Kryptografie/Chiffrier Suits: Unterschied zwischen den Versionen

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== Overview ==
== Chiffrier Suits ==
; Background information
; Sammlung von Kryptografieverfahren
* On why chapter [https://bettercrypto.org/#practicalsettings [practicalsettings]] recommended ''cipher string B''.
* We start off by explaining the structure of cipher strings in section [https://bettercrypto.org/#architecture [architecture]] (architecture) and define PFS in [https://bettercrypto.org/#pfs [pfs]].
* Next we present ''Cipher String A'' and ''Cipher String B'' in section [https://bettercrypto.org/#recommendedciphers Recommended cipher suites].


; Cipher strings
=== Komponenten ===
* In theory, the reader should now be able to construct his or her own cipher string.
; Standardisierte Algorithmen
* However, the question why certain settings were chosen still remains.
* Schlüsselaustausch
* To answer this part, we need to look at recommended keylengths, problems in specific algorithms and hash functions and other cryptographic parameters.
* Kryptografiealgorithmen (Chiffren)
* As mentioned initially in section [https://bettercrypto.org/#relatedPublications [relatedPublications]], the ENISA ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ENISA2013 ENISA and Vincent Rijmen, Nigel P. Smart, Bogdan warinschi, Gaven Watson, 2013]), ECRYPT 2 ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ii2011ecrypt II & SYM, 2012]) and BSI ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-TR02102 für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), 2018]) reports go much more into these topics and should be consulted in addition.
* Algorithmus für Nachrichtenauthentifizierungscodes (MAC)
* Authentifizierung 
* Authentifizierte Kryptografie mit zugehörigen Daten (AEAD)


; Issues
=== Aufbau einer Chiffrierzeichenfolge ===
* random number generators (section [https://bettercrypto.org/#rngs Random Number Generators]),
{| class="wikitable"
* keylengths (section [https://bettercrypto.org/#keylengths Keylengths]),
|-
* ECC (section [https://bettercrypto.org/#EllipticCurveCryptography A note on Elliptic Curve Cryptography]), a note of warning on SHA-1 (section [https://bettercrypto.org/#sha A note on SHA-1])
| DHE
* Diffie Hellman key exchanges (section [https://bettercrypto.org/#dh A note on Diffie Hellman Key Exchanges]).
| RSA
| AES256
| SHA256
|}


; All of this is important in understanding why certain choices were made for ''Cipher String A and B''
=== Nomenklatur ===
* However, for most system administrators, the question of compatibility is one of the most pressing ones.
; Benennungsschemata für Chiffrezeichenfolgen
* Having the freedom to be compatible with any client (even running on outdated operating systems) of course, reduces the security of our cipher strings.
* IANA-Namen
* We address these topics in section [https://bettercrypto.org/#compatibility TODO].
* OpenSSL-Namen
* All these sections will allow a system administrator to balance his or her needs for strong encryption with usability and compatibility.


; Issues in
=== Forward Secrecy ===
* PKIs (section [https://bettercrypto.org/#pkis Public Key Infrastructures]),  
; Vertraulichkeit auch dann gewährleisten, wenn der Serverschlüssel kompromittiert wurde
* Certificate Authorities and on
* hardening a PKI
* Note that these last few topics deserve a book on their own.
* Hence this guide can only mention a few current topics in this area.


== Cipher suites ==
{{:Perfect Forward Secrecy}}


=== Architectural overview ===
== Cipher Strings ==
==== Terms ====
; Wann sollten welche Einstellungen gewählt werden?
; Cipher suite
* Schlüssellängen
A cipher suite is a standardized collection that provides authenticated encryption schemes
* Algorithmen
* key exchange algorithms
* Hash-Funktionen
* encryption algorithms (ciphers) and
* Andere kryptografische Parameter
* Message authentication codes (MAC) algorithm


; It consists of the following components:
; Entscheidungen
# Key exchange protocol 
# Sicherheit der Kommunikation
# Authentication 
# Hohen Sicherheit der Cipher-Suite bei
# Cipher
#* Ausschluss einiger Benutzer
# Message authentication code (MAC) 
#* Unterstützung möglichst vieler Benutzer
# Authenticated Encryption with Associated Data (AEAD) 
 
; Composition of a typical cipher string
+-----+  +-----+  +--------+  +--------+
| DHE +--+ RSA +--+ AES256 +--+ SHA256 +
+-----+  +-----+  +--------+  +--------+


; Nomenclature
; Qualys SSL Labs
* There are two common naming schemes for cipher strings
Werkzeug zum Test der Einrichtung und Kompatibilität des Webservers
* IANA names (see appendix [https://bettercrypto.org/#links Links]) and
: https://www.ssllabs.com
* the more well known OpenSSL names


In this document we will always use OpenSSL names unless a specific service uses IANA names.
; Achtung
: '''Hier gewählte Einstellungen sind nur beispielhaft und MÜSSEN angepasst werden!'''


