TLSNotary: Datensicherheit mit Privatsphäre sichern

Transportlayer Security (TLS) ist ein Protokoll, das die Kommunikation über das Internet sichert. Es wird hauptsächlich verwendet, um das Surfen im Web zu schützen. Allerdings bietet TLS, während es Daten während der Übertragung privat und sicher hält, keinen Weg für die Clients, um zu beweisen, woher diese Daten stammen. Hier kommt das TLSNotary-Protokoll ins Spiel. TLSNotary ermöglicht es den Clients, Beweise für die Herkunft ihrer während einer TLS-Sitzung erhaltenen Daten zu erhalten, ohne die Sicherheit, die TLS bietet, zu gefährden.

#Überblick über TLS

TLS ist so gestaltet, dass sichergestellt wird, dass Daten sicher zwischen Parteien, wie einem Webserver und einem Browser, ausgetauscht werden. Es verschlüsselt Daten, sodass nur die vorgesehenen Parteien sie lesen können. Wenn sich ein Client über TLS mit einem Server verbindet, durchläuft er einen Prozess namens Handshake, bei dem sie sich darauf einigen, wie sie sicher kommunizieren werden. Während dieses Handshakes tauschen beide Parteien einige Informationen aus und legen Schlüssel fest, die zur Verschlüsselung ihrer Kommunikation verwendet werden.

TLS stellt sicher, dass die Datenintegrität nicht von Angreifern verändert werden kann, und hilft bei der Authentifizierung der beteiligten Parteien. Wenn sich ein Client über TLS mit einem Server verbindet, kann er darauf vertrauen, dass der Server der ist, der er vorgibt zu sein. Das ist entscheidend, um sensible Informationen wie Passwörter und Kreditkartennummern zu schützen.

#Phasen des TLSNotary-Protokolls

TLSNotary funktioniert in drei Hauptphasen:

1. MPC-TLS
2. Selektive Offenlegung
3. Datenverifizierung

#Phase 1: MPC-TLS

Während der MPC-TLS-Phase verbindet sich der Client über das TLS-Protokoll mit dem Server und bezieht einen dritten Party, genannt Notar, ein. Der Notar muss den Inhalt der Kommunikation nicht kennen, hilft aber dabei, eine sichere Verbindung herzustellen. Der Client und der Notar verwenden eine spezielle Methode namens Multi-Party Computation (MPC), um sicherzustellen, dass sie Daten austauschen können, ohne ihre privaten Informationen einander preiszugeben.

In dieser Phase arbeiten der Client und der Notar zusammen, um einen gemeinsamen Schlüssel für die TLS-Verbindung festzulegen. Sie führen die notwendigen Berechnungen durch, um sicherzustellen, dass beide Parteien denselben Schlüssel haben, ohne ihre privaten Schlüssel offenzulegen. Sobald der Schlüssel festgelegt ist, kann der Client Daten sicher vom Server senden und empfangen. Der Notar unterstützt diesen Prozess, bleibt aber unwissend über die tatsächlichen Daten, die übertragen werden.

Der Client sendet seine Daten verschlüsselt an den Server, sodass niemand sie abfangen und lesen kann. Der Notar arbeitet im Hintergrund, um die Sicherheit und Privatsphäre der Daten zu gewährleisten, bleibt dabei aber ein unsichtbarer Teilnehmer.

#Phase 1.5: Notarisierung

Nachdem die sichere Kommunikation hergestellt ist, kann der Client den Notar bitten, bestimmte Daten zu signieren. Dieser Notarisierungsschritt erstellt einen Nachweis, dass der Client spezifische Informationen vom Server erhalten hat, ohne dass der Notar diese Informationen sieht. Im Grunde gibt der Notar eine Signatur, die später mit einem Prüfer geteilt werden kann.

Während dieses Prozesses erstellt der Client eine bindende Verpflichtung, die beweist, dass er bestimmte Daten erhalten hat, ohne die tatsächlichen Daten selbst offenzulegen. Der Notar signiert dieses Engagement und liefert einen offiziellen Nachweis, der später zur Verifizierung verwendet werden kann.

#Phase 2: Selektive Offenlegung

In der Phase der selektiven Offenlegung kann der Client bestimmte Teile der Daten auswählen, die er mit einem Prüfer teilen möchte. Er kann sensible Informationen schwärzen und gleichzeitig einen Beweis für die Authentizität der verbleibenden Daten liefern. Das erlaubt dem Client, nur das Notwendige zu teilen und seine anderen Daten privat zu halten.

Der Client kann Zero-Knowledge-Proofs verwenden, um die Gültigkeit seiner Datenansprüche zu bestätigen, ohne die Daten selbst preiszugeben. Das fügt eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzu und stellt sicher, dass die Clients ihre Argumente beweisen können, ohne etwas Sensibles offen zu legen.

#Phase 3: Datenverifizierung

Schliesslich präsentiert der Client in der Phase der Datenverifizierung das signierte Engagement des Notars dem Prüfer. Zusammen mit diesem stellt der Client alle notwendigen Eröffnungsinformationen bereit, um seine Ansprüche zu validieren. Der Prüfer wird überprüfen, dass die präsentierten Informationen dem entsprechen, was vereinbart wurde, und dass die Identität des Servers mit den TLS-spezifischen Daten übereinstimmt, die vom Client bereitgestellt wurden.

Durch diese drei Phasen ermöglicht TLSNotary dem Client, zu verwalten, welche Daten er offenlegen möchte, während die Integrität und Authentizität der während der TLS-Sitzung ausgetauschten Daten gewährleistet bleibt.

