Was ist Perfect Forward Secrecy und warum ist es wichtig?

Perfect Forward Secrecy (PFS oder Forward Secrecy) ist eine Sicherheitsfunktion in Verschlüsselungssystemen, die sicherstellt, dass vergangene Kommunikationen sicher bleiben, selbst wenn ein langfristiger privater Schlüssel später gefährdet wird.

Normalerweise verwenden verschlüsselte Systeme einen geheimen kryptografischen Schlüssel, der über einen langen Zeitraum hinweg gleich bleibt. Wenn jemand diesen Schlüssel stiehlt, nachdem die Kommunikation bereits stattgefunden hat, könnte er möglicherweise zuvor aufgezeichnete Kommunikationen entschlüsseln.

Stell dir vor, du arbeitest remote und meldest dich über HTTPS im alten internen Webportal deines Unternehmens an, um Spesenberichte oder persönliche Gehaltsabrechnungsinformationen zu übermitteln. Das System verwendet eine ältere TLS-Konfiguration, die Perfect Forward Secrecy nicht unterstützt.

Ein Angreifer irgendwo auf dem Netzwerkpfad (zum Beispiel im öffentlichen WLAN oder auf einem gefährdeten Router) zeichnet den verschlüsselten Verkehr auf. Er kann ihn zu diesem Zeitpunkt nicht lesen, da er verschlüsselt ist.

Monate später erleidet das Unternehmen ein Datenleck und der langfristige private Verschlüsselungsschlüssel des Servers sickert durch. Da das System keine Forward Secrecy verwendet hat, kann der Angreifer diesen Schlüssel verwenden, um den zuvor aufgezeichneten Verkehr zu entschlüsseln, wodurch die sensiblen Informationen offengelegt werden, die du zuvor übermittelt hast.

Hätte das System Forward Secrecy verwendet, hätte jede Sitzung temporäre Verschlüsselungsschlüssel verwendet, die später verworfen worden wären, sodass ein durchgesickerter Serverschlüssel es einem Angreifer nicht ermöglicht hätte, diese vergangenen Kommunikationen zu entschlüsseln.

Perfect Forward Secrecy generiert für jede Kommunikationssitzung neue, temporäre Sitzungsschlüssel durch ephemere asymmetrische Schlüsselaustausche. Dies wird normalerweise mithilfe von ephemeren Schlüsselaustauschprotokollen wie Diffie–Hellman (DH) oder seinem effizienteren Gegenstück auf Basis elliptischer Kurven, Elliptic Curve Diffie–Hellman (ECDH), erreicht.

Elliptic Curve Diffie–Hellman wird heute weithin bevorzugt, da es dieselbe Sicherheit wie das traditionelle Diffie–Hellman bietet, aber viel kleinere Schlüsselgrößen verwendet, was die Leistung verbessert. Das traditionelle Diffie–Hellman stützt sich auf große Primzahlen, und die Wahl schwacher oder wiederverwendeter Parameter wurde in der Vergangenheit ausgenutzt(neues Fenster).

Das folgende Diagramm zeigt einen TLS-Handshake mit Perfect Forward Secrecy. Sowohl der Client als auch der Server generieren ephemere Schlüsselpaare und tauschen ihre öffentlichen Schlüssel aus, um ein gemeinsames Sitzungsgeheimnis abzuleiten. Da diese Schlüssel ephemer sind, bleiben vergangene Sitzungen sicher, selbst wenn der langfristige Schlüssel des Servers später gefährdet wird.

• Die meisten sicheren Websites (HTTPS), einschließlich Online-Banking und Shopping. HTTPS verwendet TLS, um Website-Verbindungen zu verschlüsseln, und TLS 1.3 beinhaltet Forward Secrecy.
• Messaging-Apps mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung wie Signal und WhatsApp. Sie rotieren Schlüssel in der Regel häufig, manchmal pro Nachricht.
• VPN(neues Fenster)-Apps, die moderne VPN-Protokolle wie WireGuard®(neues Fenster) und OpenVPN(neues Fenster) verwenden (mit ephemerem Diffie–Hellman). Proton VPN unterstützt Forward Secrecy(neues Fenster).
• SSH-Fernzugriffswerkzeuge wie OpenSSH (integriert in macOS und die meisten Linux-Systeme) und PuTTY (ein Windows-SSH-Client).
• E-Mail-Dienste verschlüsseln E-Mails in der Regel, während sie zwischen Servern gesendet werden, oft unter Verwendung von TLS, das Forward Secrecy unterstützt, sodass Außenstehende sie nicht einfach abfangen können. Aber der E-Mail-Anbieter selbst kann möglicherweise immer noch gespeicherte E-Mails lesen, es sei denn, sie sind mit einer Verschlüsselung wie PGP geschützt.