Schlüsselaustauschs

Schlüsselaustausch bezeichnet Verfahren, die es zwei oder mehr Parteien ermöglichen, über einen unsicheren Kommunikationskanal hinweg einen gemeinsamen Geheimschlüssel zu etablieren. Dieser Schlüssel wird anschließend für die symmetrische Verschlüsselung und die Integrität der übertragenen Daten verwendet. Die zentrale Idee ist, dass beide Seiten einen Beitrag zum Schlüssel leisten, der einem Angreifer, der die Nachrichten belauscht, nicht bekannt wird. Ohne ausreichende Authentisierung besteht jedoch das Risiko eines Man-in-the-Middle-Angriffs.

Zu den wichtigsten Verfahren gehören Diffie-Hellman-basierte Ansätze, insbesondere das herkömmliche Diffie-Hellman (DH) und Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH). Ephemere Varianten wie DHE bzw. ECDHE verwenden für jeden Austausch neue Schlüsselparameter, wodurch Vorwärtsgeheimnis (Forward Secrecy) gewährleistet wird. RSA-basierte Schlüsseltransporte dienen ebenfalls dem Schlüsselaustausch: Hier wird ein symmetrischer Schlüssel direkt mit dem öffentlichen RSA-Schlüssel der Gegenpartei verschlüsselt. In vielen modernen Systemen wird jedoch bevorzugt, dass der Schlüssel durch einen asymmetrischen Algorithmus sicher ausgetauscht wird und anschließend nur der symmetrische Schlüssel genutzt wird.

Zur Authentisierung der Kommunikationspartner werden öffentliche Schlüsselzertifikate oder Vorababsprachen verwendet. In Praxisprotokollen wie TLS und SSH wird der Schlüsselaustausch in Verbindung mit Authentisierung umgesetzt. TLS setzt typischerweise ECDHE oder DHE in Verbindung mit Zertifikaten ein, SSH verwendet DH- oder ECDH-Schlüsselaustausch zusammen mit Host-Schlüsseln.

Wichtige Sicherheitsaspekte umfassen die Gewährleistung der Vorwärtsgeheimnis, die starke Authentisierung, die Wahl geeigneter Parameter (Größe, Kurven/Gruppen) sowie Schutz gegen Seitenkanalangriffe. Zukünftige Entwicklungen berücksichtigen Quantencomputing, das potenziell herkömmliche Schlüsselaustausch-Mechanismen bedroht und Quanten-resistente Ansätze relevant macht.