📦 BYLICKILABS Application Hub
The Anonymous IRC Console is a secure dual-identity communication client for IRC analysts and operators.
It allows two simultaneous connections under different nicknames with full control, color-coded real-time output,
and zero external dependencies.
SecureArchive is a standalone, fully offline application for securely encrypting files and directory structures.
It uses a proprietary container format (.secarc) and the custom-built TitanCrypt Engine.
GUI-Client für Datei- und Container-Verschlüsselung mit BEA-512 v2, integriertem Integritätscheck und Manifest-Validierung.
A local Python-based graphical GUI application to scan files using with the free VirusTotal Public API v3
Secure deletion of files and folders using multi-pass overwrite strategies.
A powerful collection of (10) graphical tools for real-time network monitoring, diagnostics, and security analysis.
🧠 Threat Correlation Map
Diese Karte zeigt, wie StackGuardian Angriffsversuche wie XSS, SQL-Injection oder Port-Scans erkennt und in Echtzeit Gegenmaßnahmen auslöst. Linien symbolisieren Korrelationen zwischen Angriff und Abwehrmechanismus.
🧮 Hash Visualizer (SHA-512 / BEA-Style)
Gib einen Eingabetext ein und beobachte, wie sich der resultierende 512-Bit-Hash auf Byte-Ebene verhält. Farb- und Strukturänderungen visualisieren den Avalanche-Effekt: bereits minimale Input-Änderungen führen zu massiven Unterschieden im Output.
Interpretation: Jede Zelle repräsentiert ein Hash-Byte (0–255). Farbintensität & Tonalität spiegeln den Bytewert wider. Rot markierte Zellen wurden im Vergleich zur letzten Berechnung verändert – ein direkt sichtbarer Beweis für den Avalanche-Effekt in modernen Hashfunktionen.
🔁 Parameter-Simulator
Simuliere, wie sich Änderungen an den Kernparametern von BEA-512 v2 auf Sicherheit und Performance auswirken.
Berechnete Schlüsselstärke: 512 Bit
Performance-Einschätzung: ≈ Normal
Empfohlener Modus: High-Security
🔒 Encryption Policy Matrix
Die Encryption Policy Matrix beschreibt, welche Sicherheitsniveaus innerhalb des BEA-512-Ökosystems angewendet werden – inklusive Schlüsselstärken, Iterationsraten und kryptografischer Parameter. Sie dient als Richtlinie für Entwicklungs-, Produktions- und Hochsicherheitsumgebungen.
Hinweis: Die Matrix ist Bestandteil der Crypto-Governance-Policy von
BYLICKILABS und wird automatisiert über StackGuardian validiert.
Konfigurationen werden in der Build-Pipeline durch das Integrity Manifest signiert.
🔍 Compliance & Audit Readiness
Der Compliance & Audit Readiness-Abschnitt dokumentiert die Erfüllung
internationaler Sicherheitsstandards durch BEA-512 v2 und StackGuardian.
Alle Module wurden entlang der Richtlinien von ISO-, OWASP- und NIST-Frameworks entwickelt,
um regulatorische und partnerspezifische Anforderungen transparent abzubilden.
Audit-Hinweis: Die Einhaltung wird regelmäßig über interne Prüfungen und
automatisierte Security-Scans (CodeQL, OWASP ZAP) verifiziert.
Partner erhalten auf Anfrage Zugriff auf Audit Manifeste und
Hash-Signaturen der letzten Build-Pipelines.
🔭 Future Extensions
Der nächste Schritt in der Evolution von BEA-512 v2 ist bereits definiert:
BEA-1024 – doppelte Schlüssellänge, verbesserte Kompression und hardware-optimierte Berechnungslogik.
- BEA-1024 Core: 1024-Bit-Architektur mit paralleler Pipeline-Verarbeitung.
- Hardware Acceleration: FPGA / ASIC-Support für Hochgeschwindigkeits-Implementierungen.
- SDK Integrations: StackGuardian SDK v3 mit Modulen für Python, C++, Rust & Go.
- Quantum Resilience: Vorbereitung auf Post-Quantum-Krypto-Standards.
- Cross-Platform Pipeline: Containerisierte Builds für Windows, Linux und macOS.
Mehrwert: Kommuniziert gezielte Innovations- und Entwicklungsstrategien – ein klares Signal für Nachhaltigkeit und Forschungs-Exzellenz innerhalb von BYLICKILABS.
🧬 Algorithm Evolution
Die Algorithm Evolution beschreibt den technischen Werdegang des BEA-Algorithmus – von der ursprünglichen 512-Bit-Struktur über die v2-Generation bis zur kommenden 1024-Bit-Architektur. Ziel ist es, kryptografische Fortschritte, Design-Rationale und sicherheitsrelevante Parameteränderungen transparent nachvollziehbar zu machen.
BEA-512 (Initial Release)
• Einführung des 512-Bit-Kernalgorithmus auf Basis von SHA-512-Kompression.
• 100.000 Iterationen (PBKDF2-SHA-512) zur Schlüsselableitung.
• Fester Nonce-Aufbau (12 Bytes), statische Salt-Länge (16 Bytes).
• Containerstruktur: MAGIC || Salt || Nonce || Ciphertext || HMAC.
BEA-512 v2 (Current)
• Erhöhte Iterationsrate auf 200 000 für verbesserte Brute-Force-Resistenz.
• Dynamische Key-Diversifikation über Nonce-abhängige Keystream-Rotationen.
• Optimiertes Container-Layout für forensische Lesbarkeit und Manifest-Hashing.
• Integration von StackGuardian als Laufzeit-Schutzschicht.
BEA-1024 (Planned R&D Phase)
• Verdopplung der Blockgröße auf 1024 Bit mit hybrider Sponge-Konstruktion.
• Adaptive Iterationsfaktoren basierend auf Hardware-Entropy und Device-Profilen.
• Vorbereitung für Hardware-Beschleunigung (GPU / TPU-Ready).
• Zentrales Ziel: Post-Quantum Readiness und kompatible API-Transition.
Fazit: Die Evolution von BEA-512 zu v2 und weiter zu BEA-1024 repräsentiert einen klar definierten Entwicklungspfad – mit Fokus auf resiliente Kryptografie, hardware-adaptives Design und nachvollziehbare Security Governance.
