Ende-zu-Ende-Verschlüsselung (E2EE) für Dropbox, Google Drive & Co.

Zusammenfassung: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung ist dann gegeben, wenn ausschließlich Empfänger und Sender die Inhalte entschlüsseln können. Der Anbieter der Plattform darf zu keinem Zeitpunkt Einsicht in die Inhalte im Klartext haben – ganz egal, ob es sich dabei um eine Chat-App, E-Mails, Audio-/Video-Kommunikation oder einen Cloud-Speicher handelt.

Bei Boxcryptor haben wir uns auf die sichere Nutzung von Cloud-Speichern spezialisiert. Wenn Sie einen Cloudspeicherdienst nutzen, um Ihre Dateien zu speichern, wollen wir sichergehen, dass Ihre Inhalte in der Cloud gut geschützt sind. Egal ob es sich um wichtige Dokumente oder Ihre Urlaubsfotos handelt – außer Ihnen sollte niemand Zugriff auf diese Dateien und Ordner haben.

Die meisten Cloud-Provider bieten einen gewissen Schutz. Dennoch werden Sie als Nutzer oder Nutzerin solcher Speicherdienste besser schlafen können, wenn Sie Gewissheit haben, dass Ihre wichtigen Dateien zu keinem Zeitpunkt in ihrer lesbaren (also ungeschützten) Form auf fremden Servern liegen. Ebenso wichtig ist der Schutz der Daten auf der Übertragungsstrecke, also auf dem Weg von Ihrem Gerät hin zum Server des Cloud-Anbieters.

Dies geht nur mit einer echten Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Hier erklären wir Ihnen das Prinzip der Ende-zu-Ende-Verschlüsselung und ihre Funktionsweise.

Was ist Ende-zu-Ende-Verschlüsselung (E2EE)?

E2EE (englisch „end-to-end encryption“) bedeutet, dass Nachrichten beim Sender verschlüsselt und erst beim vorhergesehenen Empfänger wieder entschlüsselt werden. Sie dürfen dazwischen niemals in unverschlüsselter Form vorliegen. Um Letzteres zu garantieren, darf der Schlüssel für die Entschlüsselung der Nachricht ausschließlich dem Sender und dem Empfänger zur Verfügung stehen. Dies ist der entscheidende Aspekt für echte Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.

• Sollte der Schlüssel zum Entschlüsseln der Datei auf einem Server, welcher auch die Nachricht an sich speichert oder weiterleitet, gespeichert sein, ist es keine echte E2EE.

• Kann der Schlüssel von einem Server auf dem Weg berechnet oder anderweitig abgeleitet werden, ist es keine echte E2EE.

Die Schwierigkeit für echte E2EE-Protokolle besteht in der Praxis darin, dem Empfänger den Schlüssel zur Entschlüsselung zukommen zu lassen. Das ist einfach, wenn man sich persönlich treffen könnte, um vor dem Versand einen Dateischlüssel auszutauschen – aber das ist nur in den seltensten Fällen möglich.

In der Praxis wird deshalb oft auf eine Public-Key-Infrastruktur zurückgegriffen. D. h. der Empfänger veröffentlicht einen öffentlichen Schlüssel, den Public Key. Mit dem Public Key kann nur verschlüsselt, nicht jedoch entschlüsselt werden. Der Sender kann nun die Nachricht mit diesem Public Key verschlüsseln, und dem Empfänger zusenden. Dieser besitzt als einziger den privaten Schlüssel, also den Private Key, und kann daher als Einziger die Nachricht entschlüsseln. Diese Form der Verschlüsselung wird als Ende-zu-Ende-Verschlüsselung bezeichnet.

Damit ist zwar das Problem des Schlüsseltausches gelöst, es ergeben sich jedoch andere Herausforderungen: Woher weiß der Sender, dass der Public Key, den er erhalten hat, tatsächlich der des Empfängers ist? Theoretisch könnte sich ein (unbefugter) Dritter als Empfänger ausgeben.

Dieses Problem ist schwer zu lösen und ohne eine zentrale Instanz, welche die Zuordnung zwischen (berechtigtem) Nutzer und Public Key vornimmt, nicht zu lösen. Boxcryptor fungiert als solch eine zentrale Instanz. Das ist übrigens auch der Grund dafür, dass sich unsere Nutzer und Nutzerinnen für unsere Verschlüsselungssoftware registrieren müssen.

Wie funktioniert Ende-zu-Ende-Verschlüsselung?

