Was ist kdf?

Key Derivation Function (KDF)

Eine Key Derivation Function (KDF), zu Deutsch Schlüsselableitungsfunktion, ist ein Algorithmus, der aus einem Master Key (oder einem geheimen Wert) und gegebenenfalls zusätzlichen Parametern einen oder mehrere abgeleitete Schlüssel erzeugt. KDFs werden verwendet, um die Sicherheit von kryptografischen Systemen zu verbessern, indem sie sicherstellen, dass verschiedene Schlüssel für verschiedene Zwecke verwendet werden, selbst wenn ein einzelner Master Key kompromittiert wird.

Zweck und Vorteile:

Schlüsselisolation: KDFs verhindern, dass die Kompromittierung eines abgeleiteten Schlüssels die anderen abgeleiteten Schlüssel oder den Master Key gefährdet. Dies wird auch als Schlüsselisolation bezeichnet.
Schlüsseldiversifizierung: Durch die Verwendung verschiedener Parameter (wie Salt und Context Information) bei der Ableitung verschiedener Schlüssel wird sichergestellt, dass die abgeleiteten Schlüssel unterschiedlich sind, selbst wenn der Master Key gleich ist. Dies verbessert die Schlüsseldiversifizierung.
Passwortbasierte Schlüsselableitung: KDFs werden häufig verwendet, um aus schwachen Passwörtern sichere Schlüssel zu generieren. Bekannte Beispiele hierfür sind PBKDF2, bcrypt und scrypt, die speziell für den Schutz von Passwörtern entwickelt wurden und eine hohe Rechenkomplexität aufweisen, um Brute-Force-Angriffe zu erschweren.
Schlüsselvereinbarung: KDFs können verwendet werden, um einen geteilten geheimen Wert, der durch ein Schlüsselvereinbarungsprotokoll (wie Diffie-Hellman) erzeugt wurde, in einen sicheren Sitzungsschlüssel umzuwandeln.
Salt: Ein Salt (Zufallswert) wird oft als Eingabe für die KDF verwendet. Dies verhindert, dass Angreifer vorechnete Tabellen (Rainbow Tables) verwenden, um Passwörter oder Master Keys zu knacken. Die Verwendung von Salt ist eine wichtige Sicherheitsmaßnahme.
Iteration Count: Viele KDFs verwenden eine Iterationszahl, die die Anzahl der Wiederholungen eines Hash-Algorithmus bestimmt. Eine höhere Iterationszahl erhöht die Rechenkosten für die Schlüsselableitung, was Brute-Force-Angriffe erschwert. Die Wahl der richtigen Iterationszahl ist entscheidend für die Sicherheit.

Beispiele für KDFs:

HKDF (HMAC-based Key Derivation Function): Ein einfacher und weit verbreiteter KDF, der auf HMAC (Hash-based Message Authentication Code) basiert.
PBKDF2 (Password-Based Key Derivation Function 2): Speziell für passwortbasierte Anwendungen entwickelt.
bcrypt und scrypt: Noch stärkere passwortbasierte KDFs, die resistenter gegen Hardware-beschleunigte Angriffe sind.
Argon2: Eine moderne KDF, die für Passwort-Hashing und andere kryptografische Anwendungen entwickelt wurde und mehrere Sicherheitsvorteile bietet.

Wichtige Überlegungen:

Die Wahl der richtigen KDF hängt von der spezifischen Anwendung und den Sicherheitsanforderungen ab.
Die Parameter der KDF (wie Salt und Iterationszahl) müssen sorgfältig gewählt und korrekt verwaltet werden.
Es ist wichtig, die KDF gemäß den neuesten Sicherheitsempfehlungen zu implementieren und zu verwenden. Die Sicherheitsrichtlinien sollten beachtet werden.

KDFs sind ein wesentlicher Bestandteil moderner kryptografischer Systeme und tragen dazu bei, die Sicherheit von Daten und Systemen zu gewährleisten.