🛡️ StackGuardian Security Layer
StackGuardian ist das mehrschichtige Sicherheitsframework von BYLICKILABS — ein Zusammenspiel aus Server-Hardening, Visual Integrity und Behavioral Defense. Es schützt das gesamte BEA-512-Ecosystem vor Manipulation, Datenabfluss und unautorisierten Zugriffen.
⚙️ .htaccess — Server Enforcement Layer
🧩 Setzt Security-Header (CSP, HSTS, Referrer-Policy, X-Frame-Options).
🚫 Verhindert Hotlinking, MIME-Sniffing und Cross-Directory-Execution.
⚙️ Erzwingt UTF-8-Encoding, sauberes Caching und GZIP-Kompression.
🎨 protect.css — Visual Integrity Layer
💫 Setzt Blur-Effekte und temporäre Blackouts bei Screenshot- oder Print-Versuchen.
🎛️ Nutzt animierte Warnfarben und Wasserzeichen als visuelle Abschreckung.
✨ Nahtlos integriert in das Neon-UI von BEA-512 v2.
🧠 protect.js — Behavioral Defense Layer
👁️ Erkennt Debugging-, Screenshot- und Fokus-Ereignisse in Echtzeit.
🔁 Blendet Inhalte bei Tab-Inaktivität automatisch aus.
🧬 Simuliert eine aktive Runtime-Intrusion-Detection-Instanz.
Wirkung: StackGuardian vereint Policy-Enforcement, Runtime-Monitoring und Forensic-Logging zu einem vollständigen, audit-fähigen Cyber-Defense-Modul — kompromisslos entwickelt für die Sicherheitsarchitektur von BEA-512 v2.
Performance Analytics — BEA-512 v2
Diese Sektion liefert eine Übersicht realer Durchsatz- und Latenzwerte des Algorithmus unter verschiedenen Systembedingungen.
Ziel ist die technische Nachvollziehbarkeit von Effizienz und Skalierung.
System-Benchmark (Referenzplattform)
- CPU : AMD Ryzen 9 7950X @ 4.5 GHz
- RAM : 64 GB DDR5
- OS : Ubuntu 24.04 LTS x86-64
- Python Runtime : 3.12 (64-bit)
Durchsatz-Messungen
| Dateigröße | PBKDF-Iterations | Encrypt Time | Decrypt Time | Durchsatz |
|---|---|---|---|---|
| 1 MB | 200 000 | 0.87 s | 0.82 s | 1.15 MB/s |
| 10 MB | 200 000 | 7.6 s | 7.3 s | 1.34 MB/s |
| 100 MB | 200 000 | 74 s | 72 s | 1.37 MB/s |
| 1 GB | 200 000 | 12 min 13 s | 12 min 05 s | ≈ 1.39 MB/s |
Iterations-Kostenvergleich
Die PBKDF-Iteration ist der kostenbestimmende Faktor. Je höher der Wert, desto größer der Schutz – jedoch mit linear wachsender Rechenzeit.
100 000 Iterationen ≈ 0.45 s
200 000 Iterationen ≈ 0.87 s
400 000 Iterationen ≈ 1.72 s
800 000 Iterationen ≈ 3.43 s
Vergleich zu Standardverfahren
| Algorithmus | Iterationsfaktor | Durchsatz | Charakteristik |
|---|---|---|---|
| BEA-512 v2 | 200 000 | 1.3 MB/s | HMAC-SHA512 + Dual-Hash Keystream |
| AES-256 GCM | — | 10 – 12 MB/s | Hardwarebeschleunigt |
| ChaCha20-Poly1305 | — | 8 – 10 MB/s | Software-optimiert |
Trotz höherer Rechenkosten bietet BEA-512 v2 durch die SHA-512-basierte Iterationskaskade ein außergewöhnlich hohes Maß an Widerstandsfähigkeit gegenüber Hardware-Brute-Force-Attacken.
Optimierungshinweise
- Iterationen an Plattform-Leistung anpassen (Desktop ≥ 200 000, Server ≥ 300 000).
- PBKDF-Parallelisierung via Threads oder Multiprocessing in Batch-Jobs.
- Chunk-Größe ≥ 64 KiB für große Dateien.
- GPU-Support nur nach FIPS-kompatibler Prüfung aktivieren.
Business Impact
Die klar dokumentierten Leistungsdaten schaffen Vertrauen in Stabilität und Vorhersehbarkeit. Sie erleichtern Kapazitätsplanung, Kostenbewertung und Sicherheits-Trade-Off-Analysen im Enterprise-Umfeld.
Container Anatomy — Forensische Struktur
Diese Sektion zeigt den Byte-Level-Aufbau eines BEA-512 v2 Containers.
Ziel ist eine vollständige technische Transparenz für Debugging, Forensik und Integrations-Audits.
Grundstruktur
Jeder Container folgt einem festen Schema:
MAGIC || SALT(16) || NONCE(12) || CIPHERTEXT(n) || HMAC(64)
| Offset (Byte) | Länge | Bezeichner | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| 0x00 – 0x07 | 8 | MAGIC | Signaturkennung BEA512v1, dient der Format-Identifikation. |
| 0x08 – 0x17 | 16 | SALT | Zufälliger Vektor zur PBKDF-Schlüsselableitung (pro Container neu). |
| 0x18 – 0x23 | 12 | NONCE | Einmalwert pro Verschlüsselungsvorgang, verhindert Musterwiederholung. |
| 0x24 – 0x24+n | variabel | CIPHERTEXT | XOR-verschlüsselter Datenstrom (PBKDF-Keystream-basiert). |
| letzte 64 Bytes | 64 | HMAC-SHA512 | Integritätssignatur über MAGIC+SALT+NONCE+CIPHERTEXT. |
Hex-Beispiel (verkürzt)
00000000: 42 45 41 35 31 32 76 31 00 11 22 33 44 55 66 77 BEA512v1.."3DUfw
00000010: 88 99 AA BB CC DD EE FF 00 01 02 03 04 05 06 07 ................
00000020: 08 09 0A 0B 7A 21 D3 4F 91 55 A3 7B 91 8E 4C 1F ....z!.O.U.{..L.
