Netzsicherheit Tutorial #23 - Schlüsselgenerierung bei TLS

Summary

Willkommen zurück zu TLS! In diesem Video erfahren Sie, wie Schlüssel generiert werden, ein Prozess, der anscheinend trivial ist, aber nicht ohne seine Komplexitäten. Es werden sechs Schlüssel erzeugt, alle basierend auf einem vom Server gesendeten Nonce, der im Klartext übertragen wird. Dieser Nonce wird zusammen mit einem vom Client gesendeten Nonce über einen HMAC authentifiziert, um sicherzustellen, dass er nicht manipuliert wurde. Zusätzlich wird ein bereits ausgetauschter pre-master secret genutzt. Um zu verstehen, wie diese drei Elemente ausgetauscht werden, empfiehlt es sich, das Video über den Handshaking-Prozess anzusehen. Beide Nonces und das pre-master secret sind auf Server- und Client-Seite vorhanden und bilden die Grundlage für die Schlüsselberechnungen, die im Video näher erläutert werden. Der Prozess umfasst die Verwendung eines pseudo-zufälligen Funktions, die den Master-Secret und die beiden Nonces einbindet, um eine feste Länge zu erreichen und dadurch die Schlüssel zu erzeugen. Die resultierenden Schlüssel werden dann in sechs Unter-Schlüssel aufgeteilt, einschließlich HMAC-Schlüssel für Client und Server, Schlüssel für die Verschlüsselung und Initialisierungsvektoren für beide Seiten. Dieses Verfahren ist zwar nicht trivial, aber durch das Video wird es verständlich und faszinierend präsentiert.

Takeaways

• 🔑 **Schlüsselgenerierung in TLS ist komplexer als man denkt**: Es werden mehr als nur ein Schlüssel benötigt, insgesamt sechs Schlüssel werden generiert.
• 🔗 **Server-Nonce und Client-Nonce**: Diese werden im Klartext übertragen und sind durch HMAC authentifiziert, um sicherzustellen, dass sie nicht verändert wurden.
• 🤝 **Pre-Master-Secret**: Ein bereits ausgetauschtes Geheimnis, das zusammen mit den Nonces zur Schlüsselerzeugung verwendet wird.
• 📚 **Handshake-Verfahren**: Wichtiger Prozess, der vor der Schlüsselerzeugung stattfindet und in einem separaten Video erklärt wird.
• 🛑 **Pseudo-Zufallsfunktion (PRF)**: Schlüssel werden mithilfe einer PRF erzeugt, die einsehbar zufälliges Output liefert.
• 🔀 **Hash-Funktion**: Die PRF ähnelt einer Hash-Funktion, die die Eingabe ohne einen Schlüssel verformt.
• 🔐 **Master-Secret**: Aus den genannten drei Elementen (Pre-Master-Secret, Server-Nonce, Client-Nonce) wird der Master-Secret berechnet.
• ⚖️ **Gleichgewicht von Kontrolle**: Der Master-Secret wird zusammen mit den Nonces aus Client und Server in die PRF eingegeben, um sicherzustellen, dass böswillige Clients keine vollständige Kontrolle darüber erhalten.
• 🔩 **Feste Länge**: Durch die Verwendung des Master-Secrets zusammen mit den Nonces wird eine feste Länge gewährleistet, was für die Schlüsselerzeugung wichtig ist.
• 🗝️ **Unvorhersehbarkeit**: Die Kombination aus Master-Secret und Nonces ist unvorhersehbar, was die Sicherheit erhöht.
• 📦 **Zweck der Schlüssel**: Die generierten Schlüssel werden für HMACs, Datenverschlüsselung und Initialisierungsvektoren verwendet.

Q & A

Wie viele Schlüssel werden im Prozess zur Schlüsselerzeugung im TLS-Protokoll generiert?

Im Prozess zur Schlüsselerzeugung im TLS-Protokoll werden insgesamt sechs Schlüsse generiert.

Was ist der Zweck des Servers' Nonce im Schlüsselerzeugungsprozess?

