BSI IT-Grundschutz Mapping

Mapping der WvdS Post-Quantum-Kryptographie-Bibliothek auf BSI IT-Grundschutz-Bausteine.

Übersicht

Das BSI IT-Grundschutz-Kompendium¹⁾ definiert Sicherheitsanforderungen für IT-Systeme. Diese Seite dokumentiert, wie WvdS die relevanten Bausteine erfüllt.

flowchart LR subgraph BSI["BSI IT-Grundschutz"] CON1["CON.1
Kryptokonzept"] CON5["CON.5
Schlüssel-
management"] OPS115["OPS.1.1.5
Protokollierung"] APP31["APP.3.1
Webanwendungen"] NET31["NET.3.1
Router/Switches"] end subgraph WVDS["WvdS PQ-Crypto"] CFG["CryptoConfig"] KDF["KeyDerivation"] LOG["Audit-Events"] TLS["TLS-Extensions"] CERT["X.509 Certificates"] end CON1 --> CFG CON5 --> KDF OPS115 --> LOG APP31 --> TLS NET31 --> CERT style CFG fill:#4caf50,color:#fff style KDF fill:#4caf50,color:#fff style LOG fill:#4caf50,color:#fff style TLS fill:#4caf50,color:#fff style CERT fill:#4caf50,color:#fff

CON.1 Kryptokonzept

Baustein: Konzeption und Vorgehensweisen - Kryptokonzept²⁾

Anforderung	BSI-ID	WvdS-Umsetzung	Status
Auswahl geeigneter kryptographischer Verfahren	CON.1.A1	ML-DSA (FIPS 204), ML-KEM (FIPS 203)	✅
Datensicherung von kryptographischen Schlüsseln	CON.1.A2	KeyDerivation, PEM-Export mit Verschlüsselung	✅
Verschlüsselung der Kommunikation	CON.1.A3	TLS 1.3 mit PQ-Algorithmen	✅
Geeignete Schlüssellängen	CON.1.A4	ML-DSA-44/65/87, ML-KEM-512/768/1024	✅
Kryptokonzept dokumentieren	CON.1.A5	Konzepte-Dokumentation	✅
Regelmäßige Überprüfung	CON.1.A6	Versionierte API, NIST-Konformität	✅

Umsetzung im Detail

CON.1.A1 - Auswahl geeigneter kryptographischer Verfahren:

// WvdS verwendet ausschließlich NIST-standardisierte Algorithmen
CryptoConfig.DefaultMode = CryptoMode.Hybrid;
 
// Verfügbare Algorithmen:
// - ML-DSA-44/65/87 (NIST FIPS 204)
// - ML-KEM-512/768/1024 (NIST FIPS 203)
// - RSA-2048/3072/4096 (klassisch)
// - ECDSA P-256/384/521 (klassisch)

CON.1.A4 - Geeignete Schlüssellängen:

Die Schlüssellängen entsprechen den BSI-Empfehlungen³⁾:

Algorithmus	Sicherheitsniveau	BSI-Empfehlung
ML-DSA-44	NIST Level 2 (~128 Bit)	Kurzlebige Zertifikate
ML-DSA-65	NIST Level 3 (~192 Bit)	Standard-Empfehlung
ML-DSA-87	NIST Level 5 (~256 Bit)	Höchste Sicherheit

CON.5 Entwicklung und Einsatz von Schlüsselmanagementsystemen

Baustein: Schlüsselmanagement⁴⁾

Anforderung	BSI-ID	WvdS-Umsetzung	Status
Anforderungsanalyse	CON.5.A1	Dokumentierte API, Szenarien	✅
Schlüsselerzeugung	CON.5.A2	OpenSSL 3.6 CSPRNG	✅
Schlüsselspeicherung	CON.5.A3	Verschlüsselter PEM-Export	✅
Schlüsselverteilung	CON.5.A4	X.509-Zertifikate, CSR-Workflow	✅
Schlüsselableitung	CON.5.A5	HKDF, PBKDF2, Argon2id	✅
Schlüsselvernichtung	CON.5.A6	SecureZeroMemory, IDisposable	✅
Schlüsselarchivierung	CON.5.A7	PEM/PFX mit Passwortschutz	✅

Umsetzung im Detail

CON.5.A5 - Schlüsselableitung:

Die Schlüsselableitungsfunktionen entsprechen den BSI-Empfehlungen⁵⁾ und NIST-Standards⁶⁾.

