

406 Pages·2021·10.495 MB·German

by  Steffen Wendzel

Steffen Wendzel
IT-Sicherheit für
TCP/IP- und
IoT-Netzwerke
Grundlagen, Konzepte, Protokolle, Härtung
2. Auflage
IT-Sicherheit für TCP/IP- und IoT-Netzwerke

Steffen Wendzel
IT-Sicherheit für TCP/IP- und
IoT-Netzwerke
Grundlagen, Konzepte, Protokolle,
Härtung
2., aktualisierte und erweiterte Auflage
Steffen Wendzel
Fachbereich Informatik, Hochschule Worms
Worms, Deutschland
ISBN 978-3-658-33422-2 ISBN 978-3-658-33423-9 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33423-9
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Planung/Lektorat: Sybille Thelen
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Meinen Eltern gewidmet.
Vorwort
Die Betrachtung der IT-Sicherheit von Netzwerken ist an sich kein grundlegend neues
Thema. Im Gegenteil, es ist bereits seit Jahrzehnten ein ausgereiftes Forschungs- und
Arbeitsgebiet für viele Menschen. Durch die immer weiter fortschreitende Durch-
dringung von IT-Technologie in unserem Alltag und die damit verbundene Verbreitung
von Netzwerken und die zunehmende Interaktion zwischen bestehenden Netzwerken
sind TCP/IP- und IoT-Netzwerke jedoch potenziell einer stetig steigenden Anzahl an
Angreifern ausgesetzt. Derlei Angriffe stellen auch deshalb eine aktuelle und permanente
Herausforderung dar, da ihre Perfektionierung zunimmt.
Dieses Buch setzt sich mit den Grundkonzepten von TCP/IP- und IoT-Netzwerken
und der zugehörigen IT-Sicherheit auseinander. Es erläutert Angriffe und Schutz-
mechanismen. Weiterhin führt das Buch in einige Vertiefungsthemen ein und ver-
folgt das Ziel, sowohl praxisrelevantes Know-how als auch grundlegende und aktuelle
Forschungsideen in einem Werk zu vereinen. Aus Gründen der Lesbarkeit habe ich im
Text auf eine permanente Unterscheidung hinsichtlich der Ausgereiftheit von erwähnten
Methoden verzichtet. Das heißt, manch ein Schutzmechanismus mag bereits in vor-
handene Netzwerkkomponenten und Netzwerkbetriebssysteme integriert sein, andere
Schutzmechanismen wurden bisher hingegen nur unter Laborbedingungen erprobt und
spiegeln den aktuellen Forschungsstand wider.
Passend zum Buch gibt es eine Webseite, auf der Sie Zusatzmaterial, insbesondere
Vorlesungsunterlagen, Links und Errata finden:
https://linuxbuch.blogspot.com/
Ein mehrere hundert Seiten umfassendes Werk ist mit Sicherheit nie völlig frei von
Fehlern. Eine Liste der aktuell bekannten Fehler finden Sie auf der oben genannten Web-
seite. Sollten Sie selbst einen Fehler finden, der nicht in der Fehlerliste der Buchwebseite
enthalten ist, so würde ich mich über eine entsprechende E-Mail freuen, damit ich den
Fehler bekanntmachen und für zukünftige Auflagen bereinigen kann.
Einer Reihe von Menschen bin ich zu Dank verpflichtet. In erster Linie ist dies
Sybille Thelen, meiner Lektorin vom Springer-Verlag. Sie hat mitten in der Manuskript-
erstellung einer Themenanpassung des Buchs zugestimmt und mir die dafür notwendige
VII
VIII Vorwort
zusätzliche Schreibzeit gewährt. Ich danke Ralf Borchers, der die sprachliche Durchsicht
des Manuskripts vornahm. Außerdem danke ich meinen Studentinnen und Studenten, die
in meinen Vorlesungen durch Fragen und Hinweise halfen, Inhalte zu perfektionieren,
was insbesondere dienlich war, um fehlende Annahmen zu explizieren und Illustrationen
didaktisch zu verfeinern.
Ich wünsche Ihnen bei der Lektüre dieses Buches viel Freude und hoffe, dass es Ihrer
Begeisterung für das spannende Gebiet der TCP/IP- und IoT-Sicherheit zuträglich sein
wird.
Worms Steffen Wendzel
Mai 2021
Vorwort zur 2. Auflage
Für die zweite Auflage dieses Buches wurden sämtliche Inhalte aktualisiert und
erweitert, wofür über 200 Änderungen vorgenommen wurden. Die bisher nur für
Dozenten zugänglichen Lösungen zu selektierten Übungsaufgaben befinden sich nun
zudem im Anhang des Buchs. Außerdem konnte ich dank der Rückmeldungen meiner
Leserinnen und Leser einige Fehler korrigieren. Insbesondere sei an dieser Stelle erneut
meinen Studierenden gedankt, sowie Sebastian Schön, meiner Doktorandin Frau Laura
Hartmann und meinen Kollegen Prof. Dr. Christian Baun (HS Frankfurt), Prof. Dr.
Zdravko Bozakov (HS Worms) und Prof. Dr. Herbert Thielen (HS Worms).
Worms Steffen Wendzel
Mai 2021
IX
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Motivation ............................................... 1
1.2 Kapitelüberblick ........................................... 2
1.3 Für wen dieses Buch geschrieben wurde ........................ 3
1.4 Über den Autor ............................................ 3
Literatur ........................................................ 4
Teil I Grundlagen
2 Grundlagen der Netzwerktechnik .................................. 7
2.1 Einführung ............................................... 7
2.1.1 Reichweite von Netzwerken ........................... 8
2.1.2 Netzwerktopologien ................................. 9
2.1.3 Netzwerkarchitekturen ............................... 9
2.2 Datenpakete, Einkapselung und die Entwicklung von TCP/IP ....... 12
2.2.1 Einige Worte zum OSI-Modell. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.2 OSI- vs. TCP/IP-Modell .............................. 15
2.2.3 Das Hybridmodell von Tanenbaum ..................... 15
2.3 Grundzüge des TCP/IP-Modells .............................. 16
2.3.1 Link Layer ........................................ 16
2.3.2 Internet Layer ...................................... 26
2.3.3 Transport Layer .................................... 28
2.3.4 Application Layer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.5 Zusammenfassung .................................. 30
2.4 Die wichtigsten Protokolle ................................... 30
2.5 Link Layer: ARP .......................................... 30
2.5.1 Reverse-ARP ...................................... 32
2.5.2 Proxy-ARP ........................................ 32
XI