GnuPG-Card Anleitung

• Die verschiedenen Möglichkeiten zum Einsatz der Karte

Sogenannte Smart Cards können zur Authentifizierung, Verschlüsselung und Signatur mit unterschiedlichen Diensten und Programmen dienen.

Es gibt zwei unterschiedliche Konzepte:

• Die „pki cards“ (PKCS#11), siehe hier: https://wiki.debian.org/Smartcards
• und die vor allem unter Linux sehr gut nutzbaren Gnupg-Cards https://wiki.debian.org/Smartcards/OpenPGP

Während erstere den Quasi-Standard für x509 Zertfikate und eine Public-Key-Infrastructure darstellen scheint die gnupg Variante unter Linux einfacher einzurichten und besser unterstützt zu sein.

Ähnliche Konzpete verfolgen auch

• der Yubikey

- eine Mischung aus USB-smartcard und One-Time-Password Generator

• und der Cryptostick der Privacy-Foundation.

Ein Überblick über SmartCard, Cryptostick und Yubikey findet sich im Privacy-Handbuch

Diese Anleitung beschäftigt sich nur mit der Einrichtung der Gnupg-Card.

Wir benötigen

• eine Gnupg-Card
• einen kompatiblen Cardreader

Beides ist am einfachsten im FLOSS Shop zu erhalten. Eine Gnupg-Card erhält auch, wer der Free Software Foundation Europe beitritt.

Als erstes installieren wir die Software. Wichtig: die gnupg-card funktioniert nur mit gnupg Version 2.

apt-get install gnupg2 scdaemon gpgsm pcscd

apt-get install gnupg-pkcs11-scd

In der Anleitung der Free Software Foundation Europe wird beschrieben, wie der Card-Reader so eingerichtet wird, dass das USB-Device die richtigen Rechte und Gruppenzugehörigkeit erhält.

Das Device des Card-Readers muss die richtigen Dateirechte erhalten, damit die User darauf zugreifen können. Das erfolgt mittels udev und wird hier beschrieben

Als schneller Workaroundzum Testen oder zur Nutzung innerhalb von Live-Systemen (zur sicheren Generierung der Schlüssel) kann das folgendermaßen getan werden

lsusb
Bus 001 Device 008: ID ... Card-Reader ....

damit wissen wir die Bus und Device ID:

ls -l /dev/bus/usb/001/008

als temporärer Workaround:

chmod 666 /dev/bus/usb/001/008

Es gibt grundsätzlich mehrere Möglichkeiten, die Schlüssel für die Karte zu erzeugen

1. Keypair (Hauptkey) kann direkt auf der Karte erzeugt werden
2. Ein Keypair wird außerhalb erzeugt werden. Anschließend werden Subkey generiert (für signieren, verschlüsseln und Authentifizieren) und auf die Karte importiert. Diese Variante ist die von der empfohlene und im Folgenden beschriebene.

• Eine ausführlichere Anleitung (incl. Backup der keys findet sich hier: http://www.bootc.net/archives/2013/06/07/generating-a-new-gnupg-key/)

Das Generieren der Schlüsselpaare findet vorzugsweise auf einem Live-System statt, damit sicher gestellt werden kann, dass die Schlüssel nicht bereits bei der Erstellung von Dritten gelesen werden können. Ist der geheime Schlüssel einmal auf der Karte, kann er, so zumindest die Theorie, diese nicht mehr verlassen. Alle Operationen finden auf der Karte statt. Daher lohnt es sich, bei der Erstellung der Schlüssel wirklich sehr sorgfältig vorzugehen:

• vertrauensvolle Hardware
• Live-System möglichst ohne Netzwerkverbindungen (wir empfehlen Tails)

Ist alles so weit vorbereitet, geht es jetzt an das eigentliche Erstellen der Schlüssel. In einem Terminal werden jeweils die markierten Kommandos ausgeführt.

Als erstes wird der Hauptschlüssel erstellt, der nur zum Signieren der Unterschlüssel dient:

gpg --full-generate-key

Bei der Auswahl:

RSA (sign only)

• ggf. unbegrenzte Haltbarkeit

Mit

gpg --list-keys

finden wir unsere neue Key-ID heraus. Diese nutzen wir nun zum Editieren des Schlüssels:

gpg --expert --edit-key KEYIDXYZ

Im Anschluss generieren wir drei Subkeys für folgende Zwecke:

1. Signieren
2. Verschlüsseln
3. Authentifizieren

gpg>  addkey

legt einen neuen Subschlüssel an. Wir müssen jetzt je einen zum Signieren, Verschlüsseln und Authentifizieren anlegen, d.h. die folgende Prozedur wird dreimal wiederholt.