// HKDF (RFC 5869) für Schlüsselableitung
var derivedKey = KeyDerivationExtensions.DeriveKey(
    sharedSecret,
    salt: cryptoRandom,
    info: contextInfo,
    outputLength: 32,
    HashAlgorithmName.SHA256
);
 
// Argon2id für passwortbasierte Ableitung (Memory-Hard)
var key = OpenSslKdf.Argon2id(
    password,
    salt,
    outputLength: 32,
    iterations: 3,
    memoryKiB: 65536,  // 64 MB
    parallelism: 4
);

CON.5.A6 - Schlüsselvernichtung:

// Automatische Schlüsselvernichtung via IDisposable
using var keyPair = ctx.GenerateKeyPair(PqAlgorithm.MlDsa65);
// ... Verwendung ...
// Dispose() ruft SecureZeroMemory auf private key bytes

OPS.1.1.5 Protokollierung

Baustein: Protokollierung⁷⁾

Anforderung	BSI-ID	WvdS-Umsetzung	Status
Erstellung einer Protokollierungsrichtlinie	OPS.1.1.5.A1	Dokumentierte Events	✅
Sicherstellung der Integrität	OPS.1.1.5.A3	Signierte Audit-Logs	⏳
Schutz der Protokolldaten	OPS.1.1.5.A4	Verschlüsselte Logs	⏳

Protokollierbare Events

Event	Daten	Zweck
KeyGeneration	Algorithm, KeyId, Timestamp	Audit-Trail
CertificateCreation	Subject, Serial, Validity	PKI-Überwachung
SignatureOperation	KeyId, DataHash, Mode	Nachvollziehbarkeit
ValidationResult	CertChain, Status, Reason	Sicherheitsmonitoring

APP.3.1 Webanwendungen und Webservices

Relevanz: TLS-Konfiguration für Webserver

Anforderung	BSI-ID	WvdS-Umsetzung	Status
TLS-Verschlüsselung	APP.3.1.A14	Hybride TLS-Zertifikate	✅
Sichere Authentisierung	APP.3.1.A15	mTLS mit PQ-Zertifikaten	✅

// Hybrides Server-Zertifikat für TLS
var serverCert = request.CreateServerCertificate(
    intermediateCa,
    dnsNames: new[] { "api.example.com" },
    mode: CryptoMode.Hybrid  // ECDSA + ML-DSA
);

NET.3.1 Router und Switches

Relevanz: Netzwerkgeräte mit Zertifikaten

Anforderung	BSI-ID	WvdS-Umsetzung	Status
Management-Zugang absichern	NET.3.1.A4	mTLS-Zertifikate	✅
Sichere Protokolle	NET.3.1.A9	SSH/TLS mit PQ	✅

Nachweis-Checkliste für Auditoren

Für BSI-Audits verwenden Sie diese Checkliste:

#	Prüfpunkt	Nachweis	✓
—	———–	———-	—
1	Kryptokonzept dokumentiert	Konzepte	☐
2	NIST-konforme Algorithmen	FIPS 203/204 Referenzen	☐
3	Schlüsselerzeugung via CSPRNG	OpenSSL 3.6 Source	☐
4	Schlüsselableitung dokumentiert	KeyDerivation API	☐
5	Sichere Schlüsselvernichtung	IDisposable-Pattern im Code	☐
6	Hybride Kryptographie	CryptoMode.Hybrid	☐
7	Zertifikatsmanagement	PKI-Szenarien	☐

BSI TR-03116 (Kryptographische Vorgaben)

Die BSI Technische Richtlinie TR-03116⁸⁾ definiert konkrete kryptographische Vorgaben:

Vorgabe	TR-03116 Teil	WvdS-Konformität
TLS 1.3 Cipher Suites	Teil 4	✅ Unterstützt
Signaturalgorithmen	Teil 1	✅ ML-DSA (NIST)
Schlüsselaustausch	Teil 4	✅ ML-KEM (NIST)
Hashfunktionen	Teil 1	✅ SHA-256/384/512