Der Server's Nonce wird zusammen mit dem Nonce des Clients und dem Pre-Master Secret verwendet, um die Schlüsse zu generieren. Es wird im Klartext übertragen und durch einen HMAC authentifiziert, um sicherzustellen, dass es nicht verändert wurde.

Was ist der Unterschied zwischen einem HMAC und einem normalen MAC?

HMAC (Hash-based Message Authentication Code) ist ein spezieller Typ von MAC (Message Authentication Code), der eine Nachricht mit einem Geheimschlüssel verschlüsselt, um Authentizität und Integrität zu gewährleisten. Ein normaler MAC kann auch ohne HMAC verwendet werden, aber HMAC ist häufiger und sicherer.

Was ist der Zweck des Pre-Master Secrets im TLS-Handshake?

Das Pre-Master Secret ist ein Geheimnis, das während des Handshakes zwischen Server und Client ausgetauscht wird und als Grundlage für die Schlüsselerzeugung dient.

Was ist ein Pseudo-Zufallsfunktion?

Eine Pseudo-Zufallsfunktion ist eine Funktion, deren Ausgabe zufällig aussieht, aber tatsächlich auf einer deterministischen Methode basiert. Sie ähnelt einer Hashfunktion, die die Eingabe ohne einen Schlüssel verändert und am Ende ein Ergebnis erzeugt, das nicht auf die ursprünglichen Eingaben zurückgeführt werden kann.

Wie wird der Master Secret im Schlüsselerzeugungsprozess verwendet?

Der Master Secret wird in einer Pseudo-Zufallsfunktion zusammen mit den beiden Nonces verwendet, um die Schlüsse zu generieren. Er ist für die Erzeugung der Schlüsse verantwortlich und sorgt für eine feste Länge des Prozesses.

Was sind die sechs Schlüsse, die aus dem Master Secret erstellt werden?

Die sechs Schlüsse sind: der HMAC-Schlüssel für den Client, der HMAC-Schlüssel für den Server, der Schlüssel für den Client, der Schlüssel für den Server, sowie die Initialisierungsvektoren für den Client und den Server.

Warum ist es wichtig, den Nonce des Clients und Servers zu verwenden, um den Master Secret zu schützen?

Der Einsatz der Nonces verhindert, dass böswillige Clients vollen Kontrolle über den Master Secret erhalten. Da man nie sicher sein kann, dass der Client nicht böswillig ist, schützen die Nonces vor Manipulationen.

Was ist der IT-Sicherheitskanal, in dem das Video über den Handshake und die Schlüsselerzeugung zu finden ist?

Das Video über den Handshake und die Schlüsselerzeugung befindet sich auf der IT-Sicherheitsseite, auf der das aktuelle Video auch gehostet wird.

Wie wird sichergestellt, dass die Schlüsse, die aus dem Master Secret erstellt werden, vor Manipulationen durch Dritte geschützt sind?

Die Schlüsse werden durch die Verwendung von HMACs, die den Nonce des Clients und Servers authentifizieren, sowie durch die Verwendung des Pre-Master Secrets geschützt, was sicherstellt, dass sie nicht manipuliert werden können.

Was ist der Hauptvorteil der Verwendung von Pseudo-Zufallsfunktionen in der Schlüsselerzeugung?

Der Hauptvorteil ist, dass die Ausgabe der Pseudo-Zufallsfunktion zufällig aussieht und nicht auf die ursprünglichen Eingaben zurückgeführt werden kann, was die Sicherheit der generierten Schlüsse erhöht.

Wie kann man sicherstellen, dass die Schlüsse, die im TLS-Handshake generiert werden, sicher sind?

Man kann dies sicherstellen, indem man sicherstellt, dass alle beteiligten Elemente (Nonce des Clients, Nonce des Servers und Pre-Master Secret) authentifiziert sind und nicht manipuliert werden können, und indem man sicherstellt, dass die Schlüsse durch Pseudo-Zufallsfunktionen erzeugt werden, die vor Manipulationen durch Dritte geschützt sind.