Perfect Forward Secrecy

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Perfect Forward Secrecy (PFS), auf deutsch etwa perfekte vorwärts gerichtete Geheimhaltung, ist in der Kryptographie eine Eigenschaft bestimmter Schlüsselaustauschprotokolle. Schlüsselaustauschprotokolle verwenden zuvor ausgetauschte Langzeitschlüssel, um für jede zu verschlüsselnde Sitzung einen neuen geheimen Sitzungsschlüssel zu vereinbaren. Ein Protokoll hat Perfect Forward Secrecy, wenn die verwendeten Sitzungsschlüssel nach der Beendigung der Sitzung nicht mehr aus den geheimen Langzeitschlüsseln rekonstruiert werden können. Damit kann eine aufgezeichnete verschlüsselte Kommunikation auch bei Kenntnis des Langzeitschlüssels nicht nachträglich entschlüsselt werden.[1] Gelegentlich wird diese Eigenschaft auch unter dem Schlagwort Folgenlosigkeit behandelt, da ein späteres Aufdecken des Langzeitschlüssels folgenlos für die Sicherheit aller früheren Sitzungen bleibt. Diese Eigenschaft betont auch die alternative englische Bezeichnung break-backward protection.

Hintergrund[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Prinzipiell kann jeder Schlüssel aufgedeckt werden – entweder durch aufwändige Analyseverfahren oder durch Ausspähung, Diebstahl, Bestechung, Erpressung oder Nachlässigkeit des Eigentümers. Aus diesem Grund werden Sitzungsschlüssel verwendet, welche in kurzen Abständen neu ausgehandelt werden. Ein Angreifer, dem ein derartiger Sitzungsschlüssel bekannt wird, kann deshalb nur einen Teil der Daten entschlüsseln.

Allerdings sind sämtliche Sitzungsschlüssel der Gefahr ausgesetzt, dass derjenige Langzeitschlüssel kompromittiert wird, der dafür verwendet wird, die Sitzungsschlüssel selbst gesichert zu übertragen. Durch die Kenntnis dieses Langzeitschlüssels könnte ein möglicher Angreifer sämtlichen Datenverkehr entschlüsseln, insbesondere auch die Übertragung der Sitzungsschlüssel und somit Zugriff auf den gesamten früheren Datenverkehr erhalten.

Dies wird durch Perfect Forward Secrecy unterbunden. Ein möglicher Angreifer kann trotz Kenntnis des Langzeitschlüssels keinerlei Rückschlüsse auf die ausgehandelten Sitzungsschlüssel ziehen. Bei TLS wird dies dadurch erreicht, dass der Langzeitschlüssel zu einem Signaturverfahren gehört und nur benutzt wird, um Kurzzeitschlüssel zu signieren. Mit diesen wird jeweils durch einen Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch ein Sitzungsschlüssel ausgehandelt. Wird ein Server kompromittiert, erfährt der Angreifer nur den langfristigen Signaturschlüssel und die Sitzungsschlüssel gerade aktiver Verbindungen. Die Sitzungsschlüssel zurückliegender Verbindungen sind bereits gelöscht und lassen sich nicht mehr rekonstruieren.

Praxis[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei den heutigen Standardverfahren, bei denen zusammen mit symmetrischen Sitzungsschlüsseln (session key) auch asymmetrische Master-Keys eingesetzt werden, müssen auch diese sehr viel langlebigeren Hauptschlüssel (master keys) eines Kommunikationskanals PFS-fähig sein. Die Kenntnis eines oder beider privaten Schlüssel der Kommunikationsendpunkte darf Angreifern das Aufdecken der Sitzungsschlüssel nicht erleichtern.

Ein Nachteil von Folgenlosigkeit ist der deutlich höhere Aufwand zur Generierung von Sitzungsschlüsseln. Aus diesem Grunde kann es bei manchen Verschlüsselungsverfahren (z. B. IPsec) deaktiviert werden.

Im Oktober 2013 empfahl das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) TLS 1.2 in Verbindung mit Perfect Forward Secrecy als Mindeststandard für Behörden.[2]

Von den großen internationalen IT-Unternehmen war Google das erste, das den Standard unterstützte. Mittlerweile wenden auch Facebook, YouTube und Freenet dieses Verfahren an.[3][4] Microsoft verwendet den PFS-Standard seit Mitte 2014 für die HTTPS-geschützte Kommunikation zwischen Clients und den Servern von Outlook.com, Microsoft OneDrive und Office 365.[5] Auch die Wikimedia Foundation unterstützt seit Juli 2014 für alle durch sie gehosteten Wikis den Standard.[6]

Nach Angabe der Trustworthy Internet Movement vom Januar 2015 sind ca. 20,9 Prozent aller Webseiten, die eine TLS-Verschlüsselung nutzen, dazu konfiguriert, Cipher-Suiten zu verwenden, die Perfect Forward Secrecy mit modernen Browsern unterstützen.[7]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Naganand Doraswamy, Dan Harkins: IPSec. The New Security Standard for the Internet, Intranets, and Virtual Private Networks. 2nd Edition. Prentice Hall PTR, Upper Saddle River NJ 2003, ISBN 0-13-046189-X.

Normen und Standards[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1.  Alfred J. Menezes, Paul C. van Oorschot, Scott A. Vanstone: Handbook of Applied Cryptography. CRC Press, 1996, Definition 12.16, S. 496 (http://cacr.uwaterloo.ca/hac/about/chap12.pdf).
  2. Christian Kirsch: BSI will TLS 1.2 als Mindeststandard für den Bund – heise Security. In: Heise. 8. Oktober 2013, abgerufen am 22. Oktober 2015.
  3. Die bessere Verschlüsselung, Artikel von Christiane Schulzki-Haddouti in Zeit online vom 3. September 2013
  4. Informationen zu den E-Mailprodukten (Karteikarte „Sicherheit“) freenet.de
  5. Advancing our encryption and transparency (Memento vom 2. Juli 2014 im Internet Archive), Artikel von Matt Thomlinson in Microsoft TechNet vom 1. Juli 2014
  6. Tech/News/2014/27, Wikimedia
  7. SSL Pulse. 7. Januar 2015. Abgerufen am 10. Januar 2015.