WebAuthn PRF-Based Vault Key Wrapping and Zero-Knowledge PWA Storage Architecture
Dieses Paper präsentiert eine clientseitige Sicherheitsarchitektur für webbasierte Tresore für Anmeldedaten, die durch die Kombination der WebAuthn-PRF-Erweiterung mit symmetrischer Kryptografie und optimierten Browser-Speichermustern starke Zero-Knowledge-Eigenschaften erreicht.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen digitalen Tresor (einen „Vault“), in dem Sie Ihre wichtigsten Geheimnisse aufbewahren, wie Passwörter oder private Notizen. Normalenfalls benötigen Sie, um diesen Tresor zu öffnen, einen Generalschlüssel (ein Passwort). Aber was wäre, wenn Sie ihn mit Ihrem Gesicht, Ihrem Fingerabdruck oder einem physischen Sicherheitsschlüssel öffnen könnten? Und was, wenn ein Hacker selbst dann, wenn er eine Kopie des Inhalts Ihres Tresors gestohlen hätte, kein einziges Wort darin lesen könnte, ohne Ihren spezifischen biometrischen Schlüssel?
Dieses Papier von Ian Pinto beschreibt einen neuen Weg, einen solchen ultrasicheren digitalen Tresor für Webbrowser aufzubauen. Es kombelt einige hochtechnologische Konzlichkeiten zu einem System, das Ihre Daten „Zero-Knowledge“ hält – das heißt, der Server oder das Speichersystem weiß nichts über dessen Inhalt, nicht einmal über den Schlüssel, um ihn zu öffnen.
Hier ist die Funktionsweise, unterteilt in einfache Teile:
1. Der magische Schlüssel: WebAuthn PRF
Betrachten Sie Ihren Passkey (denjenigen, mit dem Sie sich einloggen, etwa mittels Gesicht oder Fingerabdruck) nicht nur als ein „Ja/Nein“-Türwächter, sondern als einen Generator für ein geheimes Rezept.
- Der alte Weg: Sie beweisen, dass Sie Sie sind, und das System sagt „Zugriff gewährt“.
- Der neue Weg (PRF): Wenn Sie beweisen, dass Sie Sie sind, führt Ihr Gerät im Geheimen ein komplexes mathematisches Rezept aus (eine sogenannte Pseudo-Random Function oder PRF), das ein spezielles „Salz“ (eine zufällige Zutat) verwendet. Dieses Rezept erzeugt ein einzigartiges, hochwertiges „Geheimrezept“ (einen 32-Byte-Code), das nur Ihr spezifisches Gerät herzustellen weiß.
- Der Haken: Dieses Geheimrezept wird innerhalb des sicheren Chips Ihres Geräts erstellt. Es verlässt das Gerät nie und wird auch nie auf der Festplatte gespeichert. Es existiert nur für einen Bruchteil einer Sekunde, gerade lang genug, um Ihren Tresor zu entriegeln, und wird danach sofort vollständig gelöscht.
2. Das Schloss: Den Tresorschlüssel umschließen (Wrapping)
Ihr Tresor besitzt einen Generalschlüssel (nennen wir ihn Schlüssel K), der tatsächlich die Daten verschließt.
- Das System nimmt dieses flüchtige „Geheimrezept“ von Ihrem Passkey und nutzt es, um Schlüssel K in einen digitalen Umschlag zu hüllen (Verschlüsselung).
- Einmal eingehüllt, wird Schlüssel K in diesem Umschlag eingeschlossen. Das System speichert diesen Umschlag in Ihrem Browser-Speicher (IndexedDB).
- Entscheidender Punkt: Das System speichert das Geheimrezept oder den unverschlüsselten Schlüssel K niemals. Es speichert nur den verschlossenen Umschlag. Wenn ein Hacker den Speicher stiehlt, besitzt er nur eine verschlossene Box ohne Schlüssel.
3. Das Safe-Haus: IndexedDB-Speicherung
Das Papier schlägt eine spezifische Art vor, diese Daten im Browser-Speicher (IndexedDB) zu organisieren, welcher wie ein digitaler Aktenschrank funktioniert.
- Das Ablagesystem: Das System erstellt drei spezifische Ordner:
- Die Tresore (The Vaults): Wo die verschlossenen Umschläge (die umhüllten Schlüssel) liegen.
