Was ist ein TLS-Handshake? Prozess und Bedeutung

Der TLS-Handshake ist der erste und wichtigste Schritt beim Aufbau einer sicheren Online-Verbindung. Jedes Mal, wenn Sie eine Website besuchen, die HTTPS verwendet, findet hinter den Kulissen ein Handshake statt, um sicherzustellen, dass Ihre Kommunikation privat und vertrauenswürdig ist. Dabei wird asymmetrische Kryptografie verwendet, um Verschlüsselungsschlüssel zu erstellen, die Identität des Servers zu authentifizieren und die Grundlage für den Schutz von Daten bei der Übertragung im Internet zu schaffen.

Ohne diesen Prozess könnten sensible Informationen wie Anmeldeinformationen, Zahlungsdetails und persönliche Daten leicht von Angreifern eingesehen werden. In diesem Blog gehen wir den TLS-Handshake im Detail durch, erklären seine Schritte und zeigen auf, warum er für Verschlüsselung, Authentifizierung und sichere Kommunikation unerlässlich ist.

Was ist ein TLS Handshake?

Wie der Handshake im wirklichen Leben ist auch der TLS-Handshake eine Einführung. Er steht für eine sichere Kommunikation zwischen zwei Servern, bei der Nachrichten ausgetauscht werden, um sich gegenseitig zu bestätigen, zu verifizieren, kryptografische Codes einzurichten und sich auf Sitzungsschlüssel zu einigen. 

Der TLS-Handshake-Prozess beginnt mit dem anfänglichen "Hello" und geht bis zu dem Stadium, in dem ein Client und ein Server über eine gesicherte Verbindung miteinander sprechen können. 

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Wie funktioniert das TLS-Handshake?

Nachdem Sie nun wissen, was ein TLS-Handshake ist, wollen wir sehen, wie er funktioniert.

Der TLS-Handshake-Prozess funktioniert also nur, wenn auf dem Server ein TLS-Zertifikat für eine Website oder Anwendung eingerichtet ist. Dieses Zertifikat enthält wichtige Angaben über den Domänenbesitzer und den öffentlichen Schlüssel des Servers, um die Identität des Servers zu bestätigen. Durch diesen sequenziellen Prozess wird eine TLS-Verbindung hergestellt. Wenn also ein Benutzer auf eine TLS-fähige Website zugreifen möchte, beginnt der TLS-Handshake zwischen seinem Gerät und dem Webbrowser und tauscht die folgenden Informationen aus: 

• Verwendete TLS-Version (TLS 1.0, 1.2, 1.3, usw.).
• Bewerten Sie die zu verwendenden Verschlüsselungssuites.
• Überprüfung der Identität des Servers anhand des TLS-Zertifikats.
• Sobald der anfängliche Handshake-Prozess abgeschlossen ist, wird ein Sitzungsschlüssel zur Verschlüsselung der Nachrichten zwischen Client und Server generiert.

Beim TLS-Handshake wird eine Chiffriersuite für die gesamte Kommunikation festgelegt. Die Cipher Suite wird als eine Reihe von Algorithmen beschrieben, die beim Aufbau einer sicheren Kommunikationsverbindung verwendet werden. Eine wichtige Aufgabe des TLS-Handshake ist die Festlegung der zu verwendenden Cipher-Suite. TLS legt über einen unverschlüsselten Kanal mithilfe der Public-Key-Kryptografie übereinstimmende Sitzungsschlüssel fest. 

Beim Handshake wird auch die Echtheit des Absenders überprüft, indem der Server mit öffentlichen Schlüsseln überprüft wird. Öffentliche Schlüssel sind Einweg-Verschlüsselungsschlüssel, was bedeutet, dass niemand außer dem ursprünglichen Absender die verschlüsselten Daten entschlüsseln kann. Der ursprüngliche Absender verwendet seinen privaten Schlüssel zur Entschlüsselung der Daten. 