Die Nachricht (oder Datei) wird auf dem Gerät des Senders mit hybrider Verschlüsselung unlesbar gemacht. Die hybride Verschlüsselung wird aus Effizienzgründen verwendet und bedeutet, dass die Nachricht mit einem symmetrischen Schlüssel (z. B. AES) verschlüsselt wird. Der verwendete AES-Schlüssel wird mit dem Public Key des Empfängers verschlüsselt und sowohl die verschlüsselte Nachricht, als auch der verschlüsselte AES-Schlüssel, werden an den Empfänger geschickt. Dieser kann nun zunächst den AES-Schlüssel mit seinem Private Key, dann die Nachricht mit dem mitgesendeten AES-Schlüssel entschlüsseln.

Häufigste Anwendungsfelder

E2EE kann überall da eingesetzt werden, wo Nachrichten verschlüsselt übertragen werden sollen und auf dem Übertragungsweg nicht analysiert werden müssen. Ein „klassisches“ Anwendungsgebiet gibt es nicht. Verwendet wird es aber oft für Chats bzw. Nachrichten jeder Art oder für verschlüsselten Dateiversand und Backups.

Gründe für Ende-zu-Ende-Verschlüsselung

Privatsphäre und Geschäftsgeheimnisse sind gleichermaßen schützenswert. Leider sind die Akteure, die es auf Dateien im Cloud-Speicher abgesehen haben, vielfältig. Bei Man-in-the-Middle-Attacken konzentrieren sich die Angreifer auf die Übertragungsstrecke der Daten, Nachrichtendienste versuchen Einblick in möglicherweise für sie interessante Daten zu bekommen, Behörden bekommen dank CLOUD Act und EARN IT Act weitreichende Befugnisse zur Dateneinsicht. Und die Cloud-Speicher-Anbieter versuchen ihre Nutzer und Nutzerinnen mit schwammig formulierten AGB in Scheinsicherheit zu wiegen, während sie gleichzeitig selbst die Daten analysieren und nach Mustern untersuchen. Doch zum Glück bietet Ende-zu-Ende-Verschlüsselungssoftware hier Abhilfe.

Wie implementiert Boxcryptor Ende-zu-Ende-Verschlüsselung?

Das Schlüsselpaar des Boxcryptor-Nutzers wird auf dessen Gerät erzeugt. Dieses besteht aus einem Private Key und einem Public Key. Das Schlüsselpaar wird dann auf den Server von Boxcryptor geladen. Dabei wird der Private Key mit dem Passwort des Boxcryptor-Nutzers verschlüsselt.

Das hat zwei Vorteile:

• Zum einen kann der Nutzer oder die Nutzerin die Ver- und Entschlüsselung von jedem Gerät aus bedienen, ohne die Schlüssel physikalisch mitnehmen zu müssen, da der Boxcryptor-Server sie auf Anfrage ausliefern kann.
• Zum anderen können wir von Boxcryptor trotzdem nicht auf die Schlüssel des Nutzers zugreifen, da diese mit dem Passwort des Nutzers verschlüsselt sind – das ist eine der Voraussetzungen für E2EE.

Wird nun eine Datei geteilt, holt Boxcryptor zunächst den Public Key des Nutzers, mit dem die Datei geteilt werden soll, vom Boxcryptor-Server. Der Public Key ist nicht geheim, da mit ihm ja lediglich verschlüsselt werden kann. Er befindet sich daher im Klartext auf dem Boxcryptor-Server. Mit dem Public Key verschlüsselt Boxcryptor nun den AES-Schlüssel, mit dem die Datei verschlüsselt ist. Dieser verschlüsselte AES-Schlüssel wird nun an die Datei angehängt.

Die Synchronisationssoftware der Cloudspeicheranbieter synchronisiert die verschlüsselte Datei (inklusive verschlüsseltem AES-Schlüssel) auf das Gerät des Empfängers, wo dieser zunächst den AES-Schlüssel mit seinem Privaten Schlüssel und anschließend die Datei entschlüsseln kann.

Das in diesem Artikel beschriebene Verschlüsselungsprotokoll ist eine vereinfachte Darstellung, da jede Menge Details hinter dem Vorgang der Ende-zu-Ende-Verschlüsselung stecken. Für eine genaue Beschreibung des gesamten Verschlüsselungsprotokolls bieten wir Ihnen einen technischen Überblick über die Funktionsweise von Boxcryptor.