Hvad er perfect forward secrecy, og hvorfor er det vigtigt?

Perfect forward secrecy (PFS, eller forward secrecy) er en sikkerhedsfunktion i krypteringssystemer, der sikrer, at tidligere kommunikation forbliver sikker, selvom en langsigtet privat nøgle senere kompromitteres.

Normalt bruger krypterede systemer en hemmelig kryptografisk nøgle, der forbliver den samme over en længere periode. Hvis nogen stjæler den nøgle, efter at kommunikationen allerede har fundet sted, kan de potentielt dekryptere tidligere optaget kommunikation.

Forestil Dem, at De arbejder eksternt og logger på Deres virksomheds gamle interne webportal via HTTPS for at indsende udgiftsrapporter eller personlige lønoplysninger. Systemet bruger en ældre TLS-konfiguration, der ikke understøtter perfect forward secrecy.

En angriber et sted på netværksstien (f.eks. på offentligt WiFi eller en kompromitteret router) optager den krypterede trafik. De kan ikke læse den på pågældende tidspunkt, fordi den er krypteret.

Måneder senere udsættes virksomheden for et databrud, og serverens langsigtede private krypteringsnøgle lækkes. Da systemet ikke brugte forward secrecy, kan angriberen bruge den nøgle til at dekryptere den tidligere optagede trafik, hvilket afslører de følsomme oplysninger, De indsendte tidligere.

Hvis systemet havde brugt forward secrecy, ville hver session have brugt midlertidige krypteringsnøgler, som senere blev kasseret, så en lækket servernøgle ville ikke have tilladt en angriber at dekryptere den tidligere kommunikation.

Perfect forward secrecy genererer nye, midlertidige sessionsnøgler via efemere asymmetriske nøgleudvekslinger for hver kommunikationssession. Dette opnås normalt ved hjælp af efemere nøgleudvekslingsprotokoller såsom Diffie–Hellman (DH) eller dets mere effektive elliptiske kurve-modstykke, Elliptic Curve Diffie–Hellman (ECDH).

Elliptic Curve Diffie–Hellman foretrækkes i vid udstrækning i dag, fordi det giver den samme sikkerhed som traditionel Diffie–Hellman, samtidig med at der bruges meget mindre nøglestørrelser, hvilket forbedrer ydeevnen. Traditionel Diffie–Hellman afhænger af store primtal, og svage eller genbrugte parametervalg er tidligere blevet udnyttet(nyt vindue).

Diagrammet nedenfor viser et TLS-håndtryk med perfect forward secrecy. Både klienten og serveren genererer efemere nøglepar og udveksler deres offentlige nøgler for at udlede en delt sessionshemmelighed. Da disse nøgler er efemere, forbliver tidligere sessioner sikre, selvom serverens langsigtede nøgle senere kompromitteres.

• De fleste sikre websteder (HTTPS), herunder onlinebank og shopping. HTTPS bruger TLS til at kryptere webstedsforbindelser, og TLS 1.3 inkluderer forward secrecy.
• Besked-apps med end-to-end kryptering, såsom Signal og WhatsApp. De roterer typisk nøgler ofte, nogle gange pr. besked.
• VPN(nyt vindue)-apps, der bruger moderne VPN-protokoller såsom WireGuard®(nyt vindue) og OpenVPN(nyt vindue) (med efemer Diffie–Hellman). Proton VPN understøtter forward secrecy(nyt vindue).
• SSH-værktøjer til fjernadgang som OpenSSH (indbygget i macOS og de fleste Linux-systemer) og PuTTY (en Windows-SSH-klient).
• E-mailtjenester krypterer normalt e-mails, mens de sendes mellem servere, ofte ved hjælp af TLS, der understøtter forward secrecy, så udenforstående ikke nemt kan opsnappe dem. Men selve mailudbyderen kan stadig være i stand til at læse lagrede e-mails, medmindre de er beskyttet med kryptering såsom PGP.