Schlüsselmanagement und symmetrische Verfahren

Eine zentrale Stelle (Key Distribution Center - KDC) verwaltet und verteilt geheime Schlüssel (Pre-Shared Keys) für Kommunikationspartner (A und B).

Jeder Kommunikationspartner (A und B) besitzt einen geheimen Schlüssel (kA, kB) beim KDC, der zur Authentifizierung und zum Austausch neuer Schlüssel verwendet wird.

Sowohl symmetrische als auch asymmetrische Verfahren können für Pre-Shared Keys eingesetzt werden.

Der KDC erstellt einen neuen geheimen Schlüssel (kAB) für die Kommunikation zwischen Partnern A und B und verteilt diesen sicher an beide.

Der neue Schlüssel (kAB) wird von A und B verwendet, um sicher miteinander zu kommunizieren.

Wenn ein Schlüssel kompromittiert wird, sollten keine anderen Schlüssel aus früheren Zeitpunkten gefährdet werden. Die Sicherheit vergangener Kommunikation soll unverändert bleiben.

Ein Verfahren zur dezentralen Schlüsselvereinbarung. Es ist ein Public-Key-Verfahren und kann nicht zum Verschlüsseln von Daten verwendet werden.

Das Problem der Berechnung des diskreten Logarithmus ist die Grundlage des Diffie-Hellman-Verfahrens.

Ein CSPRNG (Cryptographically Secure Pseudorandom Number Generator) erzeugt Zufallsfolgen, die statistisch gleich viele Nullen und Einsen enthalten und nicht komprimierbar sind.

Ein Verfahren zur Erzeugung von scheinbar zufälligen Zahlen, das auf einem deterministischen Algorithmus basiert. Die erzeugten Zahlen sind statistisch schwer von echten Zufallszahlen zu unterscheiden.

Eine Blockchiffre im CTR-Modus (Counter Mode) verwendet einen Schlüssel und einen Zähler, um einen Datenstrom zu verschlüsseln. Dabei wird jeder Block mit einem anderen Schlüssel verschlüsselt, was die Sicherheit erhöht.

Ein Wert, der nur einmal verwendet werden darf, um ein Sicherheitsrisiko zu vermeiden.

Ein Verfahren, das verwendet wird, um einen gemeinsamen geheimen Schlüssel zwischen zwei Parteien zu erzeugen, ohne dass dieser Schlüssel vorher ausgetauscht werden muss.

Ein Verfahren, das verwendet wird, um einen gemeinsamen geheimen Schlüssel zwischen zwei Parteien zu verteilen, wobei ein zentraler Server als Vermittler fungiert.

Ein Server, der verwendet wird, um Schlüssel an verschiedene Parteien zu verteilen. Er fungiert als vertraute dritte Partei.

Ein Vertrauensprinzip, das besagt, dass eine dritte Partei, wie zum Beispiel ein KDC-Server, vertrauenswürdig ist.

In diesem Verfahren nutzen die Partner A und B einen prä-geteilten Schlüssel mit dem Key Distribution Center (KDC). Der KDC generiert dann einen Session-Schlüssel kAB für die Kommunikation zwischen A und B. Dieser Schlüssel wird mit den prä-geteilten Schlüsseln kA und kB verschlüsselt und an A und B gesendet.

Der KDC generiert einen neuen Session-Schlüssel kAB für die Kommunikation zwischen A und B. Dieser Schlüssel ist nur für die aktuelle Sitzung gültig.

Der symmetrische Schlüssel kAB wird asymmetrisch mit dem öffentlichen Schlüssel von B (eB) verschlüsselt. Dadurch kann nur der private Schlüssel von B (dB) den Schlüssel kAB entschlüsseln.

Der Algorithmus RSA wird verwendet, um den symmetrischen Schlüssel kAB mit dem öffentlichen Schlüssel von B (eB) zu verschlüsseln. Dadurch kann nur der private Schlüssel von B (dB) den Schlüssel kAB wieder entschlüsseln.

Nur B kann den Schlüssel kAB aus der verschlüsselten Nachricht c rekonstruieren, da nur B den entsprechenden privaten Schlüssel dB besitzt.

Wenn der private Schlüssel dB von B kompromittiert wird, können alle Schlüssel kAB, die mit diesem Schlüssel entschlüsselt wurden, ab diesem Zeitpunkt gelesen werden.