Bei der folgenden Auswahl:

Please select what kind of key you want:
(3) DSA (sign only)
(4) RSA (sign only)
(5) Elgamal (encrypt only)
(6) RSA (encrypt only)
(7) DSA (set your own capabilities)
(8) RSA (set your own capabilities)
Your selection?

nutzen wir „8“ „Set your own capabilities“. Signieren und Verschlüsseln funktioniert zwar auch mit den vorgegebenen, Authentifizieren funktioniert aber nur mit benutzerdefinierten Fähigkeiten.

Jetzt kann mit den angegebenen Buchstaben jeweils eine Fähigkeit zu- oder abgeschaltet werden.

Zuletzt sichert ein

gpg> save

unsere Änderungen.

Dieser Schritt muss unbedingt vorgenommen werden, bevor die Subkeys auf die Karte transferriert werden, da das Kommando keytocard die Schlüssel aus dem Schlüsselbund auf die Karte verschiebt. Im Secring auf der Platte bleiben nur Stubs.

• Der gesamte Keyring (Unterverzeichnis .gnupg) sollte nach der Prozedur auf ein verschlüsseltes Medium bzw. in einem Container gesichert werden.

• eine weitere Variante zum Backup von Keys ist paperkey

- ein Programm um ausdruckbare Daten zu erhalten und den key auf Papier auszudrucken.

Im nächsten Schritt kopieren wir unsere Subkeys auf die gnupg-Karte. Hierfür benötigen wir das Passwort für den geheimen Hauptschlüssel und die Admin-Pin für die Karte.

gpg --expert --edit-key KEYIDXYZ

Ein

gpg> toggle

schaltet in die Ansicht der privaten Schlüssel um.

Jetzt markieren wir der Reihe nach unsere Subkeys:

gpg> key 1

und kopieren sie auf die Karte:

gpg> keytocard

Das wiederholen wir jetzt mit Schlüssel 2 u. 3. (Die Schlüssel müssen jeweils wieder entsperrt werden.)

Den öffentlichen Schlüssel (der nicht auf der Karte gespeichert ist) exportieren wir auf ein zugängliches Medium oder zu einem Keyserver. Wir brauchen diesen später.

gpg --export --armor KEYID> public_key.asc

Auch wenn die geheimen Schlüssel nun auf der Karte sind - und nicht auf den jeweiligen Computern: dennoch muss ein Schlüsselbund mit den Verweisen auf die geheimen Schlüsseln auf die Karte erstellt werden.

Während bei Smartcards, die von gnupg 1 unterstützt werden ein einfacher Aufruf von

gpg --card-status

reicht, um Verweise auf die Karte zu generieren, muss bei gnupg 2 folgender Aufruf erfolgen:

gpg2 --secret-keyring .gnupg/secring.gpg --card-status

in manchen Fällen funktioniert dies jedoch nur über den internen Befehl fetch

$ gpg2 --card-edit
...
gpg/card> fetch
...
gpg: Total number processed: 1
gpg:               imported: 1 (RSA: 1)
$ gpg2 --card-status
...

Beim Ersetzen einer Karte muss folgendes beachtet werden:

1. Die Keys müssen analog der Anleitung auf die neue Karte kopiert werden

- der Verweis auf den privaten Schlüssel (also nur der Rest des privaten Schlüssels) muss auf den Rechnern, auf denen die Karte zum Einsatz kommt gelöscht werden. Ein gpg –delete-secret-keys KEYID erledigt das. Sicher stellen, dass es der Schlüsselbund mit den Verweisen ist, der bearbeitet nicht - und nicht z.B. der mit den Originalschlüsseln.

