FachgrundlageSprint 5fachsystematisch⏱ 4 h

Wie Verschlüsselung, Hashfunktion und Signatur zusammenspielen, wie eine PKI Vertrauen organisiert, wie TLS und SSH darauf aufbauen und wie man Datenspeicher, Zugänge und das Netz schützt und überwacht.

Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Zertifikat sagt: Dieser öffentliche Schlüssel gehört zu diesem Namen, und jemand, dem du vertraust, bestätigt das mit seiner Signatur. Alles andere in diesem Teil baut darauf auf.

Wozu diese Lektion?

Im Auftrag arbeitest du am Fall der Halle. Hier steht das Gerüst, das über den Fall hinaus trägt: Begriffe, Regeln und Zusammenhänge, so wie sie in jedem Betrieb und in der Technikerprüfung gelten. Lies sie, wenn du sie brauchst, und komm zurück, wenn du unsicher bist.

Was der Lehrplan verlangt

Die Tabelle zeigt, wo jede Formulierung des Lehrplans in diesem Teil vorkommt. Aktive Schutzmaßnahmen greifen ein (Firewall-Regel, Sperre, Virenschutz, der eine Datei in Quarantäne nimmt). Passive Schutzmaßnahmen erschweren oder machen sichtbar (Verschlüsselung, Protokollierung, Erkennung ohne Eingriff, baulicher Schutz).

Symmetrisch, asymmetrisch, Hash und Signatur

Bei n Teilnehmern, die alle paarweise geheim kommunizieren sollen, braucht man symmetrisch einen Schlüssel je Paar, asymmetrisch ein Paar je Teilnehmer:

N_sym = n · (n minus 1)2     N_asym = 2 · n

Daher kommt in der Praxis beides zusammen: Asymmetrisch werden Identität und Schlüsselaustausch geregelt, symmetrisch werden die Daten verschlüsselt.

Schlüssellängen und Sicherheitsniveau

Wie lang ein Schlüssel sein muss, hängt vom Verfahren ab. Das Sicherheitsniveau in Bit gibt an, wie viel Aufwand ein Angriff etwa kostet, und macht Verfahren vergleichbar. Maßgeblich in Deutschland ist die Technische Richtlinie BSI TR-02102. Ein Auszug zum Ablesen:

Für den Unterricht gilt: Ablesen, nicht auswendig lernen. Prüfe vor einer echten Entscheidung die aktuelle Fassung der Richtlinie.

Zertifikat X.509 und Zertifikatskette

Ein Zertifikat nach X.509 enthält vor allem: Inhaber (Subject, bei Servern die Namen im Feld Subject Alternative Name), öffentlichen Schlüssel, Aussteller (Issuer), Gültig ab und Gültig bis, Seriennummer, Verwendungszweck und die Signatur des Ausstellers.

Die Stammzertifizierungsstelle (Root-CA) signiert nur die Zertifikate der ausstellenden Stellen und ist sonst ausgeschaltet, ohne Netz, im Tresor. Wer ihren privaten Schlüssel stiehlt, kann jedem Gerät jedes Zertifikat unterschieben. Die ausstellende Zertifizierungsstelle (Issuing-CA) arbeitet täglich und stellt die Zertifikate der Geräte aus. Wird sie kompromittiert, sperrt man nur sie und baut sie neu auf.

Sperrung: CRL und OCSP

Ein Zertifikat muss vor Ablauf ungültig gemacht werden können, etwa wenn ein Handscanner gestohlen wird. Zwei Wege:

Sperren ist ein Prozess, keine Technik: Wer meldet den Verlust, wer sperrt, wie schnell, und wer prüft, dass gesperrt wurde? Öffentliche Zertifizierungsstellen setzen inzwischen vor allem auf Sperrlisten.

TLS statt SSL

Die SSL-Techniken des Lehrplans heißen heute TLS (Transport Layer Security). SSL 2.0 und 3.0 sind gebrochen und verboten, TLS 1.0 und 1.1 sind abgekündigt. Eingesetzt werden TLS 1.2 und TLS 1.3. Der Aufbau einer TLS-1.3-Verbindung in Kurzform:

1. ClientHello: Version, Verfahren, Servername, Anteil für den Schlüsselaustausch.
2. ServerHello: Auswahl und Anteil des Servers; ab hier ist verschlüsselt.
3. Zertifikat des Servers mit Zwischenzertifikat, dazu CertificateVerify: Der Server beweist den Besitz des privaten Schlüssels.
4. Der Client prüft Name, Laufzeit, Kette bis zum Vertrauensspeicher und Sperrstatus.
5. Finished auf beiden Seiten, dann Anwendungsdaten.