=== Forward Secrecy ===
; Chiffriersuiten auszuwählen und überprüfen
Forward Secrecy or Perfect Forward Secrecy is a property of a cipher suite that ensures confidentiality even if the server key has been compromised.
* Eigenen Chiffriersuiten auszuwählen und überprüfen
* Thus if traffic has been recorded it can not be decrypted even if an adversary has got hold of the server key.
* basierend auf den Anweisungen im Abschnitt [[https://bettercrypto.org/#ChoosingYourOwnCipherSuites ChoosingYourOwnCipherSuites]]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Forward_secrecy Forward secrecy] (Wikipedia)
* [https://www.eff.org/deeplinks/2013/08/pushing-perfect-forward-secrecy-important-web-privacy-protection Pushing for Perfect Forward Secrecy, an Important Web Privacy Protection] (EFF)
* [https://news.netcraft.com/archives/2013/06/25/ssl-intercepted-today-decrypted-tomorrow.html SSL: Intercepted today, decrypted tomorrow] (Netcraft)


=== Recommended cipher suites ===
=== Starke Chiffren ===
; Starken Chiffriersuiten = Weniger Clients


== Recommended cipher suites ==
; Umgebung
In principle system administrators who want to improve their communication security have to make a difficult decision between effectively locking out some users and keeping high cipher suite security while supporting as many users as possible.
* Lokales Netzwerk
* The web-site [https://www.ssllabs.com/ Qualys SSL Labs] gives administrators and security engineers a tool to test their setup and compare compatibility with clients.
* Einheitliche Client-Infrastruktur
* The authors made use of ssllabs.com to arrive at a set of cipher suites which we will recommend throughout this document.
* Maschine-zu-Maschine-Kommunikation


; Caution
; Cipher suites
* these settings can only represent a subjective choice of the authors at the time of writing.
* It might be a wise choice to select your own and review cipher suites based on the instructions in section [https://bettercrypto.org/#ChoosingYourOwnCipherSuites [ChoosingYourOwnCipherSuites]].
 
=== Configuration A: Strong ciphers, fewer clients ===
At the time of writing, our recommendation is to use the following set of strong cipher suites which may be useful in an environment where one does not depend on many, different clients and where compatibility is not a big issue.
* An example of such an environment might be machine-to-machine communication or corporate deployments where software that is to be used can be defined without restrictions.
 
; We arrived at this set of cipher suites by selecting
* TLS 1.2
* TLS 1.2
* Perfect forward secrecy / ephemeral Diffie Hellman
* Perfect forward secrecy / ephemeral Diffie Hellman
* strong MACs (SHA-2) or
* strong MACs (SHA-2) or
* GCM as Authenticated Encryption scheme
* GCM as Authenticated Encryption scheme
This results in the OpenSSL string: <tt>EDH+aRSA+AES256:EECDH+aRSA+AES256:!SSLv3</tt>
 
; OpenSSL string
: <tt>EDH+aRSA+AES256:EECDH+aRSA+AES256:!SSLv3</tt>


; Configuration A ciphers
; Configuration A ciphers
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; Compatibility
; Compatibility
: At the time of this writing only Win 7 and Win 8.1 crypto stack, OpenSSL >= 1.0.1e, Safari 6 / iOS 6.0.1 and Safari 7 / OS X 10.9 are covered by that cipher string.
Zeitweise waren von diesem Cipher String nur abgedeckt
* Win 7  
* Win 8.1 Crypto Stack,  
* OpenSSL >= 1.0.1e,  
* Safari 6 / iOS 6.0.1 und Safari 7 / OS X 10.9
 
=== Schwächere Chiffren ===
; Schwächere Chiffren = bessere Kompatibilität
* Zum Beispiel gibt es bekannte Schwachstellen für die SHA-1-Hash-Funktion, die in diesem Satz enthalten ist.  
 
; Vorteil
* bessere Kompatibilität mit einer breiten Palette von Clients
* geringere Rechenlast für die Bereitstellungshardware


=== Configuration B: Weaker ciphers but better compatibility ===
; Nachteil
In this section we propose a slightly weaker set of cipher suites.
* For example, there are known weaknesses for the SHA-1 hash function that is included in this set.
* The advantage of this set of cipher suites is not only better compatibility with a broad range of clients, but also less computational workload on the provisioning hardware.