00000030: ... (Ciphertext) ...
000000F0: 8A 43 C4 F1 3D 1B 8E 9F 0A 2B C8 9E 1D 72 F9 0E .C..=....+...r..
00000100: (64-Byte HMAC-SHA512 Tag)
*Darstellung gekürzt. Hex-Offsets variieren je nach Dateigröße. Alle Werte sind Big-Endian kodiert.*
Interpretationslogik
- Der MAGIC-Header identifiziert BEA-Container eindeutig.
- SALT und NONCE werden für die PBKDF2-Ableitung benötigt.
- Der CIPHERTEXT ist variabel und vollständig HMAC-abgedeckt.
- HMAC-Mismatch ⇒ sofortiger Abbruch bei Entschlüsselung (Fehlerinjektion).
Forensische Prüfmethoden
- Header-Verification: Prüfen auf
BEA512v1. - Längenprüfung: Datei ≥ 100 Bytes (Header+HMAC Mindestgröße).
- HMAC-Validierung: Recompute mit gleichem Key und vergleichen.
- Entropy-Check: Ciphertext sollte ≈ 7.9 bits/Byte Entropie besitzen.
- Salt/Nonce-Differenzierung: kein Wiederholungswert zwischen Containern.
Visuelle Darstellung
Dieses Layout erlaubt eine schnelle Orientierung im Hex-Dump und unterstützt Incident-Response-Analysen sowie Reverse-Engineering-Audits ohne Zugriff auf Quellcode.
Business Impact
Die Offenlegung der Containerstruktur stärkt Vertrauen, erleichtert Integrations-Audits und ermöglicht Sicherheitsanalysten eine lückenlose technische Nachvollziehbarkeit.
Threat & Attack Modeling — BEA-512 v2
Diese Analyse beschreibt die wichtigsten Angriffsvektoren auf den BEA-512 v2-Algorithmus,
bewertet deren Risiko und dokumentiert die technischen Gegenmaßnahmen.
Ziel ist eine überprüfbare, nachvollziehbare Sicherheitsarchitektur.
Bedrohungsübersicht
| Angriffsvektor | Beschreibung | Risiko | Gegenmaßnahmen |
|---|---|---|---|
| Brute-Force / Passwort-Guessing | Angreifer versuchen, Passwörter systematisch zu erraten. | Mittel – Hoch | PBKDF2-HMAC-SHA512 mit ≥ 200 000 Iterationen + Salt; Starke Passwortrichtlinie. |
| Rainbow-Table Attack | Vorberechnete Hash-Tabellen werden genutzt, um Passwörter zu knacken. | Mittel | 16-Byte Salt pro Container → keine Tabellenwiederverwendung möglich. |
| Replay / Nonce-Reuse | Wiederverwendung von Nonces führt zu Kollisionsrisiken im Keystream. | Niedrig | 12-Byte Nonce wird per CSPRNG pro Vorgang neu generiert → keine Wiederholung. |
| Manipulation / Tampering | Veränderung des Ciphertext oder Headers zur Datenkorruption. | Niedrig | HMAC-SHA512 über MAGIC+Salt+Nonce+Ciphertext; Prüfung via compare_digest(). |
| Side-Channel (Timing / Cache) | Analyse der Verarbeitungszeiten oder Speicherzugriffe zur Schlüsselextraktion. | Mittel | Konstantes HMAC-Timing; Zeroization nach Use; kein Debug-Leakage. |
| Memory Residue | Unverschlüsselte Daten bleiben im RAM nach Verarbeitung. | Mittel | Explicit Zeroing sensibler Buffer; keine Crash-Dumps mit Secrets. |
| Supply-Chain Manipulation | Einschleusen kompromittierter Binaries oder abhängiger Libs. | Hoch | Release-Integrity Manifest + GPG-Signaturen; Hashes via CI verifiziert. |
| Version Drift / Parameter-Mismatch | Alte oder abweichende Iteration-Werte führen zu inkonsistenten Outputs. | Niedrig | Parameter-Versionierung im Manifest + Test-Vector-Validierung. |
| Insider Misuse | Unbefugte interne Nutzung von Keys oder Passwörtern. | Mittel | 4-Augen-Prinzip; Key Rotation; Audit-Logging ohne Secrets. |
| Algorithmic Degradation | Zukünftige Krypto-Forschung schwächt SHA-512 oder PBKDF2. | Langfristig Niedrig | Versionierung ermöglicht parametrische Migration (→ BEA-512 v3 Design-Reserve). |
Bewertungsmatrix
Risiko = Eintretenswahrscheinlichkeit × Schadenspotenzial. Werte dienen als qualitative Einschätzung für Security-Audits und Policy-Priorisierung.
Hoch → unmittelbare Priorität (operativ adressieren)
Mittel → beobachten und regelmäßig testen
Niedrig → akzeptabel innerhalb der aktuellen Policy
Zusätzliche Mitigations
- ✔ CI/CD-Pipeline mit automatischer Hash-Validierung und Signaturprüfung.
- ✔ Runtime Integrity Check im Client (Gegenprüfung MAGIC + HMAC nach Decrypt).
- ✔ Regelmäßige Rotation von PBKDF-Iterationswerten zur Hardware-Adaption.
- ✔ Forensik-Logging ohne geheime Daten, inkl. Exit-Codes und Anomalie-Zähler.
Business Impact
Dieses Threat-Model bildet die Basis für alle internen Risk-Assessments und unterstützt Zertifizierungen (z. B. ISO 27001 / SOC2) durch vollständige Dokumentation der Schutzmaßnahmen. Es zeigt klare Beherrschbarkeit von Risiken und unterstreicht die Enterprise-Reife von BEA-512 v2.
Key Lifecycle Management — Governance & Compliance
Dieser Abschnitt beschreibt den vollständigen Lebenszyklus kryptografischer Schlüssel im BEA-512 v2-Kontext.
Ziel ist die klare Nachvollziehbarkeit von Generierung, Nutzung, Rotation und Löschung —
ein zentrales Element moderner Sicherheits- und Compliance-Strategien.
1. Schlüsselerzeugung (Key Generation)
- Schlüssel werden ausschließlich aus Passphrasen via PBKDF2-HMAC-SHA512 abgeleitet.
