Was ist TLS (Transport Layer Security)?

Protokoll, das die Kommunikation verschlüsselt, Manipulationen erkennt und Server mithilfe von Zertifikaten authentifiziert. HTTPS ist durch TLS geschütztes HTTP.

Japanische Bezeichnung: TLS

„TLS (Transport Layer Security)“ kommt in 9 Übungsfragen aus 3 Themen vor, z. B. Grundlagen der Computernetzwerke, Grundlagen der Webtechnologien, Grundlagen der Informationssicherheit.

Fachgebiet: Grundlagen der Computernetzwerke

Jetzt üben: Fragen zu TLS (Transport Layer Security)

Ein Client baut zu einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 100 ms eine neue HTTPS-Verbindung auf (TLS 1.3 über TCP). Wie lange dauert es ungefähr, bis die Antwort auf die erste Anfrage einzutreffen beginnt? Die DNS-Namensauflösung ist bereits erledigt; Verarbeitungszeit des Servers und Übertragungszeit der Daten werden vernachlässigt.

  1. AEtwa 100 ms
  2. BEtwa 300 ms
  3. CEtwa 200 ms
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Antwort: B. Etwa 300 ms

Zuerst braucht der TCP-Drei-Wege-Handschlag einen Umlauf (der Client kann seine erste TLS-Nachricht zusammen mit dem letzten ACK senden). Dann braucht der Handshake von TLS 1.3 einen Umlauf und anschließend die HTTP-Anfrage mit Antwort einen weiteren, zusammen drei Umläufe: 3 × 100 = 300 ms. Mit TLS 1.2 braucht der Schlüsselaustausch zwei Umläufe, insgesamt also vier Umläufe bzw. 400 ms. Diese Wartezeit hängt von der Zahl der RTTs ab, die durch die Entfernung bestimmt sind; mehr Bandbreite verkürzt sie daher nicht. QUIC, das HTTP/3 verwendet, fasst den Transport- und den kryptografischen Handshake zu einem Umlauf zusammen und bietet bei erneuten Verbindungen außerdem die Möglichkeit, schon im ersten Umlauf Daten zu senden (0-RTT).

Was wird durch HTTPS (durch TLS geschütztes HTTP) geschützt?

  1. ADass der Betreiber der aufgerufenen Website eine vertrauenswürdige Person oder Organisation ohne böse Absicht ist
  2. BDass weder die Tatsache der Kommunikation noch die IP-Adresse des aufgerufenen Servers unterwegs sichtbar ist
  3. CDass der Inhalt unterwegs weder mitgelesen noch verändert werden kann und dass der aufgerufene Server der rechtmäßige Inhaber des Domainnamens im Zertifikat ist
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Antwort: C. Dass der Inhalt unterwegs weder mitgelesen noch verändert werden kann und dass der aufgerufene Server der rechtmäßige Inhaber des Domainnamens im Zertifikat ist

TLS bietet dreierlei: Verschlüsselung der Kommunikation (Vertraulichkeit), Erkennung von Manipulationen (Integrität) und Authentifizierung des Servers. Der Server legt ein Zertifikat vor, und der Browser prüft es, indem er die Signaturen bis zu einer vertrauenswürdigen Zertifizierungsstelle (CA) zurückverfolgt, und vergleicht es mit dem Domainnamen der URL. Damit ist jedoch nur belegt, dass man mit dem Inhaber dieses Domainnamens kommuniziert; ob der Betreiber der Website redlich ist, sagt es nicht. Auch eine betrügerische Website kann ein Zertifikat für ihre eigene Domain erhalten. Außerdem wird der IP-Header nicht verschlüsselt, sodass unterwegs sichtbar ist, mit welcher IP-Adresse wann und wie viel kommuniziert wird.

„TLS (Transport Layer Security)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „TLS (Transport Layer Security)“ (9)

  1. Ein Client baut zu einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 100 ms eine neue HTTPS-Verbindung auf (TLS 1.3 über TCP). Wie lange dauert es ungefähr, bis die Antwort auf die erste Anfrage einzutreffen beginnt? Die DNS-Namensauflösung ist bereits erledigt; Verarbeitungszeit des Servers und Übertragungszeit der Daten werden vernachlässigt.
  2. Was wird durch HTTPS (durch TLS geschütztes HTTP) geschützt?
  3. Warum kann ein Browser bei TLS davon ausgehen, dass der verbundene Server kein Betrüger ist, der sich als jemand anderes ausgibt?
  4. Von einem Webserver mit einer Umlaufzeit (RTT) von 40 ms werden eine HTML-Datei und die vier darin referenzierten Bilder nacheinander einzeln abgerufen. Der Aufbau einer TCP-Verbindung dauert einen Umlauf, jede Anfrage mit Antwort ebenfalls einen Umlauf; Übertragungszeit der Daten, Verarbeitungszeit des Servers, TLS und Verbindungsabbau werden nicht berücksichtigt. Wie groß ist der Zeitunterschied zwischen einer neuen TCP-Verbindung für jedes Objekt und der Wiederverwendung einer einzigen TCP-Verbindung (persistente Verbindung)?
  5. 1,5 MB Textdaten werden mit gzip auf ein Drittel der Größe komprimiert und gesendet. Die Bandbreite beträgt 10 Mbit/s und die RTT 100 ms; bevor das Senden der Daten beginnt, brauchen TCP-Verbindungsaufbau, TLS-Handshake und HTTP-Anfrage zusammen drei Umläufe. Es gilt 1 MB = 10^6 Byte; die Zeit für Komprimierung und Dekomprimierung, Header sowie Wartezeiten durch die Überlastkontrolle von TCP werden vernachlässigt. Welcher Wert liegt der Zeit bis zum vollständigen Empfang der Daten am nächsten?
  6. Welche Beschreibung der Grundfunktion einer Firewall (Paketfilter) ist richtig?
  7. Welche Beschreibung eines Internet-VPNs ist richtig?
  8. Welche Aussage über einen Reverse Proxy ist richtig?
  9. Welches Vorgehen beschreibt das häufig verwendete hybride Verschlüsselungsverfahren, wenn eine große Datei verschlüsselt an jemanden gesendet wird?

Verwandte Begriffe

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) DNS (Domain Name System) Drei-Wege-Handschlag (Three-Way Handshake) Reverse Proxy Public-Key-Kryptografie (asymmetrische Verschlüsselung) Symmetrische Verschlüsselung (Secret-Key-Verfahren) ARP (Address Resolution Protocol) CIDR (Classless Inter-Domain Routing) CSMA/CA DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

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