Verschlüsselung, Zertifikate, IPsec, PGP, GPG, SSL

Krypto-Übersicht

Roter Faden: Vertrauen. Bausteine → zwei Vertrauensmodelle (Web of Trust vs. Anker-Hierarchie) → Anwendung im Netz.

Block 0 – Verschlüsselung (Grundlagen)

Symmetrisch

• ein gemeinsamer Schlüssel für Ver- und Entschlüsselung
• schnell, für große Datenmengen
• Problem: Schlüsselaustausch
• AES, ChaCha20

Asymmetrisch

• Schlüsselpaar: öffentlich + privat
• was der eine ver-, kann nur der andere entschlüsseln
• langsam, für kleine Datenmengen (Schlüssel, Signaturen)
• RSA, ECC

Hashing

• Einwegfunktion, keine Verschlüsselung
• feste Länge, nicht umkehrbar
• Integrität, Fingerprints, Passwortspeicher
• SHA-256, SHA-3

Hybrid (das reale Verfahren)

• asymmetrisch nur für den Austausch des Sitzungsschlüssels
• Nutzdaten dann symmetrisch
• kombiniert Sicherheit des einen mit Tempo des anderen

Bekannt?

• symmetrisch vs. asymmetrisch trennen
• warum nicht alles asymmetrisch (Performance)
• Hash ist keine Verschlüsselung

Block 1 – PGP / GPG

Was ist was

• PGP = ursprüngliches Programm / OpenPGP = der Standard (RFC 4880)
• GPG = GnuPG = freie Implementierung des Standards

Funktionsweise

• hybrid: Nachricht symmetrisch, Sitzungsschlüssel asymmetrisch
• Verschlüsseln → öffentlicher Schlüssel des Empfängers
• Signieren → eigener privater Schlüssel
• Schlüsselpaar pro Person, Verteilung über Keyserver/Fingerprint

Web of Trust

• dezentrales Vertrauen, keine zentrale Instanz
• Teilnehmer signieren gegenseitig ihre Schlüssel
• Vertrauen entsteht über Bürgschaftsketten

Bekannt?

• PGP vs. GPG
• welcher Schlüssel beim Verschlüsseln, welcher beim Signieren
• wer bürgt im Web of Trust

Block 2 – Zertifikate + SSL/TLS

Vertrauensmodell kippt: von „jeder bürgt für jeden" zu „eine CA bürgt für alle".

X.509-Zertifikat

• Inhaber (Subject) + öffentlicher Schlüssel
• Aussteller (Issuer = CA)
• Gültigkeitszeitraum
• Verwendungszweck, SAN (Hostnamen)
• Signatur der CA über das Ganze

Chain of Trust

• Root-CA (im Truststore von OS/Browser hinterlegt)
• Intermediate-CA (signiert vom Root)
• Server-Zertifikat (signiert vom Intermediate)
• Browser prüft die Kette bis zu einem Root, dem er vertraut

Aufgabe der CA

• Identität des Antragstellers prüfen (DV/OV/EV)
• Zertifikat ausstellen und signieren
• Sperrung (CRL / OCSP)

TLS-Handshake (vereinfacht)

• Server schickt Zertifikat
• Client prüft Kette und Gültigkeit
• Server muss beweisen, das er den passenden privaten Schlüssel zum öffentlichen Schlüssel hat.
• Schlüsselaustausch (z. B. ECDHE) → gemeinsamer Sitzungsschlüssel
• ab dann: symmetrische Verschlüsselung der Verbindung

Bekannt?

• Inhalt eines X.509-Zertifikats
• warum der Browser einem unbekannten Zertifikat traut (Kette)
• was eine CA konkret tut
• wo im Handshake die symmetrische Verschlüsselung greift

Block 3 – IPsec

Schutz auf Netzwerkebene (Layer 3), oft für Site-to-Site- und Remote-VPN.

AH vs. ESP

• AH: nur Integrität/Authentizität, keine Verschlüsselung → praktisch tot, NAT-Probleme
• ESP: Verschlüsselung + Integrität → der Standard

Modi

• Transport Mode: nur Nutzlast geschützt, Host-zu-Host
• Tunnel Mode: ganzes Paket gekapselt, Gateway-zu-Gateway (VPN)

Authentifizierung der Gegenstelle

• PSK (Pre-Shared Key): einfach, aber Skalierung/Geheimhaltung problematisch
• Zertifikate: aufwändiger, dafür sauber skalierbar

IKE

• Phase 1: gesicherter Kanal + gegenseitige Authentifizierung (ISAKMP-SA)
• Phase 2: aushandeln der eigentlichen IPsec-SAs für den Datenverkehr

Bekannt?

• AH oder ESP – und warum AH tot ist
• Tunnel vs. Transport Mode
• PSK vs. Zertifikat, Haken bei PSK
• IKE Phase 1 vs. Phase 2