Kerckhoff Prinzip

Was ist das Kerckhoff Prinzip?

Das Kerckhoff Prinzip besagt, dass sich die Sicherheit eines kryptografischen Verfahrens nicht auf die Geheimhaltung der Algorithmen stützt.

Heute gilt die Maxime von Kerckhoff als wichtiger Kryptografie-Grundsatz 

Dabei ist diese Maxime von Kerckhoff ein Grundsatz zur Kryptografie der bereits aus dem Jahr 1883 stammt und von Auguste Kerckhoff nicht mit dem Ziel formuliert wurde die IT-Sicherheit zu optimieren. Vielmehr besagt das Kerckhoffs’sche Prinzip

„Es darf keiner Geheimhaltung bedürfen und muss ohne Schaden in die Hände des Feindes fallen können.“

La cryptographie militaire 1883 – Auguste Kerckhoff

Kerckhoff und Kryptografie

Angewendet auf kryptografische Verfahren und Grundsätze der IT-Sicherheit bedeutet der Kerckhoffsche Grundsatz, dass eine ohne Belang sein muss, ob ein Angreifer einen in einem implementierten Algorithmus kennt. Daraus folgt: Wenn der Angreifer den Krypto-Algorithmus kennt, und das kryptografische Verfahren das damit geschützte Geheimnis dennoch wirksam schützt, sind sowohl die Geheimnisse geschützt und das angewendete kryptografische Verfahren darf als sicher gelten.

Daraus folgt für kryptografische Verfahren ebenso:

Alle Kryptofunktionen dürfen öffentlich bekannt sein, solange der geheime Schlüssel – der sogenannte Secret Key – wirksam geschützt ist. Das Kerkhoffsche Prinzip beruht also auf dem Schutz der kryptografischen Schlüssel, nicht auf dem Schutz der krypografischen Algorithmen oder Krypto-Funktionen.

Was bedeutet Kerckhoff’s Prinzip für Krypto-Algorithmen?

Das Kerckhoffsche Prinzip besagt, dass ein kryptographischer Algorithmus so konzipiert sein sollte, dass seine Sicherheit ausschließlich auf der Geheimhaltung des Schlüssels und nicht auf der Unkenntlichkeit des Algorithmus selbst beruht.

Mit anderen Worten, der Entwurf und die Implementierung des Algorithmus sollten öffentlich bekannt sein, und seine Sicherheit sollte nicht gefährdet sein, selbst wenn ein Angreifer den Algorithmus vollständig kennt.

Dieser Grundsatz ist für kryptografische Systeme wichtig, da er sicherstellt, dass die Sicherheit des Systems nicht von der Annahme abhängt, dass Angreifer die Details des Algorithmus nicht kennen, die im Laufe der Zeit gefährdet werden könnten. Stattdessen basiert die Sicherheit des Systems auf der Schwierigkeit, den Schlüssel zu entdecken, der von den Benutzern des Systems geheim gehalten wird.

Auguste Kerkhoffs (19.01.1835-09.08.1903) Kryptographie Grundsatz aus „La cryptographie militaire“

Kryptografie sinnvoll anwenden

Wenn wir das Prinzip von Kerckhoff als Programmierer oder in der Rolle eines Software-Architekts sinnvoll anwenden, dann bedeutet das:

„Je weniger Geheimnisse ein Krypto-System braucht, desto robuster ist es.“

Gute IT-Security-Architektur basiert der Geheimhaltung der Schlüssel

Keinesfalls darf die kryptografische Sicherheit von der Geheimhaltung des Algorithmus abhängen. Eine gute IT-Security-Architektur basiert ausschließlich auf der Geheimhaltung der Schlüssel.

Quantumcomputing – Secret-Flow & Cybercrime – Bedrohung der IT Sicherheit – Eine futuristische Darstellung eines Quantumcomputers

Regeln zum Kerckhoff Grundsatz der Kryptografie

Das Kerckhoffsche Prinzip besagt, dass ein System auch dann sicher sein muss, wenn alles über das System, mit Ausnahme des Schlüssels, öffentlich bekannt ist.

Hier sind die wichtigsten Regeln:

1. Die Sicherheit sollte nicht von der Geheimhaltung des Entwurfs oder der Implementierung des Systems abhängen.
2. Das System sollte auch dann sicher bleiben, wenn ein Angreifer das System mit Ausnahme des geheimen Schlüssels vollständig kennt.
3. Die Sicherheit des Systems sollte nicht von einem geheimen Algorithmus oder Implementierungsdetails abhängen, sondern von der Geheimhaltung des Schlüssels.
4. Das System sollte in der Lage sein, selbst Angriffen eines Gegners mit unbegrenzter Rechenleistung zu widerstehen.

SWOT-Analyse zum Kerckhoff-Prinzip

Stärken (Strengths):

1. Transparenz des Algorithmus: Die Öffentlichkeit des Algorithmus ermöglicht Peer-Reviews, was zu einer gründlicheren Validierung und möglichen Fehlerbehebung führt.
2. Unabhängigkeit von Geheimhaltung: Da sich die Sicherheit auf die Geheimhaltung des Schlüssels und nicht des Algorithmus stützt, sind Systeme widerstandsfähiger gegen Offenlegungen oder Lecks.
3. Flexibilität: Neue oder überarbeitete Algorithmen können ohne Gefahr der Entschlüsselung implementiert werden, solange der Schlüssel geheim bleibt.

Schwächen (Weaknesses):

1. Abhängigkeit vom Schlüsselschutz: Wenn Schlüssel kompromittiert werden, wird das gesamte System gefährdet, unabhängig von der Stärke des Algorithmus.
2. Benötigt strenge Schlüsselmanagement-Praktiken: Ohne effektive Schlüsselspeicherung und -rotation können Angriffe erfolgreich sein.

