Perfect Forward Secrecy

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Wikipedia

Perfect Forward Secrecy (PFS), auf Vorlage:DeS etwa perfekte vorwärts gerichtete Geheimhaltung, ist in der Kryptographie eine Eigenschaft bestimmter Schlüsselaustauschprotokolle mit dem Ziel, einen gemeinsamen Sitzungsschlüssel so zwischen den Kommunikationspartnern zu vereinbaren, dass dieser von einem Dritten auch dann nicht rekonstruiert werden kann, wenn einer der beiden Langzeitschlüssel später einmal kompromittiert werden sollte.

Dadurch kann eine 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 – entweder durch aufwändige Analyseverfahren, durch Ausspähung, Diebstahl, Bestechung, Erpressung, Nachlässigkeit des Eigentümers oder durch Brute-Force, dem zufälligen Raten des Schlüssels. Aus diesem Grund 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.

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.

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

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

Ein Nachteil von Vorlage:Lang ist der deutlich höhere Aufwand zur Generierung von Sitzungsschlüsseln und die dadurch geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit. Aus diesem Grunde kann es bei manchen Verschlüsselungsverfahren (z. B. IPsec) deaktiviert werden.

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.

Von den großen internationalen IT-Unternehmen war Google das Erste, das den Standard unterstützte. Mittlerweile wenden auch Facebook, YouTube und andere dieses Verfahren an. 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. Auch die Wikimedia Foundation unterstützt seit Juli 2014 für alle durch sie gehosteten Wikis den Standard. Apple hat auf seiner Entwicklerkonferenz (WWDC) 2016 angegeben, ab 2017 nur noch Apps im Apple Appstore zuzulassen, welche die Kommunikation über TLS 1.2 in Verbindung mit PFS in Vorlage:Lang unterstützen.

Vorlage:Überarbeiten Nach Angabe des Vorlage:Lang vom Januar 2015 waren damals ca. 20,9 Prozent aller Webseiten, die eine TLS-Verschlüsselung nutzen, dazu konfiguriert, Cipher Suites zu verwenden, die Vorlage:Lang mit modernen Browsern unterstützten. Ein Jahr später, im Januar 2016, waren es schon ca. 46,9 Prozent.

Literatur

• 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

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

Weblinks

• Netcraft: SSL: Intercepted today, decrypted tomorrow (englisch)