Schlüsselaustausch

Schlüsselaustausch ist der Prozess, durch den zwei Kommunikationspartner einen gemeinsamen kryptografischen Schlüssel festlegen, mit dem sie anschließend Daten sichern verschlüsseln. In unsicheren Netzwerken wird der Schlüssel oft über einen öffentlichen Kanal ausgetauscht, weshalb kryptographische Protokolle eingesetzt werden, die eine sichere Ableitung oder Übertragung ermöglichen. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Key-Agreement-Verfahren, bei denen beide Parteien einen gemeinsamen Schlüssel ableiten, und Key-Transport-Verfahren, bei denen einer der Partner den Schlüssel direkt überträgt.

Zu den verbreiteten Schlüsselaustausch-Verfahren gehören Diffie-Hellman (DH) und Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH). Sie erzeugen ein gemeinsames Secret, ohne dass der Secret über das Netz gesendet wird. RSA kann als Schlüsseltransport verwendet werden, bei dem ein symmetrischer Schlüssel mit dem öffentlichen RSA-Schlüssel verschlüsselt und dem Empfänger zugestellt wird. Moderne Systeme kombinieren oft diese Ansätze, um Sicherheit und Leistung zu optimieren.

Da bei vielen Schlüsselvereinbarungen niemand die Sitzung abhören soll, ist Authentisierung wichtig. Ohne Authentisierung ist ein Man-in-the-Middle-Angriff möglich. Typische Authentisierungsmethoden sind digitale Signaturen oder Zertifikate im Rahmen einer Public-Key-Infrastruktur (PKI) oder der Verwendung vorausgetauschender Secrets. Ephemere Schlüssel (z. B. DHE oder ECDHE) liefern Forward Secrecy, sodass vergangene Sitzungen auch bei späterem Schlüsselkompromiss geschützt bleiben.

Schlüsselaustausch ist zentral für viele Protokolle, darunter TLS/HTTPS, SSH, IPsec und E-Mail-Verschlüsselung. In TLS bestimmt der Schlüsselaustausch die Sicherheit der Sitzung; in SSH dient er der sicheren, streckenübergreifenden Verbindungsaufnahme.

Ausblick: Quantenangriffe motivieren Forschung an quantenresistenten Protokollen.