'''All examples in this publication use Configuration B'''.
; Cipher Suites
We arrived at this set of cipher suites by selecting:* TLS 1.2, TLS 1.1, TLS 1.0
* TLS 1.2
* allowing SHA-1 (see the comments on SHA-1 in section [https://bettercrypto.org/#SHA [SHA]])
* TLS 1.1
* TLS 1.0
* Erlauben von '''[[SHA-1]]'''


This results in the OpenSSL string:
; OpenSSL-Zeichenkette
  EDH+CAMELLIA:EDH+aRSA:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH:+CAMELLIA256:+AES256:+CAMELLIA128:+AES128:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:!ECDSA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA'
  EDH+CAMELLIA:EDH+aRSA:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH:+CAMELLIA256:+AES256:+CAMELLIA128:+AES128:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:!ECDSA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA'


; Configuration B ciphers
; Konfiguration B-Chiffren
 
{| class="wikitable sortable options"
{| class="wikitable sortable options"
! align=center| ID
! align=center| ID
Zeile 304: Zeile 296:
|}
|}


;Compatibility
;Kompatibilität
: Note that these cipher suites will not work with Windows XP’s crypto stack (e.g. IE, Outlook),
: Beachten Sie, dass diese Cipher Suites nicht mit dem Crypto Stack von Windows XP funktionieren (z.&nbsp;B.&nbsp;IE, Outlook),


; Explanation
; Erläuterung
: For a detailed explanation of the cipher suites chosen, please see [https://bettercrypto.org/#ChoosingYourOwnCipherSuites [ChoosingYourOwnCipherSuites]].  
: Für eine ausführliche Erklärung der gewählten Chiffriersuiten siehe [[https://bettercrypto.org/#ChoosingYourOwnCipherSuites ChoosingYourOwnCipherSuites]].  
* In short, finding a single perfect cipher string is practically impossible and there must be a tradeoff between compatibility and security.  
* Kurz gesagt, es ist praktisch unmöglich, eine einzige perfekte Chiffrierkette zu finden, und es muss ein Kompromiss zwischen Kompatibilität und Sicherheit gefunden werden.  
* On the one hand there are mandatory and optional ciphers defined in a few RFCs, on the other hand there are clients and servers only implementing subsets of the specification.
* Auf der einen Seite gibt es obligatorische und optionale Chiffren, die in einigen RFCs definiert sind, auf der anderen Seite gibt es Clients und Server, die nur Teilmengen der Spezifikation implementieren.
: Straightforwardly, the authors wanted strong ciphers, forward secrecy [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_25 25]] and the best client compatibility possible while still ensuring a cipher string that can be used on legacy installations (e.g. OpenSSL 0.9.8).
: Die Autoren wollten starke Chiffren, vorwärts gerichtete Geheimhaltung [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_25 25]] und die bestmögliche Kompatibilität mit den Clients, während sie gleichzeitig einen Chiffrierstring sicherstellen wollten, der auf älteren Installationen (z.&nbsp;B.&nbsp;OpenSSL 0.9.8) verwendet werden kann.


; out of the box
; Out of the box
Our recommended cipher strings are meant to be used via copy and paste and need to work "out of the box".
Die von uns empfohlenen Chiffrierzeichenfolgen sind für die Verwendung durch Kopieren und Einfügen gedacht und müssen "out of the box" funktionieren.
* TLSv1.2 is preferred over TLSv1.0 (while still providing a useable cipher string for TLSv1.0 servers).
* TLSv1.2 wird gegenüber TLSv1.0 bevorzugt (und bietet dennoch eine brauchbare Chiffrierkette für TLSv1.0-Server).
* AES256 and CAMELLIA256 count as very strong ciphers at the moment.
* AES256 und CAMELLIA256 gelten derzeit als sehr starke Kryptografieen.
* AES128 and CAMELLIA128 count as strong ciphers at the moment
* AES128 und CAMELLIA128 gelten derzeit als starke Kryptografieen.
* DHE or ECDHE for forward secrecy
* DHE oder ECDHE für Vorwärtsgeheimnis
* RSA as this will fit most of today’s setups
* RSA, da dies für die meisten heutigen Konfigurationen geeignet ist
* AES256-SHA as a last resort: with this cipher at the end, even server systems with very old OpenSSL versions will work out of the box (version 0.9.8 for example does not provide support for ECC and TLSv1.1 or above).  
* AES256-SHA als letzter Ausweg: Mit dieser Chiffre am Ende funktionieren sogar Serversysteme mit sehr alten OpenSSL-Versionen (Version 0.9.8 bietet zum Beispiel keine Unterstützung für ECC und TLSv1.1 oder höher).  
* Note however that this cipher suite will not provide forward secrecy.  
* Beachten Sie jedoch, dass diese Cipher-Suite keine Vorwärtsverschlüsselung bietet.  
* It is meant to provide the same client coverage(eg.  
* Sie soll die gleiche Client-Abdeckung bieten (z.&nbsp;B.&nbsp;Unterstützung der Microsoft Krypto-Bibliotheken) auf älteren Systemen.
* support Microsoft crypto libraries) on legacy setups.