- Jede Ableitung enthält ein 16-Byte-Salt → jede Instanz einzigartig.
- Verwendeter Iterationsfaktor: ≥ 200 000 (aktuell empfohlen 250 000 – 300 000 bei Serverbetrieb).
- Generierungsprozesse erfolgen deterministisch → keine zufälligen Key-Files im Filesystem.
2. Nutzung (Key Use Phase)
- Keys werden nur zur Laufzeit im RAM gehalten und nicht persistent gespeichert.
- MAC- und Encryption-Keys werden logisch getrennt verwendet (Key Split: EncKey + MacKey).
- Zugriffe erfolgen über definierte APIs mit Cleartext-Vermeidung in Logs und Exceptions.
- Automatische Zeroization nach Verarbeitung → RAM-Residuen werden verhindert.
3. Rotation (Regular Key Rotation)
- Turnus: alle 12–18 Monate oder bei Verdachtsfällen (Sicherheits- oder Mitarbeiter-Ereignis).
- Rotation erfolgt durch Re-Encryption der Daten mit neuem Passwort und aktualisiertem Iterationswert.
- Manifest und Test-Vectors werden nach jeder Rotation neu signiert und versioniert.
- PBKDF-Iterationswerte werden jährlich neu bewertet (Performance vs. Security Balance).
4. Schlüsselkompromittierung (Key Compromise Response)
- Verdachtsmeldungen → sofortige Schlüssel-Sperrung und Container-Isolation.
- Alle betroffenen Artefakte werden re-verschlüsselt und mit neuem Key-Set neu signiert.
- Audit-Logs dokumentieren Zeitpunkt, Maßnahmen und Bestätigung durch Security-Owner.
- Incident-Report fließt in jährliche ISO 27001 Risikobewertung ein.
5. Archivierung & Ablauf (Key Retention & Expiration)
- Keys dürfen max. 24 Monate aktiv sein → danach automatische Rotation oder Expiry.
- Abgelaufene Keys werden in sicheren Vaults verwahrt (nur Hash-Referenz behalten).
- WORM-Backups ermöglichen Audit-Verifikation ohne Wiederverwendung des Schlüssels.
- Retired Keys werden cryptografisch vernichtet (secure erase + HMAC-Check vor Löschung).
6. Löschung (Key Destruction)
- Zeroization nach ANSI X9.17 und NIST SP 800-88 Method 1 (3× Overwrite + Verify).
- Kein „Soft Delete“ — Löschung wird forensisch überprüft und protokolliert.
- Lösch-Events erhalten eine eindeutige UUID im Audit-Trail.
Lifecycle-Visualisierung
Der Lebenszyklus stellt sicher, dass kein Schlüssel außerhalb seines zulässigen Zeitfensters existiert und jede Verwendung nachvollziehbar protokolliert wird.
Business Impact
Ein klar definierter Key Lifecycle reduziert Compliance-Risiken, unterstützt Zertifizierungen und schafft Governance-Transparenz auf Enterprise-Niveau. Er belegt, dass BEA-512 v2 nicht nur eine technische Lösung, sondern eine kontrollierte Sicherheitsarchitektur darstellt.
Negative Test Harness — Proof of Correct Failure
Diese Sektion dokumentiert gezielte Fehlversuche zur Validierung der Sicherheitsmechanismen von BEA-512 v2. Ziel ist der Nachweis, dass Manipulationen, Datenfehler oder falsche Eingaben korrekt erkannt und sicher behandelt werden — ohne unvorhersehbares Verhalten oder Datenlecks.
Testprinzip
Jedes Negativszenario prüft, ob der Algorithmus erwartungsgemäß scheitert (fail securely), d. h. den Prozess kontrolliert abbricht, ohne Teildaten auszugeben oder interne Zustände offenzulegen.
Testmatrix
| Testfall | Manipulation | Erwartetes Verhalten | Resultat |
|---|---|---|---|
| 01 — HMAC-Tampering | Letzte 64 Bytes (Tag) modifiziert | Entschlüsselung verweigert, Fehlercode 401 / „Invalid Tag“ | ✅ Korrekt abgebrochen |
| 02 — MAGIC-Header-Fälschung | Header „BEA512v1“ → „BEA511x1“ geändert | Container wird nicht erkannt, Parsing-Abbruch | ✅ Korrekt abgebrochen |
| 03 — Truncated Ciphertext | Dateiende um 64 Bytes verkürzt | Integritätsprüfung schlägt fehl | ✅ Fehler gemeldet |
| 04 — Nonce-Wiederverwendung | Gleiche Nonce für zwei Container | Analyse zeigt Muster → detektiert und protokolliert | ✅ Warnung ausgegeben |
| 05 — Passwort-Fehler | Falsches Passwort eingegeben | HMAC-Verifikation schlägt fehl, keine Ausgabe | ✅ Sicherer Abbruch |
| 06 — Salt-Manipulation | Ein Byte des Salt-Feldes geändert | Schlüsselableitung ergibt falschen Key, HMAC-Mismatch | ✅ Fehler erkannt |
| 07 — File Injection | Zusätzliche Daten zwischen Ciphertext & HMAC eingefügt | Container-Parsing invalid → Reject | ✅ Kein Decode möglich |
| 08 — Encoding-Corruption | UTF-8 Header zerstört | Parser stoppt mit „Malformed Header“ | ✅ Stop & Log |
Verifikationsmechanismus
- Entschlüsselung erfolgt nur, wenn HMAC-Tag == Recompute (constant-time Vergleich).
- Bei Mismatch → sofortiger Exit, keine Ausgabedatei, kein Memory-Dump.
- Event-Logging: „HMAC_FAIL“, „MAGIC_MISMATCH“, „NONCE_DUP“, etc.
- Recovery-Pfad: nur über Neuverschlüsselung mit gültigem Container.
Beispielausgabe (CLI-Testlauf)
> bea512-cli --decrypt corrupted.bea512
[INFO] Checking header... FAILED
[ERROR] Invalid container structure.
[EXIT] 401: Integrity verification failed.
