Erweiterte Verschlüsselungs- und Sicherheitsfunktionen für das Herbstsemester 2020

Um sicherzustellen, dass Proctorio den neuesten Sicherheitsbedrohungen voraus ist, aktualisieren wir unsere Sicherheitsplattform mit einer Vielzahl von Verbesserungen:

1. Wir haben die Schlüsselherleitungsmethode, die zur Erzeugung der Zero-Knowledge-Verschlüsselungsschlüssel verwendet wird, gehärtet. Zukünftig haben wir die Anzahl der Mathematikoperationen zur Schlüsselerzeugung um 9.900 % erhöht. Wir tun dies, um die Wahrscheinlichkeit eines Brute-Force-Angriffs zu verringern, da sich die Rechenleistung weiter verbessert.

2. Zukünftig werden alle neuen Aufnahmen mit dem im Browser integrierten WebCrypto-Paket verschlüsselt. Diese Updates sind seit einem Monat live und zeigen keine Anzeichen von Leistungsproblemen.

3. Wir haben eine High Security Plus-Option hinzugefügt, die symmetrische Schlüsselverschlüsselung mit einem asymmetrischen RSA-Public-Key ermöglicht, der von der Institution erstellt wird.

Bestehende Kunden haben die Möglichkeit, diese Funktionen kostenlos auf ihre Institutionen anzuwenden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Ihren Proctorio-Vertreter oder kontaktieren Sie uns unter https://proctorio.com/get-started um mit Proctorio anzufangen.

Warum machen wir diese Updates gerade jetzt?

Als wir 2013 mit der Arbeit an Proctorio begannen, begannen wir mit der Entwicklung von Chrome 27. Gangnam Style war gerade erschienen, und alle schauten es auf ihrem brandneuen iPhone 5. Mit anderen Worten, es war eine andere Zeit.

Eines unserer frühesten Ziele mit Proctorio war es, einen Online-Aufsichtsdienst zu schaffen, der die Privatsphäre und Sicherheit der Testteilnehmer in den Mittelpunkt stellt, aber dennoch eine leichte Implementierung der Software aufrechterhalten konnte. Deshalb haben wir Proctorio als Browser-Erweiterung entwickelt, die nicht nativ auf dem Computer eines Prüflings installiert werden musste. Eines der leistungsstärksten Elemente, um die Daten der Testteilnehmer einfach zu verschlüsseln, war und ist weiterhin die Kryptographie.

Nach einer umfassenden Überprüfung haben wir integriert SJCL von Stanford um Kryptographie zu diesen ersten Versionen von Proctorio hinzuzufügen. So sehr wir uns damals auch gewünscht hätten, dass Chrome native Kryptografie unterstützt, brauchte es weitere zehn Versionen, um die ersten Anzeichen dafür zu erkennen WebCrypto, eine grundlegende Kryptographiefunktion, die in den Browser übertragen wurde.

Wir haben WebCrypto-Unterstützung schnell integriert, sobald sie in Chrome 37 verfügbar war, aber die SJCL Stanford-Bibliothek belassen, um die Hauptschlüsselherleitung und die Kryptografie für Aufnahmen zu übernehmen. Da Proctorio für die Verwaltung auf Einzelbenutzersystemen gedacht ist, bei denen der Benutzer wahrscheinlich ein Administrator ist, der auf Informationen aus dem Systemspeicher (Schlüssel, Passwörter usw.) zugreifen kann, ist die Verwendung einer Javascript-Implementierung kein Problem. Die erzeugten Schlüssel sollen nur vor Proctorio und nicht vor dem Endnutzer verborgen bleiben.

Im unglücklichen Fall, dass der Rechner des Nutzers mit einem Malware-Programm kompromittiert wurde, sind Cache-Timing-Angriffe das geringste Problem der Nutzer, da jede Malware wahrscheinlich Schlüssel- oder Passwortinformationen direkt aus dem Speicher extrahieren könnte. Da WebCrypto sich jedoch als vielfach schneller erwiesen hat und in die Browserplattform integriert ist, haben wir in unserem Update ab Release 1.4.20276.1 komplett neue Aufnahmen durch native WebCrypto statt SJCL ersetzt.