== Random Number Generators ==
== Weblinks ==
[[Random Number Generator]]
# https://bettercrypto.org


== Keylengths ==
; ENISA-Berichte
On the choice between AES256 and AES128: I would never consider
Gehen viel mehr auf diese Themen ein und sollten zusätzlich konsultiert werden
using AES256, just like I don't wear a helmet when I sit inside my car.
* [https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ENISA2013 ENISA und Vincent Rijmen, Nigel P. Smart, Bogdan warinschi, Gaven Watson, 2013]
* It's
* ECRYPT 2 ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ii2011ecrypt II & SYM, 2012])  
too much bother for the epsilon improvement in security.
* BSI ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-TR02102 für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), 2018])
Recommendations on keylengths need to be adapted regularly.
* Since this document first of all is static and second of all, does not consider itself to be authoritative on keylengths, we would rather refer to existing publications and websites.
* Recommending a safe key length is a hit-and-miss issue.
Furthermore, when choosing an encryption algorithm and key length, the designer/sysadmin always needs to consider the value of the information and how long it must be protected.
* In other words: consider the number of years the data needs to stay confidential.
The [http://www.ecrypt.eu.org/ecrypt2/documents.html ECRYPT II publication] gives a fascinating overview of strengths of symmetric keys in chapter 5 and chapter 7.
* Summarizing ECRYPT II, we recommend 128 bit of key strength for symmetric keys.  
* In ECRYPT II, this is considered safe for security level 7, long term protection.
In the same ECRYPT II publication you can find a practical comparison of key size equivalence between symmetric key sizes and RSA, discrete log (DLOG) and EC keylengths.
* ECRYPT II arrives at the interesting conclusion that for an equivalence of 128 bit symmetric size, you will need to use an 3248 bit RSA key&nbsp;([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ii2011ecrypt II & SYM, 2012]).
There are a couple of other studies comparing keylengths and their respective strengths.
* The website [https://www.keylength.com/ https://www.keylength.com/] compares these papers and offers a good overview of approximations for key lengths based on recommendations by different standardization bodies and academic publications.
* Figure #fig:keylengths.com[1] shows a typical comparison of keylengths on this web site.
[[Image:Bild12.png|top|alt="Screenshot for 128 bit symmetric key size equivalents"]]


=== Summary ===
; Themen
For asymmetric public-key cryptography we consider any key length below 3248 bits to be deprecated at the time of this writing (for long term protection).
* [[Zufallszahlengeneratoren]]
For elliptic curve cryptography we consider key lengths below 256 bits to be inadequate for long term protection.
* [[Keylängen]]
For symmetric algorithms we consider anything below 128 bits to be inadequate for long term protection.
* ECC (Abschnitt [https://bettercrypto.org/#EllipticCurveCryptography A note on Elliptic Curve Cryptography]), ein Warnhinweis zu SHA-1 (Abschnitt [https://bettercrypto.org/#sha A note on SHA-1])
* Diffie-Hellman (Abschnitt [https://bettercrypto.org/#dh A note on Diffie Hellman Key Exchanges]).  


=== Special remark on 3DES: ===
; All dies ist wichtig, um zu verstehen, warum bestimmte Entscheidungen für ''Cipher String A und B'' getroffen wurden
We want to note that 3DES theoretically has 168 bits of security, however based on the NIST Special Publication 800-57 [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_26 26]].
* Für die meisten Systemadministratoren ist jedoch die Frage der Kompatibilität eine der dringendsten.
Due to several [https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_DES#Security security problems] the effective key length should be considered 80 bits.  
* Die Freiheit, mit jedem beliebigen Client kompatibel zu sein (auch mit veralteten Betriebssystemen), verringert natürlich die Sicherheit unserer Chiffrierzeichenfolgen.  
* The NIST [https://csrc.nist.gov/news/2017/update-to-current-use-and-deprecation-of-tdea recommends] not to use 3DES any more and to migrate to AES as soon as possible.
* Wir behandeln diese Themen im Abschnitt [https://bettercrypto.org/#compatibility TODO].  
* Alle diese Abschnitte ermöglichen es einem Systemadministrator, seine oder ihre Bedürfnisse nach starker Kryptografie mit Benutzerfreundlichkeit und Kompatibilität in Einklang zu bringen.