TLS-Handshake fehlgeschlagen bedeutet, dass die Verbindung abgebrochen wird und der Client die Fehlermeldung "503 Service Unavailable" erhält. 

TLS vs. SSL-Handshakes

SSL steht für Secure Sockets Layer, das ursprüngliche Sicherheitsprotokoll, das für HTTP entwickelt wurde. SSL wurde durch TLS ersetzt, und die SSL-Handshakes werden jetzt als TSL-Handshakes bezeichnet.

Wann findet ein TLS-Handshake statt?

Der Browser fragt den Ursprungsserver der Website ab, wenn ein Benutzer eine Website über eine gesicherte Verbindung aufrufen möchte. Dies geschieht auch, wenn ein anderer Kommunikationskanal HTTPS verwendet. Dazu gehören API-Aufrufe und DNS über ein gesichertes Netzwerk.

Schritte eines TLS-Handshakes

Die TLS-Handshake-Schritte bestehen aus einer Reihe von Datagrammen oder Nachrichten, die zwischen dem Client und dem Server übertragen werden. Die genauen Schritte unterscheiden sich je nach Art des verwendeten Schlüsselaustauschalgorithmus und der von beiden Seiten unterstützten Cipher Suites. Folgende Schritte können Sie erwarten.

Schritt 1: Die "Client Hello"-Nachricht

Der Server des Kunden beginnt den TLS-Handshake-Prozess, indem er eine "Hallo"-Nachricht an den Hauptserver der Website sendet. Die Nachricht besteht aus wichtigen Details wie der TLS-Version und den unterstützten Cipher-Suites sowie einigen Zufallsbytes, die als "client random" bezeichnet werden.

Schritt 2: Die 'Server Hello'-Meldung

Der Server antwortet auf die "Hallo"-Nachricht des Clients, indem er eine Antwort mit einem SSL-Zertifikat, der vom Server gewählten Cipher-Suite und der vom Server generierten "Server Random"-String sendet. 

Schritt 3 - Authentifizierung und Schlüsselaustausch

In dieser Phase überprüft der Client das Zertifikat des Servers, indem er prüft, ob es von einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle (CA) unterzeichnet ist und ob der Domänenname übereinstimmt. Wenn das Zertifikat gültig ist, wird der Prozess fortgesetzt.

Als Nächstes führen Client und Server einen Schlüsselaustausch durch, der je nach gewählter Cipher Suite (z. B. RSA oder Diffie-Hellman) auf unterschiedliche Weise erfolgen kann. Dieser Austausch ermöglicht es beiden Seiten, auf sichere Weise ein gemeinsames Geheimnis zu erzeugen, das später für die Verschlüsselung verwendet wird.

Schritt 4 - Sitzungsschlüssel erstellt

Unter Verwendung des gemeinsamen Geheimnisses erzeugen Client und Server unabhängig voneinander identische Sitzungsschlüssel. Diese symmetrischen Schlüssel werden zum Ver- und Entschlüsseln von Daten während der Sitzung verwendet. Abschließend senden beide Parteien eine Bestätigungsnachricht, um zu signalisieren, dass die künftige Kommunikation verschlüsselt erfolgen wird, wodurch offiziell ein sicherer Kanal eingerichtet wird.

Warum das TLS-Handshake wichtig ist

Der TLS-Handshake ist die Grundlage der sicheren Online-Kommunikation. Durch die Einrichtung von Verschlüsselung und Authentifizierung gleich zu Beginn einer Verbindung wird sichergestellt, dass sensible Daten vor unbefugtem Zugriff geschützt sind. Dies verhindert, dass Angreifer den Datenverkehr abhören oder Informationen während der Übertragung manipulieren können.

