SSL/TLS Grundlagen

6 Kernkonzepte

Die wichtigsten Konzepte der SSL/TLS-Verschlüsselung: PKI · X.509 · Handshake · Cipher Suites · Protokollversionen · Zertifikatskette SSL/TLS ist die Grundlage für sichere Kommunikation im Internet. Diese Cheatsheet erklärt die zentralen Konzepte, Protokolle und Komponenten für die Verschlüsselung von Web- und anderen Netzwerkverbindungen.

PKI & X.509 – Public Key Infrastructure

CA · Zertifikat · Schlüsselpaar

PKI = CA + RA + Zertifikate + Schlüssel X.509: Standard für Zertifikatsformat

Public Key Infrastructure (PKI) ist das System aus Richtlinien, Prozessen und Technologien für die Erstellung, Verwaltung und Überprüfung digitaler Zertifikate. X.509 ist der internationale Standard für das Zertifikatsformat.

PKI-Komponenten

Komponente	Beschreibung
CA (Certificate Authority)	Vertrauenswürdige Instanz, die Zertifikate ausstellt und signiert
RA (Registration Authority)	Stellt die Identität des Antragstellers fest (oft Teil der CA)
CSR (Certificate Signing Request)	Anfrage zur Ausstellung eines Zertifikats
Privater Schlüssel	Geheimer Schlüssel (nur für den Besitzer)
Öffentlicher Schlüssel	Im Zertifikat enthalten, für alle sichtbar
Zertifikat (X.509)	Enthält öffentlichen Schlüssel + Informationen + Signatur der CA
Zertifikatskette	Root-CA → Intermediate CA → Server-Zertifikat

Beispiele

# X.509-Zertifikatsfelder (vereinfacht)

Version: 3 (v3)

Serial Number: 01:23:45:67:89:AB:CD:EF

Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption

Issuer: CN=Let's Encrypt R3, O=Let's Encrypt

Subject: CN=example.com

Validity:

Not Before: 2025-01-01 00:00:00 UTC

Not After: 2026-01-01 23:59:59 UTC

Public Key: RSA (2048 bit)

Subject Alternative Name (SAN): DNS:example.com, DNS:www.example.com

Tipp: Subject Alternative Name (SAN) ist heute Pflicht für Zertifikate mit mehreren Domänen. Die meisten Browser akzeptieren keine Zertifikate mehr, die nur den Common Name (CN) enthalten.

Zertifikate – Typen & Validierung

DV · OV · EV · Wildcard · Self-Signed

Zertifikatstypen = DV | OV | EV | Wildcard | Self-Signed

Zertifikate werden je nach Validierungsgrad und Verwendungszweck in verschiedene Typen eingeteilt. Die Gültigkeit wird durch die Zertifikatskette und die Root-CA bestimmt.

Zertifikatstypen

Typ	Validierung	Beschreibung
DV (Domain Validation)	Nur Domain-Kontrolle	Günstig, schnell (Let's Encrypt)
OV (Organization Validation)	Domain + Organisation	Prüft die Firmenidentität
EV (Extended Validation)	Domain + Organisation + Rechtsprüfung	Höchster Vertrauensgrad (grüne Adressleiste)
Wildcard	Wie DV/OV	Gilt für *.domain.de und alle Subdomains
Self-Signed	Keine CA	Eigenes Zertifikat (nur für Tests)
SAN (Subject Alternative Name)	Wie DV/OV	Mehrere Domains in einem Zertifikat

Beispiele

# Wildcard-Zertifikat

CN: *.example.com

Gültig für: app.example.com, api.example.com, www.example.com

# SAN-Zertifikat (mehrere Domains)

CN: example.com

SAN: example.com, www.example.com, app.example.com, api.example.com

# Self-Signed Zertifikat (für Tests)

openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -nodes -keyout server.key -out server.crt -days 365

Tipp: Let's Encrypt bietet kostenlose DV-Zertifikate mit automatischer Erneuerung. Für Produktivumgebungen sind OV- oder EV-Zertifikate empfehlenswert, um das Vertrauen der Nutzer zu erhöhen.

TLS Handshake – Verbindungsaufbau

ClientHello · ServerHello · Certificate · KeyExchange

ClientHello → ServerHello → Certificate → KeyExchange → Finished Der TLS-Handshake in 5 Schritten

TLS Handshake ist der Prozess, bei dem Client und Server eine sichere Verbindung aushandeln – inklusive Protokollversion, Cipher Suite, Authentifizierung und Schlüsselaustausch.

Handshake-Schritte (TLS 1.3)

Schritt	Richtung	Inhalt
1. ClientHello	Client → Server	Unterstützte TLS-Versionen, Cipher Suites, Random
2. ServerHello	Server → Client	Ausgewählte TLS-Version, Cipher Suite, Random
3. Certificate	Server → Client	Server-Zertifikat + Zertifikatskette
4. KeyExchange	Server → Client	DH/ECDH-Parameter (TLS 1.3)
5. Finished	Beide Seiten	Bestätigung der Verbindung

Beispiele

# TLS 1.2 Handshake (vereinfacht)

ClientHello:

TLS Version: TLS 1.2

Cipher Suites: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384, ...

ServerHello:

TLS Version: TLS 1.2

Cipher Suite: TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384

Certificate:

Server-Zertifikat: CN=example.com

Zertifikatskette: Root → Intermediate → Server

KeyExchange:

ServerKeyExchange: ECDH-Parameter + Signatur

Finished:

Verification: HMAC über gesamten Handshake

Tipp: TLS 1.3 reduziert die Anzahl der Roundtrips von 2 auf 1 (0-RTT mit Session Resumption) und verbessert die Sicherheit durch Entfernung älterer, unsicherer Cipher Suites.