== A note on Elliptic Curve Cryptography ==
; Themen
Everyone knows what a curve is, until he has studied enough
* [[PKI|Public Key Infrastructures]]
mathematics to become confused through the countless number
of possible exceptions.
Elliptic Curve Cryptography (simply called ECC from now on) is a branch of cryptography that emerged in the mid-1980s.
* The security of the RSA algorithm is based on the assumption that factoring large numbers is infeasible.
* Likewise, the security of ECC, DH and DSA is based on the discrete logarithm problem ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-Wikipedia:Discrete i_wikipedia_Discrete logarithm_, 2013]).
* Finding the discrete logarithm of an elliptic curve from its public base point is thought to be infeasible.
* This is known as the Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem (ECDLP).
* ECC and the underlying mathematical foundation are not easy to understand - luckily, there have been some great introductions on the topic. [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_27 27]] [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_28 28]] [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_29 29]].
ECC provides for much stronger security with less computationally expensive operations in comparison to traditional asymmetric algorithms (See the Section [https://bettercrypto.org/#keylengths Keylengths]).
* The security of ECC relies on the elliptic curves and curve points chosen as parameters for the algorithm in question.
* Well before the NSA-leak scandal, there has been a lot of discussion regarding these parameters and their potential subversion.
* A part of the discussion involved recommended sets of curves and curve points chosen by different standardization bodies such as the National Institute of Standards and Technology (NIST) [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_30 30]] which were later widely implemented in most common crypto libraries.
* Those parameters came under question repeatedly from cryptographers ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-BL13 Bernstein & Lange, 2013]).
At the time of writing, there is ongoing research as to the security of various ECC parameters ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-DJBSC SafeCurves: choosing safe curves for elliptic-curve cryptography, 2013]).
* Most software configured to rely on ECC (be it client or server) is not able to promote or black-list certain curves.
* It is the hope of the authors that such functionality will be deployed widely soon.
* The authors of this paper include configurations and recommendations with and without ECC - the reader may choose to adopt those settings as he finds best suited to his environment.
* The authors will not make this decision for the reader.


; Warning
== Siehe auch ==
: One should get familiar with ECC, different curves and parameters if one chooses to adopt ECC configurations.
# [[3DES]]
* Since there is much discussion on the security of ECC, flawed settings might very well compromise the security of the entire system!
# [[Elliptische Kurven Kryptographie]]
 
# [[SHA-1]]
== A note on SHA-1 ==
# [[Diffie Hellman Key Exchanges]]
In the last years several weaknesses have been shown for SHA-1.
# [[Random Number Generator]]
* In particular, collisions on SHA-1 can be found using 263 operations, and recent results even indicate a lower complexity.
# [[Kryptografie/Schlüssellängen]]
* Therefore, ECRYPT II and NIST recommend against using SHA-1 for generating digital signatures and for other applications that require collision resistance.
# [[Public Key Infrastructure]]
* The use of SHA-1 in message authentication, e.g. HMAC, is not immediately threatened.
# [[TLS]]
We recommend using SHA-2 whenever available.
* Since SHA-2 is not supported by older versions of TLS, SHA-1 can be used for message authentication if a higher compatibility with a more diverse set of clients is needed.
Our configurations A and B reflect this.
* While configuration A does not include SHA-1, configuration B does and thus is more compatible with a wider range of clients.
 
== A note on Diffie Hellman Key Exchanges ==
A common question is which Diffie-Hellman (DH) parameters should be used for Diffie Hellman key-exchanges [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_31 31]].
* We follow the recommendations in ECRYPT II ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-ii2011ecrypt II & SYM, 2012]).
Where configurable, we recommend using the Diffie Hellman groups defined for IKE, specifically groups 14-18 (2048–8192 bit MODP) ([https://bettercrypto.org/#bibliography-default-rfc3526 Kivinen & Kojo, 2003]).
* These groups have been checked by many eyes and can be assumed to be secure.
For convenience, we provide these parameters as PEM files on our webserver [[https://bettercrypto.org/#_footnotedef_32 32]].
 