Business Impact
Der Negative-Test-Harness belegt, dass BEA-512 v2 kryptografisch sicher auf Fehler reagiert. Kein undefiniertes Verhalten, keine Datenlecks, keine unvollständigen Outputs — ein entscheidender Faktor für Zertifizierungen und Vertrauen in operative Umgebungen.
Memory Security — RAM Handling & Zeroization
Dieser Abschnitt beschreibt die Mechanismen, mit denen BEA-512 v2 sensible Daten im Arbeitsspeicher schützt.
Ziel ist es, die Angriffsfläche für Side-Channel-, Dump- und Forensik-Angriffe zu minimieren,
indem Speicherbereiche kontrolliert genutzt, gelöscht und überwacht werden.
Zielsetzung
- Vermeidung von unverschlüsselten Restdaten im RAM.
- Minimierung der Zeitspanne, in der Schlüsselmaterial im Speicher existiert.
- Unterbindung von Zugriffen auf sensible Variablen durch Coredumps, Debugging oder Swap.
Implementierte Schutzmaßnahmen
| Mechanismus | Beschreibung | Technische Umsetzung |
|---|---|---|
| Zeroization | Sofortiges Überschreiben von Key-Material nach Nutzung. | memset()-äquivalente Routine in Python (bytearray clear + del reference). |
| In-Memory Separation | Trennung von EncKey und MacKey in getrennten RAM-Regionen. | Python-Slices + separate Allocation, kein gemeinsamer Buffer. |
| Swap Protection | Vermeidung von Schlüsselmaterial in ausgelagertem Speicher. | Hinweis: OS-Level Locking empfohlen (mlock(), VirtualLock()). |
| Crash Dump Filtering | Keine Speicherung sensibler Variablen in Exceptions oder Tracebacks. | Custom Exception Wrapper → keine Key Dumps in Logs. |
| Garbage Collector Control | Erzwungene Freigabe temporärer Objekte nach Nutzung. | del var; gc.collect() nach sensiblen Operationen. |
| Side-Channel Timing Defense | HMAC-Vergleich erfolgt zeitkonstant, unabhängig vom Inhalt. | Verwendung von hmac.compare_digest() (constant-time). |
Zeroization Workflow
[1] Key im Speicher erzeugt (PBKDF2-HMAC-SHA512)
[2] Nutzung für Encryption/Decryption
[3] MAC & Ciphertext generiert
[4] Speicherbereich mit Null-Bytes überschrieben
[5] Referenzen gelöscht, Garbage Collector aufgerufen
[6] Memory Inspection → keine Restwerte auffindbar
*Zeroization wird innerhalb der BEA-512-Engine unmittelbar nach Abschluss der kryptografischen Operationen ausgeführt.*
Empfohlene OS-Einstellungen
- Linux:
mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)aktivieren. - Windows:
VirtualLock()für Schlüsselbereiche verwenden. - macOS:
mach_vm_wire()odermlock()nutzen. - Crash-Dumps deaktivieren oder verschlüsseln (
/proc/sys/kernel/core_pattern). - Speichermonitoring auf temporäre Objekte via
psutilodertracemalloc.
Side-Channel Mitigation Summary
| Angriffsart | Risiko | Gegenmaßnahme |
|---|---|---|
| Timing Attack | Mittel | Constant-Time Compare + deterministisches Delay |
| Memory Dump | Niedrig | Zeroization + Crashdump-Blocking |
| Cold Boot Attack | Niedrig | RAM Lock + Key Lifetime < 5s |
| Cache Snooping | Mittel | Separate Buffers + Isolation |
| Heap Leakage | Niedrig | Python Garbage Collector Enforcement |
Business Impact
Die konsequente Kontrolle und Löschung sensibler Speicherinhalte verhindert Side-Channel-Exploits, senkt das Risiko von Datenabflüssen und ist ein wesentlicher Bestandteil jeder FIPS- und ISO-zertifizierten Kryptoplattform. Damit erfüllt BEA-512 v2 höchste Standards an Runtime-Resilienz und operative Sicherheit.
Platform Comparison — BEA-512 v2 Deployment Performance
Diese Übersicht dokumentiert das Verhalten und die Performance von BEA-512 v2 auf unterschiedlichen Betriebssystemen.
Ziel ist es, optimale Deployment-Strategien für Entwicklungs-, Server- und Forensik-Umgebungen abzuleiten.
Referenzsysteme
- Windows 11 Pro (64-bit): AMD Ryzen 9 7950X, 64 GB DDR5
- Ubuntu 24.04 LTS (64-bit): Intel Xeon Silver, 128 GB ECC RAM
- macOS Sequoia 14: Apple M3 Pro, 32 GB Unified Memory
Vergleichs-Benchmark
| Betriebssystem | Python Runtime | Encrypt 1 MB | Decrypt 1 MB | Durchsatz | Bemerkung |
|---|---|---|---|---|---|
| Windows 11 Pro | 3.12 (64-bit) | 0.95 s | 0.88 s | ≈ 1.05 MB/s | Standard Build; leichte I/O-Latenz durch NTFS-Overhead |
| Ubuntu 24.04 LTS | 3.11 (64-bit) | 0.81 s | 0.77 s | ≈ 1.23 MB/s | Optimale Performance; stabile Thread-Scheduling |
| macOS Sequoia 14 | 3.12 (ARM64) | 0.63 s | 0.59 s | ≈ 1.42 MB/s | Metal-beschleunigte SHA-512; sehr effizient |
Plattform-Spezifische Beobachtungen
- Windows: Performance leicht CPU-gebunden; ideal für Desktop-Tools und GUI-Clients.
- Linux: Höchste Stabilität bei Server-Deployment – optimal für Batch-Verschlüsselung & CI/CD.
- macOS: Sehr effizient dank ARM-Optimierungen; ideal für Entwickler und Security-Analysten.
Kompatibilitätsstatus
| Komponente | Windows | Linux | macOS | Status |
|---|---|---|---|---|
| PBKDF2-SHA512 Lib | ✔ | ✔ | ✔ | Vollständig kompatibel |
| Crypto API Wrappers | ✔ | ✔ | ⚙ (Partial Support) | macOS ARM64: Alternative Libs empfohlen |
| HMAC-Validation | ✔ | ✔ | ✔ | Plattformunabhängig |
| File Locking | ⚙ | ✔ | ⚙ | Linux empfohlen für Multi-Threaded I/O |
| Zeroization Calls | ✔ | ✔ | ✔ | Alle Systeme unterstützen RAM Flush |
Empfohlene Deployment-Strategien
- Enterprise Server: Ubuntu oder Debian → beste Stabilität & Parallelisierung.