Cipher Suites – Verschlüsselungsalgorithmen

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384 Komponenten: Schlüsselaustausch · Authentifizierung · Verschlüsselung · MAC

Cipher Suites definieren den vollständigen Algorithmensatz für den TLS-Handshake – Schlüsselaustausch, Authentifizierung, symmetrische Verschlüsselung und Message Authentication Code (MAC).

Cipher Suite Komponenten

Komponente	Mögliche Algorithmen	Beschreibung
Schlüsselaustausch	ECDHE, DHE, RSA	ECDHE = Forward Secrecy, RSA = kein PFS
Authentifizierung	RSA, ECDSA	Signatur mit Server-Zertifikat
Verschlüsselung	AES_128_GCM, AES_256_GCM, CHACHA20_POLY1305	GCM = Authenticated Encryption (AEAD)
MAC (Hash)	SHA256, SHA384, SHA1	HMAC für Integrität

Beispiele

# Moderne Cipher Suites (TLS 1.3)

TLS_AES_256_GCM_SHA384

TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256

# Gute Cipher Suites (TLS 1.2)

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384

TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256

TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256

# Veraltete/unsichere Cipher Suites (vermeiden)

TLS_RSA_WITH_3DES_EDE_CBC_SHA

TLS_RSA_WITH_RC4_128_SHA

TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA # Kein PFS, CBC-Modus

Tipp: Forward Secrecy (PFS) ist entscheidend für die Sicherheit. Cipher Suites mit ECDHE oder DHE bieten PFS. Vermeiden Sie RSA-only Cipher Suites ohne PFS.

Protokollversionen – SSL vs. TLS

SSL 2.0 · SSL 3.0 · TLS 1.0 · TLS 1.1 · TLS 1.2 · TLS 1.3

SSL 2.0/3.0 → TLS 1.0 → 1.1 → 1.2 → 1.3 SSL ist veraltet und unsicher – heute wird nur noch TLS verwendet

Protokollversionen – SSL (Secure Sockets Layer) und TLS (Transport Layer Security) sind die Protokolle für verschlüsselte Kommunikation. TLS ist der Nachfolger von SSL und wird heute ausschließlich verwendet.

Versionen im Überblick

Version	Jahr	Status	Bemerkung
SSL 2.0	1995	Veraltet	Mehrere Sicherheitslücken, ab 2011 deaktiviert
SSL 3.0	1996	Veraltet	POODLE-Angriff, seit 2014 unsicher
TLS 1.0	1999	Deprecated	BEAST-Angriff, wird nicht mehr empfohlen
TLS 1.1	2006	Deprecated	Veraltet, ab PCI DSS 3.2 nicht mehr erlaubt
TLS 1.2	2008	Aktuell	Weit verbreitet, sicher bei richtiger Konfiguration
TLS 1.3	2018	Aktuell	Schneller, sicherer, vereinfachter Handshake

Beispiele

# TLS 1.2 vs TLS 1.3 Unterschiede

TLS 1.2:

Handshake: 2 Roundtrips

Cipher Suites: Viele (auch unsichere)

MAC: HMAC (separat)

TLS 1.3:

Handshake: 1 Roundtrip (0-RTT möglich)

Cipher Suites: Nur AEAD (GCM, ChaCha20)

MAC: Integriert in AEAD

# Server-Konfiguration: TLS 1.2 und 1.3 aktivieren

nginx: ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

Tipp: Deaktivieren Sie SSL 2.0/3.0 und TLS 1.0/1.1 auf allen Servern. Verwenden Sie mindestens TLS 1.2, bevorzugt TLS 1.3, um die Sicherheit zu maximieren.

Zertifikatskette – Vertrauensaufbau

Root CA · Intermediate · Server · Chain of Trust

Root CA → Intermediate CA → Server-Zertifikat Die Zertifikatskette für die Validierung eines Server-Zertifikats

Zertifikatskette (Chain of Trust) beschreibt den Vertrauenspfad vom Server-Zertifikat über eine oder mehrere Zwischen-CAs bis zur vertrauenswürdigen Root-CA im Browser/Client.

Beispiele

# Beispiel einer Zertifikatskette

Root CA (vertrauenswürdig):

CN: GlobalSign Root CA

Signiert: Intermediate CA

Intermediate CA:

CN: GlobalSign RSA OV SSL CA 2018

Signiert: Server-Zertifikat

Server-Zertifikat:

CN: example.com

Ausgestellt von: GlobalSign RSA OV SSL CA 2018

# Überprüfen der Kette mit OpenSSL

openssl verify -CAfile root.pem -untrusted intermediate.pem server.crt

# Fehlende Intermediate-CA erkennen

openssl s_client -connect example.com:443 -showcerts

Tipp: Viele Browser- und Betriebssystem-Updates enthalten aktualisierte Root-CAs. Wenn Ihre Zertifikatskette fehlerhaft ist, erhalten Sie Fehler wie "Zertifikat nicht vertrauenswürdig" oder "Zwischenzertifikat fehlt".

SSL/TLS im Überblick

PKI Public Key Infrastructure
CA, Zertifikate, Schlüssel

X.509 Zertifikatsformat
Standard für digitale Zertifikate

Handshake Verbindungsaufbau
TLS 1.3: 1-RTT

PFS Forward Secrecy
ECDHE / DHE

TLS 1.3 Aktuelle Version
Seit 2018

Chain Zertifikatskette
Root → Intermediate → Server

Quick Summary

PKI

Public Key Infrastructure

X.509

Zertifikatsformat

Handshake

Verbindungsaufbau

Cipher

Verschlüsselungsalgorithmen

TLS 1.3

Aktuelle Version

Chain

Zertifikatskette

TLS_AES_256_GCM_SHA384 · Forward Secrecy (PFS) · Root CA → Intermediate → Server