Öffentliche TLS-Zertifikate dürfen seit 15.03.2026 höchstens 200 Tage gelten, ab 2027 höchstens 100 und ab 2029 höchstens 47 Tage. Wer da noch von Hand erneuert, hat bald einen Ausfall. Deshalb gehört zur Webseite eine automatische Erneuerung, etwa über das Protokoll ACME.

SSH mit Schlüsseln

SSH (secure shell) ist der sichere Fernzugriff auf die Kommandozeile. Statt eines Passworts meldet man sich mit einem Schlüsselpaar an: Der öffentliche Schlüssel liegt auf dem Server, der private Schlüssel bleibt beim Admin, geschützt durch eine Passphrase. Beim ersten Verbinden prüft der Client den Hostschlüssel des Servers über seinen Fingerabdruck. Wer das blind bestätigt, hat die wichtigste Prüfung übersprungen.

Üblich im Betrieb: Anmeldung mit Passwort und als root abschalten, Zugang nur aus dem Verwaltungsnetz, eigener Schlüssel je Person, Schlüssel beim Ausscheiden sofort entfernen.

Datenspeicher-Verschlüsselung

Festplattenverschlüsselung verschlüsselt den ganzen Datenträger. Sie schützt, wenn ein ausgeschaltetes Gerät gestohlen wird, aber nicht, wenn ein Angreifer am laufenden, angemeldeten Gerät sitzt. Dateiverschlüsselung verschlüsselt einzelne Dateien oder Ordner und schützt sie auch im laufenden Betrieb und beim Versand. Beide brauchen eine Antwort auf die Frage: Wo liegt der Wiederherstellungsschlüssel, wenn der Mitarbeiter krank ist oder das Gerät nicht mehr startet?

Zugangssicherung: Passwort, MFA, Captcha

Das BSI empfiehlt im IT-Grundschutz: lieber lang als kompliziert, kein Wechsel ohne Anlass, aber sofort bei Verdacht, keine Passwörter mehrfach verwenden, Passwortmanager erlauben. Mehr-Faktor-Anmeldung (MFA) kombiniert zwei verschiedene Faktoren: Wissen (Passwort, PIN), Besitz (Schlüssel, Smartcard, App), Merkmal (Fingerabdruck). Zwei Passwörter sind kein zweiter Faktor.

Ein Captcha soll Menschen von Programmen unterscheiden. Es bremst automatisierte Anmeldeversuche, ist aber für manche Menschen eine Barriere, und viele Captcha-Dienste übertragen Daten an Dritte (Datenschutz, Teil 1). Begrenzung der Versuche je Zeit und Herkunft wirkt oft besser und stört weniger.

Virenschutz

Geräte, auf denen kein Virenschutz laufen darf, etwa weil der Hersteller einer Anlage es verbietet, brauchen einen anderen Schutz: ein eigenes Netz, nur erlaubte Verbindungen, Prüfung von Datenträgern vor dem Einstecken.

Angriffserkennung: IDS und IPS

Jeder Sensor macht zwei Arten Fehler: Er meldet Harmloses (Fehlalarm) oder übersieht einen Angriff. Wer eines senkt, erhöht meist das andere. Gemessen wird mit:

Erkennungsrate = gemeldete Angriffealle Angriffe     Fehlalarmrate = Alarme ohne Angriffalle harmlosen Ereignisse

Alarmierungskonzept

Ein Alarmierungskonzept legt fest: welche Meldung welche Stufe hat, wer sie wann bekommt, wie schnell reagiert werden muss, wer vertritt, wer eskaliert und wer entscheidet, Dritte zu informieren. Ohne Konzept landet ein Alarm um drei Uhr in einem Postfach, das um sieben gelesen wird.

Ausblick auf Teil 6: Für Einrichtungen, die unter das NIS-2-Umsetzungsgesetz fallen, verlangt §32 BSIG eine Erstmeldung erheblicher Sicherheitsvorfälle an das BSI binnen 24 Stunden. Ob HLG darunter fällt, klärt ihr in Teil 6. Ein Alarmierungskonzept, das bis zur Geschäftsleitung reicht, ist dafür die Voraussetzung.

So steigt der Anspruch in Teil 5