1. seit gnpg2.1 werden die secret Keys nicht mehr in secring.pgp gespeichert - sondern unter .gnupg/private-keys-v1.d/
2. Die zu den privaten Keys der Karte passenden Verweise müssen aus .gnupg/private-keys-v1.d/ gelöscht werden.
3. Danach müssen die Verweise auf die neue Karte wieder erstellt werden: gpg2 –secret-keyring .gnupg/secring.gpg –card-status

Anzeigen der zur gnupg-Karte passenden Dateien unter .gnupg/private-keys-v1.d/:

Das ist hier von Werner beschrieben: https://lists.gnupg.org/pipermail/gnupg-users/2016-April/055766.html

gpg --with-keygrip -k KEYID

Die ausgegebenen Keygrips beziehen sich auf die Dateien unter: .gnupg/private-keys-v1.d/

rm ''.gnupg/private-keys-v1.d/KEYGRIP.key''

Achtung: immer Backup des .gnupg-Verzeichnisses machen, damit nicht aus Versehen andere secret Keys gelöscht werden.

gnupg sollte aus diversen Gründen nicht mit dem gnome keyring genutzt werden. Dazu sollten zum einen die Autostart-Einträge der Desktop-Umgebung angepasst werden:

mv /etc/xdg/autostart/gnome-keyring-gpg.desktop /etc/xdg/autostart/gnome-keyring-gpg.desktop.inactive

beim Aufruf von

gpg2 --card-status

gibts ggf. Beschwerden:

gpg: selecting openpgp failed: Nicht unterstütztes Zertifikat
gpg: OpenPGP Karte ist nicht vorhanden: Nicht unterstütztes Zertifikat

Grund: Die Umgebungsvariable GPG_AGENT_INFO ist gesetzt. Erst ab Version 2.1 ignoriert gpg2 diese. Ein

unset GPG_AGENT_INFO

verschafft Linderung und sollte ggf in den Startscripten untergebracht werden.

Übersicht über unterstützte Kartenlesegeräte:

http://pcsclite.alioth.debian.org/ccid/supported.html

Bei der Wahl eines Kartenlesegerätes sollte eines mit der Unterstützung sogenannter "extended APDU" gewählt werden.

Ohne „extended APDU“ Unterstützung sind Schlüsselgrößen ab 2048 Bit nicht möglich.

gemalto usb shell token v2

Ein USB-Kartenleser in USB-Stick Format ohne Keypad

• funktioniert out of the box mit dem pcscd

http://pcsclite.alioth.debian.org/ccid/supported.html#0x046A0x003E

Ein USB-Kartenleser mit Pinpad

• funktioniert out of the bos mit dem pcscd

ReinerSCT Secoder

Für diesen Kartenleser sind zusätzliche Treiber nötig, die sich in den folgenden Debian-Paketen finden:

apt-get install fxcyberjack libifd-cyberjack6

bzw. für Stretch:

apt-get install libifd-cyberjack6

Allerdings scheint trotzdem das Pinpad nicht unterstützt zu werden: https://blogs.fsfe.org/jzarl/2013/08/20/card-reader-reinersct-cyberjack-pinpad/

Omnikey CardMan 6121

Ein USB-Kartenleser in USB-Stick Format ohne Keypad

Lt. https://www.gnupg.org/howtos/card-howto/en/ch02s02.html sollte dieser Cardreader von der gnupg-internen libccid untersützt werden. Allerdings funktioniert das nur aufgrund fehlender Unterstützung von extended APDU nur mit Schlüsseln < 2048 Bit. Bei Schlüsseln ab 2048 Bit wird ein keytocard mit folgendem Fehler beendet:

gpg: ccid_transceive failed: (0x10002)
gpg: apdu_send_simple(0) failed: invalid value

Laut einem Ubuntu-User soll es möglich sein, das Gerät auch mit 2048 Bit Schlüsseln zu verwenden. Aufgrund der fehlenden APDU Unterstützung scheint das aber bei der angegebenen Schlüssellänge unwahrscheinlich.

Omnikey 3621

Dieser Kartenleser mit Pinpad funktioniert nur mit dem gnupg internen ccid Treiber. Um diesen zu nutzen, muss der pcscd gestoppt werden. Beim Schreiben auf die Karte kommt es bei Schlüsseln ab 2048 Bit zu folgender Fehlermeldung:

scdaemon[29150]: apdu_send_simple(0) failed: unknown status error
scdaemon[29150]: Der Fingerabdruck kann nicht gespeichert werden: Kartenfehler
gpg: Fehler beim Schreiben des Schlüssels auf die Karte: Kartenfehler

Gleiche Ursache: Extended APDU sind nicht unterstützt. Das Pinpad wird wohl auch nicht unterstützt.