PGP verstehen: Verschlüsselung und Signaturen

Stell dir vor, du möchtest eine vertrauliche Datei versenden. Eine normale E-Mail schützt ihren Inhalt nicht automatisch auf dem gesamten Weg bis zur empfangenden Person. PGP kann den Inhalt so verschlüsseln, dass nur der vorgesehene private Schlüssel ihn wieder zugänglich macht.

OpenPGP beschreibt standardisierte Formate und Abläufe für verschlüsselte Nachrichten und Signaturen. GnuPG, auch GPG genannt, ist eine freie Implementierung von OpenPGP. Die drei Begriffe sind daher verwandt, aber nicht gleichbedeutend.

PGP kann verschiedene Schutzziele unterstützen:

• Vertraulichkeit: Unbefugte sollen den Inhalt nicht lesen können.
• Integrität: Veränderungen am Inhalt sollen erkennbar sein.
• Authentizität: Eine Signatur soll prüfbar mit einem bestimmten Schlüssel verbunden sein.

Verschlüsselung allein bestätigt jedoch noch nicht, wer eine Nachricht geschrieben hat. Dafür ist eine digitale Signatur nötig.

Warum wird eine Nachricht nicht einfach vollständig mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselt? Asymmetrische Verfahren sind für große Datenmengen vergleichsweise aufwendig. Symmetrische Verfahren arbeiten schneller, benötigen aber auf beiden Seiten denselben geheimen Schlüssel. PGP verbindet deshalb beide Verfahren.

Jede Person besitzt ein zusammengehöriges Schlüsselpaar:

• Der öffentliche Schlüssel darf weitergegeben werden.
• Der private Schlüssel bleibt geheim und sollte zusätzlich durch eine starke Passphrase geschützt werden.

Der Ablauf beim Senden

1. Das Programm erzeugt einen zufälligen Sitzungsschlüssel.
2. Es verschlüsselt die Nachricht schnell und symmetrisch mit diesem Sitzungsschlüssel.
3. Es verschlüsselt den Sitzungsschlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel der empfangenden Person.
4. Es versendet die verschlüsselte Nachricht zusammen mit dem geschützten Sitzungsschlüssel.

Der Ablauf beim Empfangen

1. Die empfangende Person entschlüsselt den Sitzungsschlüssel mit ihrem privaten Schlüssel.
2. Mit dem Sitzungsschlüssel entschlüsselt das Programm anschließend die Nachricht.

Eine verschlüsselte Nachricht kann vertraulich sein, ohne die Identität des Absenders zu beweisen. Eine digitale Signatur erfüllt eine andere Aufgabe: Sie macht Veränderungen prüfbar und verbindet die Daten mit einem privaten Signaturschlüssel.

Signieren und Prüfen

1. Das Programm berechnet den Hashwert der Nachricht.
2. Aus diesem Hashwert erzeugt es mithilfe des privaten Schlüssels des Absenders die Signatur.
3. Nachricht und Signatur werden gemeinsam übermittelt.
4. Die empfangende Person berechnet selbst den Hashwert der erhaltenen Nachricht.
5. Sie prüft die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des behaupteten Absenders.

Eine erfolgreiche Prüfung zeigt, dass die geprüften Daten seit dem Signieren nicht verändert wurden und dass die Signatur zum passenden privaten Schlüssel gehört. Ob dieser Schlüssel wirklich der behaupteten Person gehört, muss jedoch gesondert geklärt sein.

Verschlüsselung und Signatur lassen sich kombinieren: Mira kann eine Nachricht für Leo verschlüsseln und sie zusätzlich mit ihrem eigenen privaten Schlüssel signieren.

Ein öffentlicher Schlüssel darf offen verteilt werden. Das bedeutet aber nicht, dass jeder gefundene Schlüssel automatisch der angegebenen Person gehört.

Angenommen, ein Angreifer gibt seinen eigenen öffentlichen Schlüssel als Leos Schlüssel aus. Mira würde ihre Nachricht dann für den Angreifer verschlüsseln. Die Mathematik könnte korrekt funktionieren, obwohl die Zuordnung zur Person falsch ist.

Eine direkte Möglichkeit besteht darin, den Fingerprint persönlich oder über einen bereits vertrauenswürdigen Kanal zu vergleichen. OpenPGP kennt außerdem das Web of Trust: Personen bestätigen durch Signaturen, dass sie die Zuordnung eines öffentlichen Schlüssels geprüft haben.

Eine Signaturkette kann zusätzliches Vertrauen schaffen. Sie ersetzt aber keine sorgfältige Entscheidung darüber, wem du bei der Schlüsselprüfung vertraust. Eine lange Kette ist nicht automatisch zuverlässig.

PGP kann Inhalte wirksam schützen, ist aber keine vollständige Sicherheits- oder Anonymitätslösung.

• Metadaten bleiben sichtbar: Bei E-Mails können unter anderem Kommunikationspartner und die Betreffzeile erkennbar bleiben. Schreibe deshalb keine vertraulichen Angaben in den Betreff.
• Keine automatische Anonymität: Verschlüsselung verbirgt den Inhalt, nicht zwingend die beteiligten Personen oder den Kommunikationszeitpunkt.
• Schlüsselverlust: Geht der private Schlüssel verloren und existiert keine sichere Wiederherstellungsmöglichkeit, können verschlüsselte Daten unzugänglich bleiben.
• Schlüsseldiebstahl: Gelangt der private Schlüssel samt nutzbarer Passphrase an Unbefugte, können diese seine Funktionen missbrauchen.
• Fehlbedienung: Ein ungeprüfter öffentlicher Schlüssel, eine ignorierte Signaturwarnung oder ein ungeschütztes Gerät kann den Schutz unterlaufen.
• Softwarefehler: Sichere Grundideen garantieren keine fehlerfreie Implementierung. Auch das Mailprogramm und die Darstellung von Nachrichten gehören zum Sicherheitskontext.
• Transport und Inhalt sind verschieden: PGP schützt vor allem den Inhalt Ende zu Ende. Transportverschlüsselung wie TLS schützt Verbindungen auf dem Übertragungsweg. Beide Schutzarten können sich ergänzen.

Historische Angaben zu Algorithmen, Programmbefehlen und empfohlenen Schlüssellängen altern. Deshalb lässt sich aus alten PGP-Versionen keine allgemeingültige heutige Konfiguration ableiten. Entscheidend bleiben eine gepflegte Implementierung, geschützte private Schlüssel und korrekt geprüfte Schlüsselzuordnungen.

Wenn du alle drei Fälle begründen kannst, kannst du den vollständigen PGP-Lernweg erklären: hybrid verschlüsseln, Signaturen getrennt prüfen, Schlüssel zuverlässig zuordnen und praktische Grenzen beachten.