== Public Key Infrastructures ==
[[Public Key Infrastructure]]
 
== TLS and its support mechanisms ==
[[TLS]]
 
== Weblinks ==
# https://bettercrypto.org/


[[Kategorie:Verschlüsselung]]
[[Kategorie:Kryptografie/Algorithmus]]

Aktuelle Version vom 21. April 2024, 09:24 Uhr

Chiffrier Suits

Sammlung von Kryptografieverfahren

Komponenten

Standardisierte Algorithmen
  • Schlüsselaustausch
  • Kryptografiealgorithmen (Chiffren)
  • Algorithmus für Nachrichtenauthentifizierungscodes (MAC)
  • Authentifizierung
  • Authentifizierte Kryptografie mit zugehörigen Daten (AEAD)

Aufbau einer Chiffrierzeichenfolge

DHE RSA AES256 SHA256

Nomenklatur

Benennungsschemata für Chiffrezeichenfolgen
  • IANA-Namen
  • OpenSSL-Namen

Forward Secrecy

Vertraulichkeit auch dann gewährleisten, wenn der Serverschlüssel kompromittiert wurde

Perfect Forward Secrecy - Eigenschaft einer Kryptografie, die Vertraulichkeit auch dann zu gewährleistet, wenn der Serverschlüssel kompromittiert wurde

Beschreibung

Perfect Forward Secrecy (PFS) oder Forward Secrecy
  • perfekte vorwärts gerichtete Geheimhaltung
  • In der Kryptographie eine Eigenschaft bestimmter Schlüsselaustauschprotokolle
  • Eigenschaft einer Cipher Suite
  • Vertraulichkeit gewährleistet, wenn Serverschlüssel kompromittiert wurde
Aufgezeichneter Datenverkehr
  • kann nicht entschlüsselt werden
  • auch, falls ein Angreifer in den Besitz des Serverschlüssels gelangt ist
Ziel

Gemeinsamen Sitzungsschlüssel so vereinbaren

  • dass dieser von einem Dritten auch dann nicht rekonstruiert werden kann, wenn einer der beiden Langzeitschlüssel später einmal kompromittiert werden sollte
Folgenlosigkeit und break-backward protection
  • aufgezeichnete, verschlüsselte Kommunikation auch bei Kenntnis des Langzeitschlüssels nicht nachträglich entschlüsselt werden
  • 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

Prinzipiell kann jeder Schlüssel aufgedeckt werden
  • Aufwendige Analyseverfahren
  • Ausspähung
  • Diebstahl
  • Bestechung
  • Erpressung
  • Nachlässigkeit
  • Brute-Force
Sitzungsschlüssel
  • Deswegen werden Sitzungsschlüssel verwendet, die in kurzen Abständen immer wieder neu ausgehandelt werden
  • Ein Angreifer, dem ein derartiger Sitzungsschlüssel bekannt wird, kann deshalb nur den Teil der Kommunikation entschlüsseln, der mit diesem Sitzungsschlüssel verschlüsselt worden war.
Langzeitschlüssel
  • Allerdings sind sämtliche Sitzungsschlüssel der Gefahr ausgesetzt, dass derjenige Langzeitschlüssel kompromittiert wird, der für die gesicherte Übertragung der Sitzungsschlüssel verwendet wird.
  • 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.
Perfect Forward Secrecy

Dies wird durch Perfect Forward Secrecy unterbunden

  • Angreifer können 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 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

Standardverfahren

Bei den heutigen Standardverfahren, bei denen zusammen mit symmetrischen Sitzungsschlüsseln (session key) auch asymmetrische Master-Keys eingesetzt werden, müssen auch die sehr viel langlebigeren Hauptschlüssel (master keys) eines Kommunikationskanals PFS-fähig sein.

  • Die Kenntnis eines oder beider privater Schlüssel der Kommunikationsendpunkte darf Angreifern das Aufdecken der Sitzungsschlüssel nicht erleichtern.
Nachteil

Ein Nachteil von Perfect Forward Secrecy ist der deutlich höhere Aufwand zur Generierung von Sitzungsschlüsseln und die dadurch geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit.

  • Aus diesem Grunde kann es bei manchen Kryptografieverfahren (z. B. IPsec) deaktiviert werden.
Empfehlung

Im April 2019 empfahl das deutsche Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik in seinen Sicherheitsanforderungen für den Einsatz von TLS bei der Übertragung von Daten die Version TLS 1.2 oder TLS 1.3 in Kombination mit Perfect Forward Secrecy zu nutzen.

Unterstützung
  • Von den großen internationalen IT-Unternehmen war Google das Erste, das den Standard unterstützte.
  • Mittlerweile wenden auch Facebook, YouTube und andere dieses Verfahren an.
  • Nach Angabe des Trustworthy Internet Movement vom Januar 2015 waren damals ca. 20,9 Prozent aller Webseiten, die eine TLS-Kryptografie nutzen, dazu konfiguriert, Cipher Suites zu verwenden, die Perfect Forward Secrecy mit modernen Browsern unterstützten.