Ebenso wichtig ist, dass der Handshake die Identität des Servers verifiziert, was dazu beiträgt, Vertrauen zwischen Nutzern und Websites aufzubauen. Für Unternehmen, insbesondere in Bereichen wie E-Commerce, Online-Banking und Gesundheitswesen, ist dieses Vertrauen von entscheidender Bedeutung. Kunden brauchen die Gewissheit, dass ihre Zahlungsdaten, Anmeldedaten und persönlichen Informationen sicher behandelt werden. Ohne den TLS-Handshake wären sicheres Surfen, Online-Shopping und digitales Banking, wie wir sie kennen, nicht möglich.

Häufige Probleme mit TLS-Handshake

Obwohl der TLS-Handshake für einen reibungslosen Ablauf konzipiert ist, können Fehler auftreten, die den Aufbau einer sicheren Verbindung verhindern.

Zu den häufigsten Problemen gehören:

1. Abgelaufene Zertifikate - Wenn das TLS-Zertifikat eines Servers veraltet ist, wird die Verbindung von den Browsern als unsicher eingestuft.
2. Nicht übereinstimmende Cipher Suites - Wenn sich Client und Server nicht auf einen gemeinsamen Verschlüsselungsalgorithmus einigen können, schlägt der Handshake fehl.
3. Nicht unterstützte Protokollversionen - Ältere TLS-Versionen können aus Sicherheitsgründen deaktiviert sein und Kompatibilitätsprobleme mit veralteten Systemen verursachen.

Diese Probleme machen deutlich, wie wichtig eine ordnungsgemäße Konfiguration und Zertifikatsverwaltung ist. Die regelmäßige Aktualisierung von Zertifikaten, die Verwendung starker und weithin unterstützter Cipher Suites und die Anpassung der Server an moderne TLS-Standards gewährleisten eine reibungslose und sichere Kommunikation.

Schlussfolgerung

Der TLS-Handshake ist ein entscheidender Prozess, der eine sichere Kommunikation im Internet ermöglicht. Obwohl er für normale Nutzer unsichtbar ist, sorgt er für die Verschlüsselung, Authentifizierung und das Vertrauen, das sensible Daten vor Abhören oder Manipulationen schützt. Jede sichere Anmeldung, jeder Online-Einkauf und jede Banktransaktion beruht auf diesem grundlegenden Schritt, um die Vertraulichkeit und Zuverlässigkeit von Informationen zu gewährleisten.

Um sicherzustellen, dass Ihr Unternehmen potenziellen Risiken immer einen Schritt voraus ist, sind eine ordnungsgemäße TLS-Konfiguration und Zertifikatsverwaltung von entscheidender Bedeutung. Mit Lösungen wie PowerDMARC können Sie Ihre TLS-Einrichtung stärken, die Sicherheit verbessern und dauerhaftes Vertrauen bei Ihren Benutzern aufbauen.

Häufig gestellte Fragen

Wann wird ein TLS-Handshake durchgeführt?

Ein TLS-Handshake findet zu Beginn einer sicheren Sitzung statt, wenn sich ein Client (z. B. ein Browser) über HTTPS mit einem Server verbindet. Er findet vor dem eigentlichen Datenaustausch statt und stellt sicher, dass zunächst eine Verschlüsselung und Authentifizierung stattfindet.

Was ist der Unterschied zwischen einem TLS- und einem SSL-Handshake?

SSL (Secure Sockets Layer) ist der Vorgänger von TLS (Transport Layer Security). Während der Handshake-Prozess konzeptionell ähnlich ist, ist TLS sicherer und effizienter. Heute wird der Begriff "SSL-Handshake" oft synonym verwendet, aber moderne sichere Verbindungen verwenden immer TLS.

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Yunes Tarada

Experte für Domain- und E-Mail-Sicherheit bei PowerDMARC

Yunes ist Operations Team Lead bei PowerDMARC und verfügt über Expertenwissen im Bereich E-Mail-Authentifizierung und -Sicherheit. Yunes ist ein Microsoft-zertifizierter Azure Administrator Associate mit Zertifizierungen in CompTIA A+ und vielen mehr.

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