Eine Public Key Infrastructure (PKI) ist ein System zur Ausstellung, Verteilung, Speicherung und Prüfung digitaler Zertifikate, mit denen öffentliche Schlüssel vertrauenswürdig den jeweiligen Entitäten zugeordnet und verwaltet werden.
Auf einen Blick
Die PKI kann Zertifikate ausstellen, verteilen, speichern, prüfen und widerrufen.
Das Wurzelzertifikat einer Certificate Authority dient als Vertrauensanker der Hierarchie.
Die delegierte DORA-Verordnung verlangt von Finanzunternehmen ein Zertifikatsregister mindestens für IKT-Assets kritischer oder wichtiger Funktionen; eine eigene PKI schreibt sie nicht vor.
Was ist eine Public Key Infrastructure (PKI)?
Eine PKI umfasst den Betrieb vertrauenswürdiger IT-Systeme, Prozesse und Richtlinien, mit denen digitale Zertifikate ausgestellt, verteilt, gespeichert, geprüft und widerrufen werden können. Das Prinzip einer PKI basiert auf der asymmetrischen Verschlüsselung, und die Zertifikate ermöglichen eine vertrauenswürdige Zuordnung von Entitäten zu ihren öffentlichen Schlüsseln. Ein Wurzelzertifikat (Root-Zertifikat) mit zugehörigem Schlüsselpaar wird bei einer für alle Teilnehmer vertrauenswürdigen Stelle, einer so genannten Certificate Authority (CA), erstellt und kann als Vertrauensanker benutzt werden. In dem vom BSI beschriebenen Modell sind mit dem Root-Zertifikat der Root CA die Zertifikate untergeordneter Zertifizierungsstellen beglaubigt; diese stellen die Zertifikate für die Endnutzer aus.
Nutzt ein unter DORA fallender Versicherer Zertifikate für Kundenportal, Schnittstellen und E-Mail, stützt er sich auf eine Public Key Infrastructure (PKI), die Zertifikate ausstellt, prüft und widerruft; nach Artikel 7 Absatz 4 der delegierten DORA-Verordnung führt er mindestens für IKT-Assets kritischer oder wichtiger Funktionen ein Register aller Zertifikate und Zertifikatspeicher und hält es auf dem neuesten Stand. Zertifikate sind jeweils nur begrenzte Zeit gültig; für die Prüfung ihrer Echtheit und Vertrauenswürdigkeit müssen alle Zertifikate zwischen dem zu prüfenden Zertifikat und dem Wurzelzertifikat verifiziert werden.
Wie funktioniert eine Public Key Infrastructure?
Nach BSI TR-02103 stellt eine Certification Authority (CA) vor der Ausstellung eines Zertifikats sicher, dass die Daten, die in das Zertifikat einfließen, der Richtigkeit entsprechen. Eine Signatur für ein Zertifikat wird nur dann ausgegeben, wenn alle von der CA festgelegten Anforderungen erfüllt wurden. Zentraler Ankerpunkt einer hierarchischen Infrastruktur ist die Wurzelzertifizierungsstelle (Root CA); sie zertifiziert nachgeordnete Zertifizierungsstellen und stellt ihr Wurzelzertifikat zur Verifikation der Vertrauenskette zur Verfügung. Die Root CA verwahrt das Root Certificate sicher; mit diesem sind die Zertifikate der untergeordneten Zertifizierungsstellen beglaubigt.
Ein Zertifikat wird gesperrt (Revokation), indem der Aussteller eine neue Version seiner Sperrliste (Certificate Revocation List, CRL) erstellt. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Sperrung eines Zertifikats über das Online Certificate Status Protocol (OCSP) zu prüfen. Zur Prüfung eines Zertifikats gehören damit die Hierarchie bis zum Wurzelzertifikat, die begrenzte Gültigkeit und die Frage, ob es gesperrt wurde.
