STP052: TLS im Detail

Schlüsseltechnologie

Wir steigern den Schwierigkeitsgrad. In dieser Episode wird der Stoff der vorherigen Folgen abgefragt. Dafür können wir dann aber auch die Folge in einer Stunde abfeiern – oder zumindest den ersten Teil.

Shownotes

• Rückbezug zu STP048: Transportverschlüsselung vs. Ende-zu-Ende-Verschlüsselung

  • Ende-zu-Ende-Verschlüsselung: zwischen den Endpunkten einer Kommunikation (z.B. im Messenger zwischen Alice und Bob)
  • Transport-Verschlüsselung: entlang eines einzelnen Schrittes des Kommunikationsweges (z.B. im Messenger einmal zwischen Alice und dem Server, und dann einmal zwischen dem Server und Bob)
  • heute reden wir über Transport-Verschlüsselung

• Transport Layer Security (Sicherheit auf der Transportschicht): "ein Verschlüsselungsprotokoll zur sicheren Datenübertragung im Internet"

  • nicht selbst ein vollständiges Protokoll, sondern ein Fundament, dass andere Protokolle als Nutzlast trägt (vgl. STP005: Netzwerkschichten-Modell)
  • Geschichte von TLS: 1994 erste stabile Version als Teil des Netscape-Browsers (unter dem Namen SSL); in den 90ern in schneller Abfolge neue Versionen, seitdem nach Bedarf in unregelmäßigen Abständen; aktuell TLS 1.3 (und 1.2 ist auch hinreichend okay)
  • wir beschreiben jetzt die Struktur des TLS-Protokolls; hierfür sind als notwendiges Vorwissen STP043 (Kryptografische Primitiven) und STP048 (Vertrauen) erforderlich

• TLS Record: zweite und einfachere Phase der Verbindung

  • einfach eine symmetrische Verschlüsselung, um die Nutzdaten einzupacken
  • offensichtliches Problem: Wo kommt der symmetrische Schlüssel her?
  • das klingt nach einem Job für asymmetrische Verschlüsselung

• TLS Handshake: initiale Aushandlungsphase zu Beginn der Verbindung

  • erste Aufgabe: Aushandlung eines symmetrischen Schlüssels -> Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (siehe STP Live)
  • zweite Aufgabe: Überprüfung der Identität der Gegenstelle -> digitale Zertifikate (siehe STP048)
  • beide Aufgaben müssen miteinander verbunden werden -> drei (teils überlappende) Phasen
  • Phase 1: Berechnung eines initialen symmetrischen Schlüssels mit Diffie-Hellman, damit Verschlüsselung von Phase 2 und 3
  • Phase 2: Validierung des Server-Zertifikates durch den Client und ggf. des Client-Zertifikates durch den Server
  • Phase 3: Client würfelt den finalen symmetrischen Schlüssel und überträgt diesen verschlüsselt mit dem öffentlichen Schlüssel des Server-Zertifikates

• Warum zwei Schlüssel?

  • die Art und Weise der Übertragung des finalen Schlüssels stellt sicher, dass der Server den privaten Schlüssel kontrolliert
  • der Handshake-Schlüssel aus Phase 1 stellt sicher, dass auch bei nachträglicher Kompromittierung des privaten Schlüssels des Servers eine mitgeschnittene Verbindung nicht geknackt werden kann (Perfect Forward Secrecy/Perfekte Vorwärts-Geheimhaltung)

• eine wesentliche Eigenschaft von TLS: Kryptoagilität

  • TLS ist erstmal nur eine Grundstruktur
  • konkrete kryptografische Primitiven sind bis zu einem gewissen Grad gegeneinander austauschbar
  • im Laufe der Zeit Hinzufügung neuentwickelter Primitiven und Abschaffung alter Primitiven
  • Handshake enthält eine Verhandlung, in der Client und Server sich über die zu verwendenen Primitiven handelseinig werden

• Im Gespräch erwähnt:

  • ARP(Address Resolution Protocol) erklärt im RFC-Podcast