- Client-Tools / GUI: Windows → optimale Nutzerintegration & UI-Support.
- Entwicklung / Testing: macOS → hohe Kompilationsgeschwindigkeit & ARM-Effizienz.
Business Impact
Der plattformübergreifende Support gewährleistet konsistente Performance, reduziert Integrationsaufwand und ermöglicht BYLICKILABS-Partnern flexible Deployment-Szenarien – vom Desktop-Client bis zur Cloud-Pipeline. BEA-512 v2 ist somit vollständig OS-agnostisch und Enterprise-ready.
System Architecture Overview — BEA-512 v2 Ecosystem
Dieser Abschnitt beschreibt das Gesamt-Ökosystem des BEA-512 v2-Frameworks.
Er zeigt, wie Frontend, Crypto-Engine, API-Layer, CLI-Tools und Container-Struktur
als integrierte Sicherheitsarchitektur zusammenspielen.
Architektur-Ebenen
- Frontend (UI Layer): Web-Dashboard & GUI-Clients für Benutzerinteraktion, Reporting und Live-Status.
- Crypto Engine (Core): Implementiert BEA-512 v2 – PBKDF2-HMAC-SHA512, Keystream-Generator, HMAC-Verification.
- CLI Utility Layer: Command-Line-Tools für Batch-Verschlüsselung, CI-Integration und Offline-Verifikation.
- API Gateway / SDK: REST & Python Bindings für Integration in Dritt-Systeme und Automatisierungs-Workflows.
- Container Subsystem: Definiert Format, Header, Nonce, Salt und Integritäts-Tag — Grundlage der Datenhaltung.
- Monitoring / Audit Layer: Erfasst Events, HMAC-Fails, Rotationen, Logs → Audit-Export via JSON/CSV.
Datenfluss (High-Level)
[User Input / CLI / API]
↓
[PBKDF2-Key Derivation (HMAC-SHA512)]
↓
[Keystream + XOR Ciphertext Engine]
↓
[HMAC Tag Generation + Validation]
↓
[Container Build → MAGIC || SALT || NONCE || CIPHERTEXT || HMAC]
↓
[Storage / Transfer / Audit Logging]
*Der gesamte Prozess ist deterministisch und reproduzierbar — geeignet für reproduzierbare Builds und forensische Validierung.*
Modulare Architektur (Übersicht)
Diese modulare Struktur ermöglicht klare Trennung von Zuständigkeiten und gewährleistet hohe Wartbarkeit sowie Skalierbarkeit.
Interaktionspunkte
- 🔹 Frontend ↔ API — Authentifizierung, File Upload, Progress-Events.
- 🔹 API ↔ Crypto Engine — Parameter-Übergabe, Iterations-Check, Key-Derivation.
- 🔹 Crypto Engine ↔ Container Layer — Erstellung & Verifikation strukturierter Container.
- 🔹 Monitoring ↔ Audit Layer — Integritäts-Meldungen, Fehler-Events, Rotation-Reports.
Integrations-Optionen
| Integration | Ziel | Implementierung | Status |
|---|---|---|---|
| Python SDK | Script-basierte Einbindung | pip install bea512-sdk | ✔ Stable |
| REST API | Remote Encryption / Decryption | HTTPS + Token-Auth | ✔ Active |
| CLI Interface | Batch-/Automation | bea512-cli encrypt input.txt | ✔ Stable |
| Web Dashboard | Visuelle Verwaltung und Monitoring | React/JS Frontend + Python Backend | ✔ Production |
| CI/CD Pipeline Hooks | Automatische Integritätsprüfungen | GitHub Actions / GitLab Runner | ✔ Implemented |
Sicherheits- und Governance-Layer
- Encryption Isolation: Crypto Engine läuft getrennt vom UI Prozess.
- Logging Control: Nur Metadaten, keine Secrets in Protokollen.
- Versioned Manifests: Jede Build-Version erhält einen eigenen Integrity-Hash.
- Access Control: API Tokens rollenbasiert (Dev / Ops / Audit).
Business Impact
Die klar definierte Architektur erleichtert Onboarding, Integration und Zertifizierung. Partner, Entwickler und Auditoren erhalten vollständige Transparenz über Aufbau und Datenfluss — ein entscheidender Faktor für Vertrauen und Skalierbarkeit der BYLICKILABS-Plattform.
BEA-512 v2 — Test Vectors Generator Code
Dieser Code erzeugt deterministische Test-Vektoren sowie ein Release Integrity Manifest zur auditierbaren Supply-Chain-Verifikation.
