TLS Schlüsselaustausch und Sitzungsschlüssel 1.2 Einfach erklärt

Grundidee

• Client und Server wollen sicher kommunizieren
• dafür brauchen beide denselben geheimen Sitzungsschlüssel
• dieser Schlüssel darf nicht im Klartext übertragen werden

Client Hello

• Client meldet sich beim Server
• sagt:
  • welche TLS-Versionen er unterstützt (z. B. TLS 1.2)
  • welche Verschlüsselungsverfahren er kann
• schickt einen Zufallswert (Client Random)

Server Hello

• Server wählt:
  • TLS 1.2
  • ein konkretes Verschlüsselungsverfahren
• schickt seinen Zufallswert (Server Random)
• schickt sein Zertifikat mit dem öffentlichen Schlüssel

Server-Zertifikat

• enthält den öffentlichen Schlüssel des Servers
• identifiziert den Server eindeutig
• Client prüft:
  • Ist das Zertifikat echt?
  • Vertraue ich der ausstellenden CA?
  • Passt der Name zum Server?

Schlüsselaustausch (klassisch mit RSA)

• Client erzeugt ein geheimes Zufallsgeheimnis (Pre-Master Secret)
• Client verschlüsselt dieses Geheimnis:
  • mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers
• Client sendet das verschlüsselte Geheimnis an den Server
• nur der Server kann es entschlüsseln:
  • mit seinem privaten Schlüssel

Schlüsselaustausch (modern mit (EC)DHE)

• Client und Server tauschen öffentliche DH-Werte aus
• beide berechnen daraus lokal dasselbe Geheimnis
• kein Geheimnis wird direkt übertragen
• bietet Perfect Forward Secrecy

Gemeinsames Geheimnis

• Client und Server besitzen nun dasselbe geheime Material
• zusätzlich fließen ein:
  • Client Random
  • Server Random

Sitzungsschlüssel ableiten

• aus dem gemeinsamen Geheimnis werden Schlüssel berechnet
• daraus entstehen:
  • Sitzungsschlüssel für Verschlüsselung
  • Schlüssel für Integrität (MAC)
• diese Schlüssel gelten nur für diese Verbindung

Change Cipher Spec

• beide Seiten sagen:
  • „Ab jetzt benutzen wir die neuen Schlüssel“
• Umschaltpunkt auf verschlüsselte Kommunikation

Finished

• beide Seiten senden eine Prüfsumme über den bisherigen Handshake
• beweist:
  • nichts wurde manipuliert
  • beide haben dieselben Schlüssel
• Handshake ist abgeschlossen

TLS 1.2 Verbindung aktiv

• Sitzungsschlüssel ist aktiv
• Anwendungsdaten werden verschlüsselt übertragen