Als Nächstes nutzen wir zur Sicherung der Prüfungsaufzeichnungen Informationen von der Testverwaltungsplattform. Jede Prüfung verwendet eine einzigartige Kombination dieser Informationen, wodurch effektiv einzigartige Schlüssel für den von jedem Nutzer aufgenommenen Prüfungsversuch generiert werden. Anschließend verwenden wir symmetrische Kryptographie, um die Daten mit AES-128 zu verschlüsseln. Da wir die Komplexität dieser Informationen nicht kontrollieren können, verwenden wir eine wichtige Ableitungsfunktion, um das Potenzial von Brute-Force-Angriffen zu verringern. Für diese Aufgabe haben wir ursprünglich PBKDF2-HMAC-SHA1 gewählt.

Das im Jahr 2000 für PBKDF2 verfasste RFC empfahl eine Iterationszahl von 1.000 Schuss. Bis 2013, als wir es bei Proctorio implementierten, verwendeten Passwortmanager bereits 10.000 Iterationen. Wir haben uns entschieden, 12.000 Iterationen in unserer Implementierung zu verwenden. Aber jetzt, im Jahr 2020, da Computer und GPUs schneller geworden sind, ist es an der Zeit, die Möglichkeit von Brute-Force-Schwachstellen weiter zu verringern.

In Version 1.4.20276.1 haben wir SHA1 durch SHA512 ersetzt und PBKDF2-HMAC-SHA512 implementiert. Um die Schlüsselgenerierung noch weiter zu verlangsamen, haben wir die Anzahl der Iterationen von 12.000 auf 1.200.000 erhöht. Schließlich entschieden wir uns zusätzlich zu dieser Änderung für den Wechsel von AES-128 zu AES-256. Diese Änderung schützt sowohl gegen Angriffe mit mehreren Zielen als auch gegen eine post-quantumische Welt.

Schließlich haben wir in Version 1.4.20311.1 eine Option eingeführt, um auf asymmetrische Schlüssel umzusteigen, die von der Partnerinstitution generiert und verwaltet werden. Jede Institution kann sich für dieses Programm anmelden, aber die Institution muss den öffentlichen Schlüssel generieren und den privaten Schlüssel speichern. Öffentliche Schlüssel und Optionen werden Proctorio über einen Kontoverwalter zur Verfügung gestellt.

Private Schlüssel müssen an jeden Endnutzer verteilt werden, der Zugriff auf das Notenbuch benötigt.

Wir haben diese Option aus drei Gründen entwickelt:

1. Die nicht geteilten Informationen für abgeleitete Schlüssel können sehr wenig Entropie aufweisen. Das gilt für Lernmanagementsysteme wie Canvas oder Moodle, die nullbasierte sequentielle Identifikatoren verwenden.

2. Es schützt die Sicherheit der Prüfungsaufzeichnungsdaten vor möglichem Zugriff durch Dritte. Auch hier werden diese Systeme im Fall von Canvas oder Moodle häufig von einem Drittanbieter gehostet. Da diese dritte Partei Zugriff auf die Schlüssel hat, kann sie die Daten entschlüsseln.

3. Die meisten Testplattformen haben Administrator- oder erhöhte Rollen, die uneingeschränkten Zugriff erlauben. In diesen Fällen kann es schwierig sein, den Zugriff auf die Aufnahmen zu kontrollieren, während diese Nutzer ihre normalen Aufgaben erfüllen können. Die Nutzung der eigenen Kontrolle der Organisation über den privaten Schlüssel ermöglicht es ihnen, den Zugriff auf einer feineren Ebene zu kontrollieren.

In zukünftigen Versionen planen wir, einem einzelnen, von der Institution genehmigten Vertreter zu erlauben, seinen eigenen asymmetrischen öffentlichen Schlüssel zu generieren und zu verwenden.

Wir arbeiten weiterhin hart daran, unsere Partner und Testteilnehmer vor den neuesten Bedrohungen zu schützen, und freuen uns mit diesem Update, den Administratoren noch mehr Kontrolle und Möglichkeiten zum Schutz der Informationen ihrer Institution zu bieten.

Mit dieser erhöhten Sicherheit wollen wir den Prüfungsteilnehmern die hochwertigste Lernumgebung bieten. Das Ablegen von Prüfungen ist ohnehin schon stressig, ohne zusätzliche Sorgen um Datenschutz und Schlüsselverschlüsselung. Zukünftig wird diese erhöhte Sicherheit den Institutionen und den Prüfungsteilnehmern Sicherheit verschaffen, falls jemals eine Sicherheitsverletzung eintritt.

Hinweis: Dieser Blogbeitrag wurde am 23. Juni 2021 zur besseren Verständlichkeit aktualisiert.