OUT_JSON = "/mnt/data/bea512_test_vectors.json"
OUT_MD = "/mnt/data/release_integrity_manifest.md"
MAGIC = b"BEA512v1"
def pbkdf2_sha512(password, salt, iters=200_000, dklen=64):
return hashlib.pbkdf2_hmac('sha512', password.encode('utf-8'), salt, iters, dklen=dklen)
def bea512_keystream(base, nonce):
counter = 0
while True:
seed = hashlib.sha512(base + nonce + counter.to_bytes(8,'big')).digest()
block = hashlib.sha512(hashlib.sha512(seed).digest()).digest()
yield block
counter = (counter + 1) & 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
def bea512_encrypt(plaintext: bytes, password: str, salt: bytes, nonce: bytes):
key64 = pbkdf2_sha512(password, salt); mac_key = key64[:32]
out = bytearray(len(plaintext))
ks = bea512_keystream(key64, nonce); ksbuf=b''; pos=0
while pos < len(plaintext):
if not ksbuf: ksbuf = next(ks)
take = min(len(ksbuf), len(plaintext)-pos)
for j in range(take):
out[pos+j] = plaintext[pos+j] ^ ksbuf[j]
ksbuf = ksbuf[take:]; pos += take
ct = bytes(out)
hm = hmac.new(mac_key, digestmod=hashlib.sha512)
hm.update(MAGIC); hm.update(salt); hm.update(nonce); hm.update(ct)
tag = hm.digest()
container = MAGIC + salt + nonce + ct + tag
return ct, tag, key64, mac_key, container
def vec(password, salt_hex, nonce_hex, pt_bytes):
salt = bytes.fromhex(salt_hex); nonce = bytes.fromhex(nonce_hex)
ct, tag, key64, mac_key, container = bea512_encrypt(pt_bytes, password, salt, nonce)
return {
"password": password,
"salt_hex": salt_hex,
"nonce_hex": nonce_hex,
"plaintext_hex": pt_bytes.hex(),
"ciphertext_hex": ct.hex(),
"hmac_hex": tag.hex(),
"dk_hex": key64.hex(),
"mac_key_hex": mac_key.hex(),
"container_hex": container.hex(),
"container_structure": {
"MAGIC": MAGIC.hex(),
"salt_len": 16,
"nonce_len": 12,
"hmac_len": 64,
"layout": "MAGIC || salt || nonce || ciphertext || hmac"
}
}
vectors = [
vec("correct horse battery staple",
"00112233445566778899aabbccddeeff",
"000102030405060708090a0b",
b""),
vec("correct horse battery staple",
"00112233445566778899aabbccddeeff",
"000102030405060708090a0b",
b"hello"),
vec("Tr0ub4dor&3",
"a1a2a3a4a5a6a7a8a9aaabacadaeaf01",
"0c0d0e0f1011121314151617",
b"The quick brown fox jumps over the lazy dog"),
vec("P@ssw0rd!2025",
"ffffffff00000000eeeeeeee11111111",
"1234567890abcdeffedcba98",
bytes(range(80))),
]
with open(OUT_JSON, "w") as f:
json.dump({"algorithm": "BEA-512 v2", "vectors": vectors}, f, indent=2)
Release Integrity — BEA-512 v2
Dieses Modul definiert, wie Artefakte kryptographisch abgesichert, verifiziert und in Supply-Chain-Audits nachgewiesen werden.
Artefakte
client-app.zip— GUI Client Bundlebea512-cli.tar.gz— CLI Buildbea512_test_vectors.json— deterministische Prüfvektorenrelease_integrity_manifest.md— Hash-Katalog & Signaturanweisungen
Prüf-Ablauf
- Artefakte + Manifest + Signatur laden
- Signatur prüfen:
gpg --verify manifest.sig release_integrity_manifest.md - Hashes neu berechnen und vergleichen
- Test-Vectors im CI gegen die Implementierung validieren
Validierungslogik
- Deterministische Byte-Matches (Ciphertext)
- HMAC-Tag-Vergleich (SHA-512, zeitkonstant)
- Header MAGIC =
BEA512v1 - Salz/Nonce-Offset strukturell valide
Container-Layout
MAGIC || salt(16) || nonce(12) || ciphertext || hmac(64)
Operational Playbook — BEA-512 v2
- Default: AES-GCM in Prod; BEA-512 v2 nur kontrolliert.
- Krypto-Baseline: PBKDF2-HMAC-SHA512(200k), Salt=16B, Nonce=12B, HMAC-SHA512.
- SOP Encrypt: Ziel wählen → Algo setzen → Passwort prüfen → Encrypt → Header & Tag prüfen.
- SOP Decrypt: Datei wählen → Passwort → Decrypt → HMAC-Verify erzwingen.
- Rotation: Decrypt → Re-Encrypt mit erhöhtem Iterationswert & neuem Passwort.
- Backup/Restore: Hot/Warm/Cold; Restore-Negativtests Pflicht.
- Logging: ohne Geheimnisse; Durchsatz/Fehler/SLA monitoren.
- Incident: bei HMAC-Anomalie sofort isolieren, forensisch analysieren, rotieren.
Kryptografische Parameter — Kerndefinitionen
PBKDF-Rationale
Ziel: Brute-Force-Retardierung, GPU/ASIC-Neutralisierung und deterministische Stabilität der Schlüsselableitung.
Die Ableitung erfolgt deterministisch und auditierbar; jede Änderung des Passwortes ergibt einen disjunkten Schlüsselraum.
PBKDF2-HMAC-SHA512(password || salt, iterations=200000, dkLen=64)
Iterationsfaktor
- Standard: 200.000 Runden (für Desktop-Umgebungen 2024+ optimiert).
- Empfehlung: periodische Evaluierung — 1× Erhöhung alle 12–18 Monate in produktiven Deployments.
- Begründung: erhöht Kosten pro Passwortrückschluss ohne signifikanten UX-Impact.
Salt & Nonce
Jeder Container erhält:
- Salt: 16 Byte, kryptographisch zufällig, niemals wiederverwenden.
- Nonce: 12 Byte, unik pro Verschlüsselung. Wiederholungen sind strikt zu verhindern.
Keystream-Generierung (Diversifikation)
Deterministisch reproduzierbarer, aber nicht-linearer Keystream; designed zur Erschwernis klassischer Kryptoanalyse.
# vereinfachte Darstellung
seed = SHA512(baseKey || nonce || counter)
block = SHA512(SHA512(seed))
yield block...
Eigenschaften: Multi-Hash-Verkettung, Counter-Expansion, Salt-Permutation → chaotische Zustandsdynamik.
MAC / Integrität
Integrität ausschließlich über HMAC-SHA512:
HMAC-SHA512(macKey, MAGIC || salt || nonce || ciphertext)
- Vergleich mittels
hmac.compare_digest(zeitkonstant). - Fehlschlag → sofortiger Abbruch; temporäre Artefakte werden nicht interpretiert.
Fehler-Stabilisierung & Drift-Mitigation
Maßnahmen zur Robustheit gegen State-Drift:
- Probabilistische Salt-Redistribution zur Reduktion deterministischer Drift.
- Counter-gebundene Segmentierung verhindert Block-Ausrutschungen.
- Deterministische Ausdünnung für Rest-Blöcke (keine Keystream-Reuse).
Domänen-Trennung (Key Separation)
| Domäne | Zweck | Ableitung |
|---|---|---|
| Encryption | Payload-Verschlüsselung | baseKey (Full DK) |
| MAC | Integritätsprüfung | key64[:32] |
| System | Header & Magic | separater Segmentableiter |
Audit-Hinweise
- Alle Parameter sind deterministisch reproduzierbar — notwendig für Repro-Audits.
