GnuPG/Symmetrische Verschlüsselung

Zum Verständnis dieses Artikels sind folgende Seiten hilfreich:

  1. Erklärung der Techniken die hinter GnuPG stehen

  2. Ein Terminal öffnen

  3. Datei erstellen und bearbeiten

  4. Dateirechte ändern

Inhaltsverzeichnis
  1. Algorithmen
    1. Verschlüsselung
    2. Prüfsummen (Hashfunktionen)
  2. Benutzung
  3. Weitere Optionen
  4. Problembehebung
    1. Problem mit dem Agenten
  5. Links
    1. Intern
    2. Extern

In Ergänzung zu der im GnuPG-Artikel beschriebenen Methode der asymmetrischen Verschlüsselung[1] mit Hilfe von Schlüsselpaaren (bestehend aus einem öffentlichen und einem privaten Schlüssel), unterstützt GnuPG auch das symmetrische Verschlüsseln. Bei dieser Variante braucht man vorher nicht die öffentlichen Schlüssel auszutauschen, sondern einigt sich einzig und allein auf ein Schlüsselwort (auch Passwort oder Passphrase oder mehrdeutig Key [Schlüssel] genannt). Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass sie in vielen Situationen nicht so sicher ist wie die asymmetrische Verschlüsselung. Folgende zwei Punkte sind dabei zu bedenken:

Im Gegensatz zur derzeitigen Public-Key-Kryptographie bietet die symmetrische Verschlüsselung auch in Zukunft Schutz vor Angriffe durch Quantencomputer.

Algorithmen

Man kann bei GnuPG zwischen verschiedenen Algorithmen wählen, einmal für die Verschlüsselung an sich und einmal für die Hashfunktion. Eine Prüfsumme (Englisch "hash") sorgt dabei für die Integrität (Unverändertheit) der Daten. Welche Algorithmen zur Verfügung stehen, zeigt folgender Befehl im Terminal [2] an:

gpg2 --version 

Als Ausgabe erscheint z.B.:

gpg (GnuPG) 2.2.4
libgcrypt 1.8.1
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
This program comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
This is free software, and you are welcome to redistribute it
under certain conditions. See the file COPYING for details.

Home: ~/.gnupg
Unterstützte Verfahren:
Öff.Schlüssel: RSA, ELG, DSA, ECDH, ECDSA, EDDSA
Verschlü.: IDEA, 3DES, CAST5, BLOWFISH, AES, AES192, AES256, TWOFISH, CAMELLIA128, CAMELLIA192, CAMELLIA256
Hash: SHA1, RIPEMD160, SHA256, SHA384, SHA512, SHA224
Komprimierung: nicht komprimiert, ZIP, ZLIB, BZIP2

Verschlüsselung

In der Zeile Verschlü.: werden nun die symmetrischen Verschlüsselungsalgorithmen aufgeführt. Diese sind standardmäßig:

Von GnuPG unterstützte symmetrische Verschlüsselungsverfahren
Name Blockgröße/Bit Schlüssellänge/Bit Beschreibung
IDEA 64 128 Alternative zum unsicheren DES-Algorithmus
3DES 64 56, 112, 168 Nachfolgeversion des DES-Algorithmus (auch Triple-DES genannt)
CAST5 64 128 In der Praxis wenig verbreitet
BLOWFISH 64 128 Von Sicherheitsguru Bruce Schneier entworfen
AES 128 128 Derzeit am weitesten verbreitet
AES192 192
AES256 256
TWOFISH 128 256 Nachfolgeversion von Blowfish
CAMELLIA128 128 128 Vergleichbar mit AES
CAMELLIA192 192
CAMELLIA256 256

(Je größer Blockgröße und Schlüssellänge, desto sicherer.)

Achtung!

3DES und Blowfish gelten als unsicher 🇬🇧 und sollten bei sicherheitsrelevanten Anwendungen nicht mehr verwendet werden. (Dasselbe gilt wahrscheinlich auch für IDEA und CAST5, da sie als Blockgröße ebenfalls 64-Bit verwenden. Wegen ihrer geringen Verbreitung gibt es dazu aber kaum zuverlässige Angaben.)

Der Unterschied für den Benutzer ergibt sich meist in der Geschwindigkeit, mit der die Algorithmen verschlüsseln. Wer auf der sicheren Seite sein will, wird sich vermutlich für AES256 oder Twofish entscheiden. IDEA und CAST5 spielen heutzutage in der Praxis kaum eine Rolle.

