Zertifikate beim VPN-Verbindungsaufbau

Neben den grundlegenden Informationen zum Thema Zertifikate betrachten wir in diesem Abschnitt die konkrete Anwendung beim VPN-Verbindungsaufbau. Für einen solchen Verbindungsaufbau mit Zertifikatsunterstützung müssen auf beiden Seiten der Verbindung (z. B. Anbindung einer Filiale an das Netzwerk der Zentrale über einen Router) bestimmte Informationen vorhanden sein:

• Die Filiale verfügt über folgende Komponenten:
  • Zertifikat der Root-CA mit dem Public Key der CA
  • Eigenes Geräte-Zertifikat mit dem eigenen Public Key und der Bestätigung der Identität. Die Prüfsumme dieses Zertifikats ist mit dem Private Key der CA signiert.
  • Eigener Private Key
• Die Zentrale verfügt über folgende Komponenten:
  • Zertifikat der Root-CA mit dem Public Key der CA
  • Eigenes Geräte-Zertifikat mit dem eigenen Public Key und der Bestätigung der Identität. Die Prüfsumme dieses Zertifikats ist mit dem Private Key der CA signiert.
  • Eigener Private Key

Beim VPN-Verbindungsaustausch laufen vereinfacht dargestellt im Main Mode folgende Vorgänge ab (in beide Richtungen symmetrisch):

1. In einem ersten Paketaustausch handeln die Peers z. B. die verwendeten Verschlüsselungsmethoden und die Verfahren zur Authentifizierung aus. In dieser Phase haben beide Seiten noch keine gesicherte Kenntnis darüber, mit wem sie gerade verhandeln, das ist jedoch bis zu diesem Zeitpunkt nicht notwendig.
2. Im nächsten Schritt wird ein gemeinsames Schlüsselmaterial für die weitere Verwendung ausgehandelt, darin u.a. symmetrische Schlüssel und asymmetrische Schlüsselpaare. Auch in diesem Zustand können beide Seiten noch nicht sicher sein, mit wem sie die Schlüssel ausgehandelt haben.
3. Im nächsten Schritt wird mit Hilfe der Zertifikate geprüft, ob der Peer aus der Verhandlung des Schlüsselmaterials auch tatsächlich der beabsichtigte Kommunikationspartner ist:
   • Die Filiale errechnet aus dem Schlüsselmaterial der aktuellen Verhandlung eine Prüfsumme (Hash), die lediglich die beiden beteiligten Peers (Filiale und Zentrale) und nur während dieser Verbindung berechnen können.
   • Diesen Hash verschlüsselt die Filiale mit dem eigenen Private Key und erzeugt damit eine Signatur.
   • Diese Signatur übermittelt die Filiale zusammen mit dem eigenen Zertifikat dem Peer in der Zentrale.
   • Die Zentrale prüft dann die Signatur für das empfangene Zertifikat der Filiale. Das kann sie mit Hilfe des Public Keys im Root-CA, welcher in beiden Peers identisch vorhanden ist. Kann die Signatur aus dem Filialen-Zertifikat (erstellt mit dem Private Key der CA) mit dem Public Key der CA entschlüsselt werden, dann ist die Signatur gültig und dem Zertifikat kann vertraut werden.
   • Im nächsten Schritt prüft die Zentrale dann die Signatur der verschlüsselten Prüfsumme. Der Public Key der Filiale aus dem entsprechenden Zertifikat wurde im vorigen Schritt für gültig befunden. Daher kann die Zentrale prüfen, ob die signierte Prüfsumme mit dem Public Key der Filiale entschlüsselt werden kann. Die Zentrale kann die gleiche Prüfsumme aus dem Schlüsselmaterial der aktuellen Verbindung berechnen wie die Filiale. Wenn diese Prüfung erfolgreich ist, kann der Peer „Filiale“ als authentifiziert angesehen werden.