Dokumentation

RFC

  • RFC 2409, Beispiel bei The Internet Key Exchange (IKE)
  • RFC 2412, Beispiel bei IPsec
  • RFC 4650

Man-Page

Info-Pages

Siehe auch

Links

Projekt

Weblinks

  1. Netcraft: SSL: Intercepted today, decrypted tomorrow
  2. Vorwärtsgeheimnis (Wikipedia)
  3. Pushing for Perfect Forward Secrecy, an Important Web Privacy Protection (EFF)
  4. SSL: Heute abgefangen, morgen entschlüsselt (Netcraft)

Cipher Strings

Wann sollten welche Einstellungen gewählt werden?
  • Schlüssellängen
  • Algorithmen
  • Hash-Funktionen
  • Andere kryptografische Parameter
Entscheidungen
  1. Sicherheit der Kommunikation
  2. Hohen Sicherheit der Cipher-Suite bei
    • Ausschluss einiger Benutzer
    • Unterstützung möglichst vieler Benutzer
Qualys SSL Labs

Werkzeug zum Test der Einrichtung und Kompatibilität des Webservers

https://www.ssllabs.com
Achtung
Hier gewählte Einstellungen sind nur beispielhaft und MÜSSEN angepasst werden!
Chiffriersuiten auszuwählen und überprüfen

Starke Chiffren

Starken Chiffriersuiten = Weniger Clients
Umgebung
  • Lokales Netzwerk
  • Einheitliche Client-Infrastruktur
  • Maschine-zu-Maschine-Kommunikation
Cipher suites
  • TLS 1.2
  • Perfect forward secrecy / ephemeral Diffie Hellman
  • strong MACs (SHA-2) or
  • GCM as Authenticated Encryption scheme
OpenSSL string
EDH+aRSA+AES256:EECDH+aRSA+AES256:!SSLv3
Configuration A ciphers
ID OpenSSL Name Version KeyEx Auth Cipher MAC
0x009F DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 DH RSA AESGCM(256) AEAD
0x006B DHE-RSA-AES256-SHA256 TLSv1.2 DH RSA AES(256) (CBC) SHA256
0xC030 ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 ECDH RSA AESGCM(256) AEAD
0xC028 ECDHE-RSA-AES256-SHA384 TLSv1.2 ECDH RSA AES(256) (CBC) SHA384
Compatibility

Zeitweise waren von diesem Cipher String nur abgedeckt

  • Win 7
  • Win 8.1 Crypto Stack,
  • OpenSSL >= 1.0.1e,
  • Safari 6 / iOS 6.0.1 und Safari 7 / OS X 10.9

