Der TLS-Handshake

Der TLS-Handshake ist die Aushandlung, die stattfindet, bevor verschlüsselte Daten übertragen werden.

Er ermöglicht es Client und Server, sich auf Verschlüsselungsparameter zu einigen, die Identität zu überprüfen und gemeinsame geheime Schlüssel zu erstellen.

Ein TLS-Handshake erfüllt drei Aufgaben:

• Authentifizierung: Der Client überprüft das Zertifikat des Servers.
• Schlüsselaustausch: Beide Seiten leiten gemeinsame Sitzungsschlüssel ab.
• Aushandlung: Beide wählen eine Cipher-Suite und eine Protokollversion aus.

Der Client beginnt mit einer ClientHello-Nachricht, die Folgendes enthält:

• Unterstützte TLS-Versionen
• Eine Liste der verwendbaren Cipher-Suites
• Einen Zufallswert (Client-Random)
• Erweiterungen wie SNI (der Hostname)

Der Server antwortet mit einem ServerHello, wählt aus der Liste des Clients die TLS-Version und eine Cipher-Suite aus und fügt seinen eigenen Zufallswert hinzu.

Anschließend sendet er sein Zertifikat, damit der Client die Identität überprüfen kann.

Der Client validiert die Zertifikatskette des Servers: Signaturen, Gültigkeitsdaten, Widerruf und die Übereinstimmung des Hostnamens.

Wenn die Validierung fehlschlägt, wird der Handshake abgebrochen und es werden keine Daten gesendet.

Modernes TLS verwendet Ephemeral Diffie-Hellman (ECDHE). Beide Seiten tauschen öffentliche Schlüsselanteile aus und berechnen unabhängig voneinander dasselbe gemeinsame Geheimnis.

Das bietet Forward Secrecy: Wenn der langfristige Schlüssel des Servers später gestohlen wird, können vergangene Sitzungen damit nicht entschlüsselt werden.

Aus dem gemeinsamen Geheimnis und den beiden Zufallswerten leiten beide Seiten symmetrische Sitzungsschlüssel ab.

Die aufwendige asymmetrische Kryptografie wird nur verwendet, um die schnelle symmetrische Verschlüsselung für die eigentlichen Daten zu initialisieren.

Beide Seiten senden eine Finished-Nachricht, die mit den neuen Schlüsseln verschlüsselt ist und einen Hash des gesamten Handshakes enthält.

Wenn beide Prüfungen erfolgreich sind, zeigt dies, dass niemand die Aushandlung manipuliert hat und die Schlüssel übereinstimmen.

TLS 1.3 hat den Handshake auf einen einzigen Round Trip (1-RTT) verschlankt und unsichere Optionen entfernt.

Frühere Sitzungen können sogar mit 0-RTT fortgesetzt werden, sodass bereits mit der ersten Nachricht Daten gesendet werden.

Mit OpenSSL können Sie die Details des Handshakes einschließlich der ausgehandelten Version und Cipher-Suite anzeigen.

Im Handshake wird Sicherheit geschaffen oder verspielt. Ein fehlerhafter oder herabgestufter Handshake kann den gesamten nachfolgenden Datenverkehr offenlegen.

Wenn Sie den Handshake verstehen, können Sie Verbindungsfehler diagnostizieren und Angriffe erkennen.

Welchen Vorteil bietet das ephemere Diffie-Hellman-Verfahren (ECDHE) beim Handshake?

Sie haben die Schritte des TLS-Handshakes kennengelernt.

• ClientHello / ServerHello handeln Version und Cipher-Suite aus.
• Der Client verifiziert das Zertifikat.
• ECDHE leitet gemeinsame Sitzungsschlüssel mit Forward Secrecy ab.
• TLS 1.3 hat den Vorgang schneller und sicherer gemacht.

Als Nächstes untersuchen wir Cipher-Suites im Detail.