Chancen (Opportunities):

1. Adoption durch Industriestandards: Viele moderne Kryptographiestandards folgen dem Kerckhoff-Prinzip, was zu einer breiten Akzeptanz in der Branche führt.
2. Förderung von Open-Source-Entwicklungen: Die Idee, dass Algorithmen öffentlich sein sollten, fördert den Open-Source-Gedanken in der Kryptographie-Community.

Bedrohungen (Threats):

1. Physischer Zugriff: Ein Angreifer mit physischem Zugriff auf ein System könnte versuchen, den Schlüssel direkt abzufangen.
2. Schwachstellen in der Implementierung: Während der Algorithmus solide sein mag, können Schwachstellen in dessen Implementierung oder in der umgebenden Infrastruktur zu Sicherheitsproblemen führen.

Kerckhoffs Prinzip in modernen Cloud-Infrastrukturen, Orchestrierung und Containerumgebungen

Historischer Kontext von Kerckhoffs Prinzip: Das Kerckhoff-Prinzip wurde im späten 19. Jahrhundert formuliert, einer Zeit, die von manueller Kryptographie und physischer Nachrichtenübermittlung geprägt war. Auguste Kerckhoff postulierte, dass die Sicherheit eines Systems nicht auf der Geheimhaltung des Algorithmus, sondern ausschließlich auf der Geheimhaltung des Schlüssels basieren sollte.

Sichere Containerisierung – Secrets at runtime

Moderne Anwendungen in Cloud-Infrastrukturen: In der heutigen Ära der Digitalisierung, in der Daten in der Cloud gespeichert und verarbeitet werden, hat das Kerckhoff-Prinzip eine noch größere Relevanz erlangt. Cloud-Anbieter setzen auf offene und überprüfbare kryptografische Verfahren, um die Daten ihrer Kunden zu schützen. Die tatsächliche Geheimhaltung und Sicherheit liegt jedoch im Schlüsselmanagement. In Umgebungen wie AWS, Azure und Google Cloud werden Dienste wie Key Management Service (KMS) bereitgestellt, um die sichere Erstellung und Verwaltung kryptografischer Schlüssel zu gewährleisten.

Kerckhoffs Prinzip und Orchestrierung: Orchestrierungswerkzeuge wie Kubernetes und Docker Swarm verwalten und automatisieren Containerbereitstellungen. Die Transparenz und Vorhersehbarkeit dieser Tools ist von entscheidender Bedeutung. Das Kerckhoff-Prinzip kommt ins Spiel, indem es sicherstellt, dass trotz der öffentlichen Kenntnis des Orchestrierungsprozesses und seiner Algorithmen die Geheimnisse (z. B. API-Schlüssel, Datenbankanmeldeinformationen) sicher geschützt sind. Dies wird häufig durch Secret Management Tools innerhalb dieser Orchestrierungsplattformen erreicht.

Container-Orchestrierung – Schematische Darstellung eines Orchestration Tools

Containerumgebungen und das Kerckhoffsche Prinzip: In modernen DevOps-Umgebungen, in denen Containerisierung durch Technologien wie Docker und rkt zum Standard geworden ist, ist Sicherheit ein zentrales Anliegen. Das Kerckhoff-Prinzip findet Anwendung in der Art und Weise, wie Containerimages erstellt und verteilt werden. Während das Image selbst oft öffentlich zugänglich ist (z. B. in Docker Hub), sollten die darin enthaltenen Geheimnisse niemals eingebettet sein. Stattdessen sollten sie zur Laufzeit über sichere Kanäle wie Kubernetes Secrets oder Docker Secrets injiziert werden.

Herausforderungen bei der Umsetzung in der Cloud und Containerumgebungen: Die größte Herausforderung besteht darin, eine Balance zwischen Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit zu finden. Es kann komplex sein, Schlüssel und Geheimnisse in einer dynamischen Cloud-Umgebung zu verwalten, insbesondere wenn Anwendungen und Dienste elastisch skaliert werden. Ebenso kann die Integration von Legacy-Systemen, die nicht nach dem Kerckhoff-Prinzip entwickelt wurden, in moderne Containerumgebungen Sicherheitsrisiken bergen.

Zukunftsausblick und Cloud-Entwicklung: Während Cloud-Infrastrukturen und Containerisierung weiterhin an Bedeutung gewinnen, wird die Notwendigkeit, das Kerckhoff-Prinzip anzuwenden, nur noch zunehmen. Mit der wachsenden Bedrohung durch Quantumcomputing und anderen fortschrittlichen Angriffsvektoren müssen Algorithmen und kryptografische Verfahren ständig überprüft und aktualisiert werden. Das Festhalten am Kerckhoff-Prinzip gewährleistet jedoch, dass solange unsere Schlüssel sicher sind, unsere Daten und Anwendungen es auch sind.

Zusammenfassung

Das Kerckhoff Prinzip unterstreicht eindrucksvoll, dass wahre Kryptografiesicherheit in modernen Cloud-Umgebungen weniger von geheimen Algorithmen als vielmehr von robust geschützten Schlüsseln abhängt.

1. Das Kerckhoff Prinzip betont die Wichtigkeit der Schlüsselgeheimhaltung über die Geheimhaltung des kryptografischen Algorithmus.
2. In modernen Cloud-Infrastrukturen und Containerumgebungen ist die Anwendung dieses Prinzips entscheidend für eine robuste IT-Sicherheit.
3. Wahre Kryptografiesicherheit basiert auf transparenten, öffentlich bekannten Algorithmen kombiniert mit sicher verwahrten geheimen Schlüsseln.