14 Verschlüsselung und Sicherheit in VPNs

Sicherheit ist das zentrale Element jeder VPN-Lösung, da sie dafür sorgt, dass der Datenverkehr geschützt und vor unbefugtem Zugriff gesichert ist. Die Verschlüsselung von Daten ist eine der wichtigsten Sicherheitsmechanismen in VPNs, wobei verschiedene Verschlüsselungsmethoden und Algorithmen eingesetzt werden, um die Integrität und Vertraulichkeit der Daten zu gewährleisten.

14.1 Symmetrische vs. Asymmetrische Verschlüsselung

14.1.1 Symmetrische Verschlüsselung

• Beschreibung: Bei der symmetrischen Verschlüsselung verwenden Sender und Empfänger denselben Schlüssel, um Daten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Diese Methode ist schneller und ressourcenschonender als die asymmetrische Verschlüsselung.
• Beispiel-Algorithmen: AES (Advanced Encryption Standard), 3DES (Triple Data Encryption Standard).
• Vorteile:
  • Effizient und schnell, ideal für große Datenmengen.
  • Weniger Rechenleistung erforderlich als bei asymmetrischer Verschlüsselung.
• Nachteile:
  • Der Schlüssel muss sicher zwischen den Parteien ausgetauscht werden, was ein potenzieller Schwachpunkt sein kann.

14.1.2 Asymmetrische Verschlüsselung

• Beschreibung: Die asymmetrische Verschlüsselung verwendet ein Schlüsselpaar – einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel wird verwendet, um Daten zu verschlüsseln, und nur der private Schlüssel kann die Daten entschlüsseln. Diese Methode wird häufig für die sichere Schlüsselverteilung in VPNs verwendet.
• Beispiel-Algorithmen: RSA (Rivest–Shamir–Adleman), ECC (Elliptic Curve Cryptography).
• Vorteile:
  • Sicherer Schlüsselaustausch, da der private Schlüssel nie übertragen wird.
  • Ideal für Authentifizierung und Schlüsselaustausch.
• Nachteile:
  • Langsamer als symmetrische Verschlüsselung und benötigt mehr Rechenleistung.

14.2 SSL/TLS-basierte Verschlüsselung

• Beschreibung: OpenVPN und andere moderne VPN-Lösungen setzen SSL (Secure Sockets Layer) und TLS (Transport Layer Security) für die Verschlüsselung ein. Diese Protokolle ermöglichen den sicheren Austausch von Schlüsseln über asymmetrische Verschlüsselung und verwenden dann symmetrische Verschlüsselung für die eigentliche Datenübertragung.
• Verschlüsselungsalgorithmen: SSL/TLS unterstützt verschiedene symmetrische Algorithmen wie AES und ChaCha20 sowie asymmetrische Algorithmen wie RSA und ECC.
• Vorteile:
  • Bietet eine sichere Methode zur Authentifizierung und Verschlüsselung des Datenverkehrs.
  • Weit verbreitet und gut etabliert, insbesondere in Web- und VPN-Technologien.
  • Ermöglicht Perfect Forward Secrecy (PFS) zur zusätzlichen Sicherung der Verbindungen.

14.3 Perfect Forward Secrecy (PFS)

• Beschreibung: PFS stellt sicher, dass jeder VPN-Verbindungssitzung ein neuer Sitzungsschlüssel zugewiesen wird. Selbst wenn ein Sitzungsschlüssel kompromittiert wird, sind vergangene Sitzungen nicht betroffen, da für jede Sitzung neue Schlüssel generiert werden.
• Vorteile:
  • Erhöhte Sicherheit, da vergangene Sitzungen nicht durch den Verlust eines Schlüssels gefährdet werden.
  • Schützt vor nachträglichen Entschlüsselungsversuchen, selbst wenn ein Angreifer einen früheren Schlüssel erlangt.

14.4 Public Key Infrastructure (PKI) und Zertifikatsbasierte Authentifizierung

• Beschreibung: PKI ist ein System, das digitale Zertifikate verwendet, um die Identität von VPN-Servern und -Clients zu bestätigen. Diese Zertifikate werden von vertrauenswürdigen Zertifizierungsstellen (CAs) ausgestellt und dienen der sicheren Authentifizierung.
• Funktionsweise:
  • Zertifikate: Ein VPN-Client und -Server tauschen Zertifikate aus, um die Authentizität zu überprüfen.
  • Zertifizierungsstellen (CAs): Eine CA stellt die Zertifikate aus und bestätigt, dass der Inhaber eines Zertifikats authentisch ist.
• Vorteile:
  • Starke Authentifizierung, die verhindert, dass unbefugte Parteien auf das VPN zugreifen.
  • Zertifikate können einfach verwaltet und widerrufen werden, falls ein Schlüssel kompromittiert wird.

14.5 Verschlüsselungsalgorithmen

14.5.1 AES (Advanced Encryption Standard)

• Beschreibung: AES ist der Industriestandard für symmetrische Verschlüsselung und wird in den meisten modernen VPNs verwendet. AES unterstützt verschiedene Schlüssellängen (128, 192, 256 Bit) und bietet eine hohe Sicherheit bei gleichzeitig guter Performance.
• Vorteile:
  • Sehr sicher und weit verbreitet.
  • Unterstützt hardwarebeschleunigte Verschlüsselung, was die Leistung verbessert.

14.5.2 ChaCha20

• Beschreibung: ChaCha20 ist ein symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmus, der als Alternative zu AES entwickelt wurde. Er bietet ähnliche Sicherheitsstufen, ist jedoch auf Geräten mit eingeschränkten Ressourcen (wie Mobilgeräten) effizienter.
• Vorteile:
  • Gute Performance, insbesondere auf Geräten ohne hardwarebeschleunigte AES-Unterstützung.
  • Hohe Sicherheit, vergleichbar mit AES.