Prüfsummen (Hashfunktionen)

In der Zeile Hash: werden die verschiedenen Prüfsummenalgorithmen aufgelistet:

Achtung!

MD5 und SHA-1 gelten als nicht mehr sicher und sollten bei sicherheitsrelevanten Anwendungen nicht mehr verwendet werden. Wer auf der sicheren Seite sein möchte, sollte sich für eine SHA2-Variante entscheiden.

Benutzung

Passwörter werden in der Regel von GnuPG über ein Hintergrundprogramm (GPG-Agent) eingegeben und gecacht. Dieses Hintergrundprogramm wird von GnuPG automatisch gestartet, man muss sich erstmal nicht weiter darum kümmern. Damit aber das Passwort über unterschiedliche Eingabemöglichkeiten abgefragt werden kann (Konsole, SSH-Verbindung, graphische Oberfläche, etc.), sollte vor dem Ver- und Entschlüsseln generell immer das aktuell verwendete Terminal bekannt gemacht werden:

export GPG_TTY=$(tty) 

Will man nun eine Datei geheim.txt mit Twofish verschlüsseln und mit SHA512 hashen, gibt man im Terminal dies ein:

gpg2 -c --cipher-algo TWOFISH --digest-algo SHA512 geheim.txt 

Nach diesem Befehl wird man nun nach dem Passwort gefragt. Dieses muss man zur Bestätigung nochmal wiederholen, und dann wird die Datei verschlüsselt. Als Ausgabe erhält man dann die Datei geheim.txt.gpg.

Will man sie wieder entschlüsseln, gibt man im Terminal:

gpg2 -d -o geheim.txt geheim.txt.gpg 

ein. Danach wird man nun wieder nach dem Passwort gefragt, womit die Datei verschlüsselt wurde (es sei denn der GPG-Agent läuft im Hintergrund und hat das Passwort bereits gecacht), und nach dessen Eingabe wird die Datei entschlüsselt.

Weitere Optionen

Optionale Kommandozeilenparameter für die symmetrische GnuPG-Verschlüsselung
--s2k-mode N Gibt an wie oft ein Salt an das Passwort angehängt wird, um es noch weiter zu verschleiern. N kann dabei die Werte 0, 1 und 3 annehmen:
  • 0 bedeutet, das Passwort wird im Klartext verwendet, was nicht empfehlenswert ist.

  • 1 bedeutet, dass der Salt einmal zum Passwort hinzugefügt wird.

  • 3 ist die Voreinstellung und das Sicherste, und wiederholt den Prozess von 1 mehrmals. Die genaue Anzahl wird vom GPG-Agenten abgefragt und ist von der Performance des Rechners abhängig. Alternativ kann die Anzahl auch über den Parameter "--s2k-count N" fest vorgegeben werden, was ggf. bei leistungsschwachen älteren Rechnern sinnvoll sein kann.

--s2k-digest-algoDieser Parameter erwartet einen Prüfsummenalgorithmus, mit dem das Passwort (nicht der zu verschlüsselnde Text) gehashed werden soll. Die Voreinstellung ist SHA-1.
--armor ASCII- bzw. Base64-Ausgabedatei; damit lässt sich die verschlüsselte Datei auch über Kanäle übertragen, die keine Binärdaten erlauben

Beispiel für eine sehr sichere Verschlüsselung (natürlich nur, wenn auch ein sicheres Passwort verwendet wird):

gpg2 -c --cipher-algo TWOFISH --digest-algo SHA512 --s2k-digest-algo SHA512 geheim.txt 

Um die Paramter dauerhaft zu verwenden, können diese auch in die Konfigurationsdatei ~/.gnupg/gpg.conf eingetragen werden. So müssen sie dann nicht ständig als Option auf der Kommandozeile mit angegeben werden. Das Verzeichnis ~/.gnupg/ wird beim ersten Aufruf von "gpg2" automatisch angelegt. Die Konfigurationsdatei gpg.conf muss darin ggf. manuell erzeugt werden [3]. Die Dateirechte für gpg.conf sollten anschließend auf rw------- geändert werden [4].

Problembehebung

Problem mit dem Agenten

Probleme und Lösungen rund um den GPG-Agenten (meist im Zusammenhang mit der Passworteingabe) sind im dortigen Artikel beschrieben.

Intern

Extern