Schlüsselvereinbarung

Schlüsselvereinbarung bezeichnet in der Kryptographie ein Verfahren, mit dem zwei oder mehr Parteien über einen unsicheren Kommunikationskanal hinweg ein gemeinsames Geheimnis ableiten können. Dieses Geheimnis dient als Grundlage zur Ableitung von Sitzungsschlüsseln, die die Vertraulichkeit und Integrität der folgenden Kommunikation sicherstellen.

Zentraler Gedanke ist Public-Key-Kryptographie: Jeder Teilnehmer besitzt ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel. Durch den Austausch öffentlicher Werte und die Berechnung mit dem eigenen privaten Schlüssel wird ein gemeinsamer Geheimwert erzeugt, der auf beiden Seiten identisch ist, ohne dass er über das Netzwerk übertragen wird. In gängigen Verfahren erfolgt dies durch exponentielle Operationen in einer Gruppe (Diffie-Hellman) oder durch skalare Multiplikation auf einer Elliptic Curve (ECDH).

Wesentliche Sicherheitsaspekte sind Authentizität und Forward Secrecy. Ohne Authentifizierung sind Schlüsselvereinbarungen anfällig für Man-in-the-Middle-Angriffe. Typischerweise wird daher eine digitale Signatur oder eine PKI genutzt, um die Identität der Kommunikationspartner sicherzustellen. Wenn Ephemeral-Keys verwendet werden, lässt sich Forward Secrecy erreichen, das heißt kompromittierte Langzeitschlüssel schränken nicht die Sicherheit vergangener Sitzungen ein.

Verwendung: Schlüsselvereinbarungen sind integraler Bestandteil vieler Protokolle wie TLS, SSH und IPsec. TLS 1.3 setzt in der Praxis ECDH-basierten Schlüssel­austausch mit Ephemeral Keys ein, um Sitzungsschlüssel sicher abzuleiten.

Herausforderungen: Die Sicherheit beruht auf der Schwierigkeit diskreter Logarithmusprobleme; Quantencomputing könnte einige Parameter bedrohen. Deshalb werden auch post-quantum-fähige Schlüsselvereinbarungsverfahren erforscht und in Protokollen berücksichtigt.