#Kryptographische Konzepte, die in TLSNotary verwendet werden

Das TLSNotary-Protokoll beruht auf mehreren kryptographischen Konzepten, um effektiv zu funktionieren. Das Verständnis dieser Grundlagen ist entscheidend, um zu begreifen, wie das Protokoll funktioniert.

#Schlüsselaustausch

Der Schlüsselaustausch ist ein grundlegender Prozess in der Kryptographie, der es zwei Parteien ermöglicht, einen gemeinsamen Schlüssel für die Verschlüsselung zu erstellen. Im Kontext von TLS wird häufig die Methode des elliptischen Kurven-Diffie-Hellman (ECDH) verwendet. Sie ermöglicht es dem Client und dem Server, ein gemeinsames Geheimnis über einen unsicheren Kanal zu generieren. Beide Parteien erstellen öffentliche und private Schlüssel und tauschen öffentliche Informationen aus, um zu einem gemeinsamen Schlüssel zu gelangen, ohne ihre privaten Schlüssel preiszugeben.

#Oblivious Transfer

Oblivious Transfer ist ein Protokoll, bei dem eine Partei ein Stück von vielen Informationen an eine andere Partei sendet, ohne zu wissen, welches Stück gewählt wurde. Diese Methode ist im Multi-Party-Computing nützlich, da sie den Datentransfer ermöglicht, ohne welche Daten gewählt wurden, offenzulegen. Wenn ein Client zum Beispiel einen bestimmten Informationsbereich vom Notar erhalten muss, ohne seine Entscheidung preiszugeben, stellt Oblivious Transfer sicher, dass der Notar nicht weiss, welche Daten der Client gewählt hat.

#Garbled Circuits

Garbled Circuits sind eine Technik, die verwendet wird, um Funktionen sicher zu berechnen, während die Eingaben verborgen bleiben. In einem garbled circuit wird die Funktion so umgewandelt, dass die Berechnung möglich ist, ohne die Eingaben offenzulegen. Diese Methode ist entscheidend für die sichere Funktionsbewertung in TLSNotary und ermöglicht es dem Client und dem Notar, gemeinsam Werte zu berechnen, ohne ihre privaten Daten einander preiszugeben.

#Verpflichtungsschemata

Verpflichtungsschemata erlauben es einer Partei, sich auf einen Wert zu verpflichten, ohne ihn offenzulegen, und stellen sicher, dass der Wert später nicht geändert werden kann. Dies ist besonders nützlich im Kontext von TLSNotary, wo der Client sich auf bestimmte Daten verpflichten kann, bevor er sie anderen offenbart. Verpflichtungsschemata verwenden oft Hashfunktionen, um sicherzustellen, dass der verpflichtete Wert verborgen bleibt, bis der geeignete Zeitpunkt gekommen ist.

#Sicherheitsmerkmale von TLSNotary

TLSNotary bietet mehrere wichtige Sicherheitsmerkmale, die die Privatsphäre und Integrität von Online-Transaktionen verbessern:

1. Vertraulichkeit: Alle Daten, die zwischen dem Client und dem Server geteilt werden, bleiben privat. Selbst der Notar kann die tatsächlichen Daten, die ausgetauscht werden, nicht sehen.

2. Integrität: Jede Modification der Daten kann erkannt werden. Das Protokoll stellt sicher, dass Daten während der Übertragung nicht ohne Erkennung verändert werden können.

3. Authentifizierung: Das Protokoll überprüft die Identitäten der beteiligten Parteien. Clients können darauf vertrauen, dass sie mit dem richtigen Server kommunizieren und umgekehrt.

4. Nicht-Abstreitbarkeit: TLSNotary liefert einen Nachweis über die Herkunft der Daten, der es den Clients ermöglicht, zu beweisen, dass sie bestimmte Informationen von einem Server erhalten haben, ohne diese dem Notar offenzulegen.

5. Selektive Offenlegung: Clients können auswählen, welche Teile ihrer Daten sie teilen möchten, während sie sensible Informationen privat halten.

#Anwendungsfälle für TLSNotary

TLSNotary kann in verschiedenen Szenarien angewendet werden, in denen Datenauthentizität und Privatsphäre wichtig sind. Einige potenzielle Anwendungsfälle sind:

• Zugang zu Online-Konten nachweisen, ohne Anmeldedaten offenzulegen.
• Demonstrieren, dass eine bestimmte Website zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmte Informationen enthielt.
• Bestätigen, dass private persönliche Informationen, wie eine Adresse oder Gesundheitsdaten, sicher aufbewahrt werden, ohne sie offenzulegen.
• Überprüfen von empfangenen Transaktionen oder Nachrichten, ohne sensible Bankdaten preiszugeben.

#Fazit

TLSNotary ist ein mächtiges Protokoll, das die Sicherheit von TLS verbessert, indem es den Clients ermöglicht, die Authentizität ihrer Daten zu beweisen, ohne die Privatsphäre zu gefährden. Durch die Verwendung kryptographischer Methoden wie Multi-Party Computation, Oblivious Transfer und garbled circuits können Clients ihre Datenoffenlegung effektiv verwalten. Da die Online-Sicherheit immer wichtiger wird, stellt TLSNotary ein wichtiges Werkzeug für die Aufrechterhaltung von Vertrauen und Authentizität in digitalen Transaktionen dar. Die Fähigkeit des Protokolls, sichere, private Bekräftigungen für Daten bereitzustellen, macht es relevant für viele moderne Anwendungen und sorgt dafür, dass sensible Informationen geschützt bleiben, während gleichzeitig notwendige Beweise für Dritte erbracht werden.