- Die Anmeldedaten (The Credentials): Eine Liste Ihrer Passkeys und deren „Seriennummern“ (um sicherzustellen, dass niemand eine gefälschte Kopie Ihres Schlüssels verwendet).
- Die Metadaten (The Meta): Allgemeine Notizen für die App.
- Zero-Knowledge-Garantie: Das Papier argumentiert, dass das System, da es nur die verschlossenen Umschläge und öffentliche Metadaten enthält, ein Dieb, der den gesamten Aktenschrank stiehlt, den Schlüssel nicht rekonstruieren kann. Er bleibt mit der verschlossenen Box und ohne Möglichkeit, sie ohne Ihr physisches Gerät zu öffnen, stecken.
4. Der Notfallplan: Der „Passwort-Fallback“
Was passiert, wenn Ihr Browser diese ausgeklügelte Funktion mit dem „Geheimrezept“ nicht unterstützt (wie etwa auf einigen Android-Tablets)?
- Das System hat einen Notfallplan namens pw-v1. Anstatt das Geheimrezept des Passkeys zu verwenden, nutzt es ein sehr langsames, schwerfälliges mathematisches Rätsel (scrypt), das auf einem traditionellen Passwort basiert, das Sie eintippen.
- Dies ist langsamer und weniger komfortabel, aber es stellt sicher, dass Sie Ihren Tresor auch dann noch öffnen können, wenn die ausgeklügelte Hardware-Funktion nicht verfügbar ist. Es ist wie ein physisches Schlüsselloch direkt neben dem biometrischen Scanner.
5. Sicherheitsprüfungen: Stoppen von Replay-Angriffen
Das Papier betont eine „Replay-Prüfung“.
- Stellen Sie sich vor, ein Dieb zeichnet Ihr „Entsperr-Signal“ auf und versucht, es später abzuspielen, um den Tresor zu öffnen.
- Das System führt einen Zähler (ähnlich einem Kilometerzähler in einem Auto). Jedes Mal, wenn Sie den Tresor entriegeln, erhöht sich der Zähler. Wenn das System ein Signal mit einer alten Zählernummer sieht, weiß es, dass es eine Aufnahme ist, und weist sie ab.
- Hinweis: Das Papier gibt zu, dass dies nicht für alle Geräte perfekt ist (einige synchronisierte Passkeys aktualisieren den Zähler nicht), aber es fügt eine zusätzliche Verteidigungsebene hinzu.
6. Was dieses Papier NICHT tut
Der Autor ist sehr sorgfältig darin, wogegen dieses System nicht schützt:
- Es schützt nicht gegen einen Virus auf Ihrem Computer. Wenn ein Hacker bereits in Ihrem Browser ist und Ihnen beim Tippen zusieht, kann er den Schlüssel stehlen, während er gerade verwendet wird. Dieses System schützt nur die Daten im Ruhezustand (at rest), also wenn sie im Speicher liegen.
- Es schützt nicht gegen „Seitenkanal-Leaks“ (Side-Channel Leaks). Wenn die App die Daten komprimiert, bevor sie sie einschließt, oder wenn sich die Größe der verschlossenen Box ändert, je nachdem, wie lang Ihr Passwort ist, könnte ein geschickter Hacker allein durch das Messen der Boxgröße darauf schließen, was sich darin befindet. Das Papier warnt Entwickler davor, ihre Daten zu „vergrößern“ (Padding), also alle Boxen gleich groß zu machen, um dies zu verhindern.
Zusammenfassung
Dieses Papier präsentiert einen Entwurf für einen webbasierten Passwort-Tresor, der mathematisch bewiesen unlesbar für jeden ist, der nicht über Ihren spezifischen physischen Passkey verfügt. Es nutzt Ihren Passkey, um einen temporären, einmaligen Code zu generieren, der Ihre Daten verschließt, sicherstellt, dass dieser Code niemals gespeichert wird, und organisiert die Speicherung so, dass selbst ein totaler Diebstahl der Datenbank nichts als verschlossene Boxen liefert. Es ist ein „Zero-Knowledge“-System, bei dem der Speicheranbieter (oder ein Hacker) nichts über Ihre Geheimnisse weiß.
Ertrinken Sie in Arbeiten in Ihrem Fachgebiet?
Erhalten Sie tägliche Digests der neuesten Arbeiten passend zu Ihren Forschungsbegriffen — mit technischen Zusammenfassungen, in Ihrer Sprache.