Alle Schlüssel kAB, die nach dem Zeitpunkt der Kompromittierung von dB ausgetauscht wurden, sind ebenfalls unsicher, da der Angreifer den privaten Schlüssel dB verwenden kann, um alle nachfolgend verschlüsselten Nachrichten zu lesen.

Wenn der private Schlüssel dB kompromittiert ist, können alle Nachrichten, die mit dem Schlüssel kAB verschlüsselt wurden, ab dem Zeitpunkt der Kompromittierung gelesen werden.

Ein Verfahren zur sicheren Generierung eines geteilten Schlüssels zwischen zwei Parteien. Beide Parteien erzeugen eigene Schlüsselpaare und tauschen die öffentlichen Schlüssel aus. Die öffentlichen Schlüssel werden dann zur Berechnung eines gemeinsamen Schlüssels verwendet.

Ein generierter geteilter Schlüssel, der durch das Diffie-Hellman-Protokoll berechnet wird.

Ein Verfahren zur Ableitung eines symmetrischen Schlüssels aus einem geteilten DH-Key. Die KDF verwendet den DH-Key als Eingabe und generiert einen Schlüssel mit einer bestimmten Länge.

Ein Angreifer, der heimlich die Kommunikation zwischen zwei Parteien abfangt und sich als eine der Parteien ausgibt. Der Angreifer kann so geheime Informationen abfischen.

Die öffentliche Schlüssel der beiden Parteien, die für den DH-Schlüsselaustausch genutzt werden.

Ein Verfahren zur digitalen Signatur von Nachrichten. Die Signatur wird mit einem privaten Schlüssel erzeugt und kann mit dem zugehörigen öffentlichen Schlüssel verifiziert werden.

Ein Verfahren zur Verschlüsselung von Daten mit einem symmetrischen Schlüssel. Der Schlüssel wird sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln verwendet.

Das Diffie-Hellman-Verfahren (DH) ist ein Verfahren zum sicheren Austausch von Schlüsseln über einen unsicheren Kanal. Dabei generieren zwei Parteien (A und B) jeweils ein Schlüsselpaar (privater Schlüssel und öffentlicher Schlüssel). Die öffentlichen Schlüssel werden ausgetauscht, während die privaten Schlüssel geheim bleiben. Durch Kombination des eigenen privaten Schlüssels mit dem öffentlichen Schlüssel des anderen Partners kann ein gemeinsamer, geheimer Schlüssel berechnet werden, der für die Verschlüsselung von Nachrichten verwendet werden kann.

Ephemerale Schlüssel sind Schlüsselpaare, die für eine einzelne, kurze Sitzung generiert werden. Sie werden nach Beendigung der Sitzung verworfen und haben keine Gültigkeit für zukünftige Sitzungen.

Beim PFS in Kombination mit dem DH-Verfahren werden die öffentlichen, ephemeralen Schlüssel signiert, bevor sie ausgetauscht werden. Die Signatur dient zur Verhinderung der Manipulation während der Übertragung.

Die Variante Diffie-Hellman auf elliptischen Kurven (ECDH) arbeitet ähnlich wie das klassische DH-Verfahren, aber mit elliptischen Kurven. ECDH hat den Vorteil, dass es mit kürzeren Schlüsseln gleiche Sicherheit bietet, was es für ressourcenarme Geräte effizienter macht.

KDC (Key Distribution Center) ist eine zentrale Server-Lösung, die für die Verwaltung und Verteilung von Schlüsseln in einem Netzwerk zuständig ist. Jedes Gerät im Netzwerk erhält einen Schlüssel vom KDC, der für die Kommunikation mit anderen Geräten genutzt wird.

Beim Schlüsselaustausch müssen sich die Kommunikationspartner darüber einigen, wie die Schlüssel ausgetauscht und verwaltet werden. Dabei spielt die Entscheidung für ein geeignetes Verfahren eine wichtige Rolle, beispielsweise KDC oder DH.

Die Wahl des Schlüsselaustauschverfahrens hängt vom jeweiligen Einsatzbereich ab. Während KDC-basierte Lösungen oft in Unternehmensumgebungen verwendet werden, ist das DH-Verfahren der De-Facto-Standard für den sicheren Austausch von Schlüsseln im Internet.