Schwächere Chiffren

Schwächere Chiffren = bessere Kompatibilität
  • Zum Beispiel gibt es bekannte Schwachstellen für die SHA-1-Hash-Funktion, die in diesem Satz enthalten ist.
Vorteil
  • bessere Kompatibilität mit einer breiten Palette von Clients
  • geringere Rechenlast für die Bereitstellungshardware
Nachteil
Cipher Suites
  • TLS 1.2
  • TLS 1.1
  • TLS 1.0
  • Erlauben von SHA-1
OpenSSL-Zeichenkette
EDH+CAMELLIA:EDH+aRSA:EECDH+aRSA+AESGCM:EECDH+aRSA+SHA384:EECDH+aRSA+SHA256:EECDH:+CAMELLIA256:+AES256:+CAMELLIA128:+AES128:+SSLv3:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!PSK:!SRP:!DSS:!RC4:!SEED:!ECDSA:CAMELLIA256-SHA:AES256-SHA:CAMELLIA128-SHA:AES128-SHA'
Konfiguration B-Chiffren
ID OpenSSL Name Version KeyEx Auth Cipher MAC
0x009F DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 DH RSA AESGCM(256) AEAD
0x006B DHE-RSA-AES256-SHA256 TLSv1.2 DH RSA AES(256) SHA256
0xC030 ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 TLSv1.2 ECDH RSA AESGCM(256) AEAD
0xC028 ECDHE-RSA-AES256-SHA384 TLSv1.2 ECDH RSA AES(256) SHA384
0x009E DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 DH RSA AESGCM(128) AEAD
0x0067 DHE-RSA-AES128-SHA256 TLSv1.2 DH RSA AES(128) SHA256
0xC02F ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256 TLSv1.2 ECDH RSA AESGCM(128) AEAD
0xC027 ECDHE-RSA-AES128-SHA256 TLSv1.2 ECDH RSA AES(128) SHA256
0x0088 DHE-RSA-CAMELLIA256-SHA SSLv3 DH RSA Camellia(256) SHA1
0x0039 DHE-RSA-AES256-SHA SSLv3 DH RSA AES(256) SHA1
0xC014 ECDHE-RSA-AES256-SHA SSLv3 ECDH RSA AES(256) SHA1
0x0045 DHE-RSA-CAMELLIA128-SHA SSLv3 DH RSA Camellia(128) SHA1
0x0033 DHE-RSA-AES128-SHA SSLv3 DH RSA AES(128) SHA1
0xC013 ECDHE-RSA-AES128-SHA SSLv3 ECDH RSA AES(128) SHA1
0x0084 CAMELLIA256-SHA SSLv3 RSA RSA Camellia(256) SHA1
0x0035 AES256-SHA SSLv3 RSA RSA AES(256) SHA1
0x0041 CAMELLIA128-SHA SSLv3 RSA RSA Camellia(128) SHA1
0x002F AES128-SHA SSLv3 RSA RSA AES(128) SHA1
Kompatibilität
Beachten Sie, dass diese Cipher Suites nicht mit dem Crypto Stack von Windows XP funktionieren (z. B. IE, Outlook),
Erläuterung
Für eine ausführliche Erklärung der gewählten Chiffriersuiten siehe [ChoosingYourOwnCipherSuites].
  • Kurz gesagt, es ist praktisch unmöglich, eine einzige perfekte Chiffrierkette zu finden, und es muss ein Kompromiss zwischen Kompatibilität und Sicherheit gefunden werden.
  • Auf der einen Seite gibt es obligatorische und optionale Chiffren, die in einigen RFCs definiert sind, auf der anderen Seite gibt es Clients und Server, die nur Teilmengen der Spezifikation implementieren.
Die Autoren wollten starke Chiffren, vorwärts gerichtete Geheimhaltung [25] und die bestmögliche Kompatibilität mit den Clients, während sie gleichzeitig einen Chiffrierstring sicherstellen wollten, der auf älteren Installationen (z. B. OpenSSL 0.9.8) verwendet werden kann.
Out of the box

Die von uns empfohlenen Chiffrierzeichenfolgen sind für die Verwendung durch Kopieren und Einfügen gedacht und müssen "out of the box" funktionieren.

  • TLSv1.2 wird gegenüber TLSv1.0 bevorzugt (und bietet dennoch eine brauchbare Chiffrierkette für TLSv1.0-Server).
  • AES256 und CAMELLIA256 gelten derzeit als sehr starke Kryptografieen.
  • AES128 und CAMELLIA128 gelten derzeit als starke Kryptografieen.
  • DHE oder ECDHE für Vorwärtsgeheimnis
  • RSA, da dies für die meisten heutigen Konfigurationen geeignet ist
  • AES256-SHA als letzter Ausweg: Mit dieser Chiffre am Ende funktionieren sogar Serversysteme mit sehr alten OpenSSL-Versionen (Version 0.9.8 bietet zum Beispiel keine Unterstützung für ECC und TLSv1.1 oder höher).
  • Beachten Sie jedoch, dass diese Cipher-Suite keine Vorwärtsverschlüsselung bietet.
  • Sie soll die gleiche Client-Abdeckung bieten (z. B. Unterstützung der Microsoft Krypto-Bibliotheken) auf älteren Systemen.

Weblinks

  1. https://bettercrypto.org
ENISA-Berichte

Gehen viel mehr auf diese Themen ein und sollten zusätzlich konsultiert werden

Themen
All dies ist wichtig, um zu verstehen, warum bestimmte Entscheidungen für Cipher String A und B getroffen wurden
  • Für die meisten Systemadministratoren ist jedoch die Frage der Kompatibilität eine der dringendsten.
  • Die Freiheit, mit jedem beliebigen Client kompatibel zu sein (auch mit veralteten Betriebssystemen), verringert natürlich die Sicherheit unserer Chiffrierzeichenfolgen.
  • Wir behandeln diese Themen im Abschnitt TODO.
  • Alle diese Abschnitte ermöglichen es einem Systemadministrator, seine oder ihre Bedürfnisse nach starker Kryptografie mit Benutzerfreundlichkeit und Kompatibilität in Einklang zu bringen.
Themen

Siehe auch

  1. 3DES
  2. Elliptische Kurven Kryptographie
  3. SHA-1
  4. Diffie Hellman Key Exchanges
  5. Random Number Generator
  6. Kryptografie/Schlüssellängen
  7. Public Key Infrastructure
  8. TLS
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