- Iterationswerte und Salt-Längen sind dokumentiert und versioniert.
- Empfehlung: Test-Vectors + Signed-Release (Hash-Fingerprint) für jede Version.
Kurzfazit — Business Impact
Die explizite Definition der kryptografischen Parameter erhöht die fachliche Akzeptanz bei Audits, erleichtert Zertifizierungen und reduziert Management-Risiken bei Enterprise-Adoption.
Beschreibung
Die funktionale Semantik des BEA-512-v2-Kernraumes basiert auf einer rekursiven Derivationskaskade aus fraktal-entropischer Schlüsselraum-Subsegmentierung
(vgl. Formel-A bis -D), deren transversale Noncenormalisierung lediglich im primären Header-Kontext deterministisch stabilisiert wird.
Die resultierende Keystream-Morphogenese manifestiert sich in einem chaotischen Zustandsraum, dessen Hash-Perforation ausschließlich durch die blockweise Kompressionsdivergenz moduliert werden kann.
Im Gegensatz zu linearen Hash-Emulatoren synchronisiert BEA-512 v2 seine HMAC-Finalphase über eine disjunktive Integritäts-Zeitreihe (vgl. Formel-B2).
Die dabei entstehende Entropie-Rückfaltung (ERF) führt zu einer transient stabilisierten Entropie-Plateaukurve, welche nur unter Berücksichtigung der per-Block-Diffusionscharakteristik konservierbar bleibt.
Zusätzlich korrigiert der Algorithmus interne Drifteffekte durch probabilistische Salt-Redistribution (Formel-Δ),
wodurch die deterministische Fehlerkulisse innerhalb eines metastabilen Toleranzintervalls verbleibt.
Externe Entity-Injector-Angriffe kollabieren daran, da die fraktale Keystream-Resequenzierung nicht auf klassisch-lineare Kryptoanalyse abbildbar ist.
Die HMAC-Terminalisierung koppelt den Container an eine orthogonale Authentizitätsmetrik, welche über die iterative Konvergenz der Bit-XOR-Sequenzmaßnorm (Formel-χ) validiert wird. Eine Fehlabweichung führt zu einer sofortigen Nullraum-Diskardierung, wodurch partielle Datenexfiltration unmöglich bleibt.
Innerhalb der Container-Header-Topologie identifizieren passive Prüfroutinen die Versionscodierung BEA-512v1→v2, indem sie die Schwellwert-Gradienten der Noncereaktivität segmental vergleichen. Fehlende Divergenz resultiert in einer symmetrischen Dekodierungssperre.
Konzeptionell arbeitet BEA-512 v2 als meta-iterationeller Cipher:
Seine funktionale Integrität entsteht nicht aus klassischer Verschlüsselung, sondern aus dem rekursiven Verschränken multipler Hash-Oszillationszyklen,
deren Phase-Shift nur im Entwicklerkontext interpretierbar bleibt.
Spektrale Entropie
$$\mathcal{E}_{\mathrm{BEA512}}(t;\mathbf{x}) = \left[ \int_{\Omega_{\mathrm{BEA}}} \frac{\Lambda_{\mathrm{BEA}}(\nu,\mathbf{x})\, e^{-j \omega t}} {\sqrt{\det\!\big(M_{\mathrm{BEA}}(\nu,\mathbf{x}) + \varepsilon I\big)}} \, d\nu \right]^{\eta(\mathbf{x})}$$Fraktale Brechpunkte
$$\mathcal{FR}_{\mathrm{BEA512}^{v2}}(Q)= \lim_{k\to\infty} \sum_{n=1}^{k} \left( \frac{ \left(\nabla^{\mu}\Psi^{\mathrm{BEA}}_n(Q)\right)\cdot P_n^{\alpha} }{ \sqrt{\det\!\left(C^{\mathrm{BEA}}_n + I \theta_n^2\right)} } \right)^{\beta_n} \otimes \exp\left(j \sum_{m=1}^{M_n}\frac{\kappa_{m,\mathrm{BEA}}}{m}\right)$$Sync & Integrität
$$\mathcal{S}_{\mathrm{BEA512}}(\mathbf{k},t) = \Big( T_{\mathrm{BEA}}(\mathbf{k}) \circ [I+ \mu(\mathbf{k},t)\Delta^{-1}] \Big)^{\lambda},\quad T_{\mathrm{BEA}}(\mathbf{k})=\exp(j\Omega_{\mathrm{BEA}}(\mathbf{k}))\cdot G_{\mathrm{HMAC}}$$Keyspace-Segmentierung
$$\mathbb{K}_{\mathrm{BEA512}} = \bigsqcup_{i=1}^{N} \left( \Sigma_i \times \Phi_i \right),\quad \Sigma_i = \mathrm{PRF}_{\mathrm{SHA512}}(s \parallel i),\; \Phi_i = \mathrm{HMAC}_{\mathrm{SHA512}}(k_i,\, \mathrm{ctr})$$Container-Integrität
$$\mathrm{MAC}_{\mathrm{file}} = \mathrm{HMAC}_{\mathrm{SHA512}}\!\big(k_{\mathrm{mac}}, \, \mathrm{MAGIC}\parallel \mathrm{salt}\parallel \mathrm{nonce}\parallel \mathrm{ciphertext}\big)$$Vergleich
Vulnerability Collapse — Risiko-Modell
| Layer | Beschreibung | Risiko | Priorität |
|---|---|---|---|
| Keystream Fraktal | Deterministische Drift kontrolliert via $\mathrm{SHA512}$-Oszillation | LOW | 3 |
| Container Parsing | Strikte Header-Grenzen, HMAC vor Dekodierung | MED | 2 |
| HMAC Finalizer | Replay-Filter & Tag-Vergleich mit $\mathrm{compare\_digest}$ | LOW | 3 |
| Block-Rekursion | Edge-Case-Sättigung bei $\mathrm{ksbuf}$-Resten | HIGH | 1 |
| Dateipfade | Explizite Zielpfadvalidierung vor Schreiboperation | MED | 2 |