Public Key Infrastructure im Vergleich
Nach der Technischen Richtlinie TR-02102 ist eine PKI ein System, das digitale Zertifikate ausstellen, verteilen, speichern, prüfen und widerrufen kann und insbesondere zur Verwaltung öffentlicher Schlüssel im Rahmen asymmetrischer kryptografischer Verfahren zum Einsatz kommt. Die Ausstellung von Zertifikaten obliegt nach TR-02103 den Certification Authorities (CAs). Ein Unterschied zeigt sich beim Schutz vor Man-in-the-Middle-Angriffen: Die in TR-02102 beschriebenen asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren bieten für sich genommen noch keinerlei Schutz davor; die digitalen Zertifikate einer PKI ermöglichen eine vertrauenswürdige Zuordnung von Entitäten zu ihren öffentlichen Schlüsseln. In der Verwaltungs-PKI ist die Wurzelzertifizierungsstelle (Root-CA) der zentrale Ankerpunkt der hierarchischen Infrastruktur.
Wofür braucht ein Unternehmen eine Public Key Infrastructure?
| Aufgabe der PKI | Worauf es ankommt |
|---|---|
| Authentische Verteilung öffentlicher Schlüssel | Zum Schutz vor Man-in-the-Middle-Angriffen muss eine authentische Verteilung der öffentlichen Schlüssel aller Teilnehmer sichergestellt werden; in der Regel kommt eine Public-Key-Infrastruktur zum Einsatz (BSI TR-02102-1). |
| Zertifikatsregister und Erneuerung (nur Finanzunternehmen) | Finanzunternehmen erstellen und führen mindestens für IKT-Assets, die kritische oder wichtige Funktionen unterstützen, ein Register aller Zertifikate und Zertifikatspeicher und halten es auf dem neuesten Stand (Artikel 7 Absatz 4 der delegierten DORA-Verordnung); Zertifikate werden vor Ablauf unverzüglich erneuert (Absatz 5). |
| Zertifikate zwischen Kommunikationspartnern austauschen, die sich nicht persönlich kennen | Um den Austausch von Zertifikaten zu vereinfachen und auch dann zu ermöglichen, wenn die Kommunikationspartner sich vorher nicht persönlich kennen, werden laut BSI so genannte Public Key Infrastructures gebildet. |
| Identifikation, Verschlüsselung und Signaturerstellung mit zertifiziertem Schlüsselpaar | Als Beispiel aus der öffentlichen Verwaltung: Die Nutzer der Verwaltungs-PKI erhalten nach dem BSI ein zertifiziertes Schlüsselpaar, das ihnen gewissermaßen als digitaler Ausweis dient und zur Identifikation, Verschlüsselung und elektronischen Signaturerstellung eingesetzt wird. |
Schutz im Ernstfall
Vorbeugen
- Bei der Ausstellung von Zertifikaten sollte die PKI überprüfen, dass der Antragsteller im Besitz eines privaten Schlüssels zu seinem öffentlichen Schlüssel ist (BSI TR-02102-1).
- Die Entwicklung einer geeigneten PKI für eine neue kryptografische Anwendung ist keine triviale Aufgabe und sollte nur in enger Abstimmung mit entsprechenden Experten angegangen werden.
- Ein unter DORA fallender Versicherer nimmt in die Richtlinie für das Management kryptografischer Schlüssel Anforderungen auf, die für die Schlüssel über ihren gesamten Lebenszyklus gelten, einschließlich Generierung, Erneuerung, Speicherung, Sicherung, Archivierung, Abruf, Übermittlung, Rücknahme, Widerruf und Vernichtung (delegierte DORA-Verordnung).
Beispiele aus der Praxis
- Beim S/MIME-Protokoll für E-Mails bildet die Root CA den Vertrauensanker; untergeordnete Zertifizierungsstellen stellen die Zertifikate für die Endnutzer aus und beglaubigen diese.
- Bei OpenPGP ist das Vertrauensmodell flacher organisiert, etwa als Netz des Vertrauens (Web of Trust), in dem indirekt einem fremden Schlüssel vertraut wird, der von einer vertrauten Person signiert wurde.
- Ein Versicherer könnte Zertifikate für Kundenportal, Schnittstellen und E-Mail nutzen: Eine PKI stellt sie aus, prüft sie und widerruft sie, und ein Register führt die Zertifikate auf.