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VPN können auch auf der Basis von Transport Layer Security (TLS) aufgebaut werden werden. Das Secure Sockets Layer (SSL)-Protokoll und sein Nachfolger Transport Layer Security (TLS) (definiert in RFC 4346) wurden ja bereits in About Security #73 sowie #81 und #82 vorgestellt. Im Rahmen eines VPN kommt SSL/TLS in zwei Varianten zum Einsatz: Entweder im Rahmen eines so genannten 'clientless TLS-VPN' oder beim Aufbau eines Tunnels zur transparenten Übertragung von (IP-)Paketen.

Das TLS-Protokoll

TLS besteht aus zwei Schichten, dem TLS Record Protocol und den darauf aufbauenden Protokollen TLS Alert, TLS Change Chipher Spec, TLS Handshake und Application Data. Das TLS Record Protocol ist die untere der Schichten und sichert die Verbindung. Es setzt auf die Transportschicht auf (TCP, siehe About Security #29) und stellt eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung durch Anwendung symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmen und die Sicherung von Integrität und Authentizität durch Hinzufügen eines Message Authentication Code (MAC, siehe About Security #77) zur Verfügung. Das TLS Handshake Protocol ist für die Prüfung der Identität der Kommunikationspartner sowie die Aushandlung und den Austausch des Schlüssels für die symmetrische Verschlüsselung durch das TLS Record Protocol zuständig. Das TLS Change Chipher Spec Protocol startet die geschützte Kommunikation im ausgehandelten Kontext. Das TLS Alert Protocol wird für den Austausch von Alarmmeldungen verwendet. Das TLS Application Data Protocol dient der transparenten Übertragung der Daten über das TLS Record Protocol. Über dem TLS-Protokoll befindet sich die Anwendungsschicht mit Protokollen wie z.B. HTTPS (siehe About Security #29).

Der TLS-Verbindungsaufbau wurde bereits in About Security #81/ #82 beschrieben. Beim Einsatz von TLS im Rahmen eines VPN weist sich auch der Client mit seinem Zertifikat aus, sodass im Gegensatz zum (in About Security #82 beschriebenen) Handshake der Client nicht mit dem Pre-Master-Secret, sondern seinem Zertifikat antwortet.

Nach dem Aufbau des TLS-Tunnels reicht das TLS Application Data Protocol die Daten der Anwendungsschicht an das TLS Record Protocol weiter. Dieses komprimiert und verschlüsselt sie und überträgt sie über die Transportschicht zur Gegenstelle. Dort werden sie vom TLS Record Protocol entschlüsselt und dekomprimiert und über das TLS Application Data Protocol an die Anwendungsschicht weitergeleitet.

Clientless TLS-VPN

Von einem clientless TLS-VPN spricht man, wenn von einem Webbrowser über eine mit TLS gesicherte Verbindung auf einen Server zugegriffen wird, der bestimmte Anwendungen, z.B. eine Datenbank, zur Verfügung stellt. Das 'clientless' bezieht sich dabei auf das Fehlen eines speziellen VPN-Clients. Streng genommen ist natürlich der Webbrowser ein Client. Der Vorteil dieses Ansatzes ist, dass jeder aktuelle Webbrowser das https://-Protokoll unterstützt und so auch z.B. der Zugriff aus einem Internetcafe möglich ist. Der Nachteil ist die Webbrowserbezogenheit: Für nicht browserbasierte Anwendungen müssen auf Client- und/oder Serverseite Hilfsprogramme zwischengeschaltet werden, die die Daten für die Übertragung über die Browserverbindung entsprechend umwandeln.

TSL-Tunnel

Beim Einsatz eines TSL-Tunnels bauen zwei Kommunikationspartner, z.B. zwei Gateways, untereinander eine TLS-Verbindung auf und übertragen darüber dann IP-Pakete. Eine Implementierung dieses Verfahrens ist z.B. OpenVPN, das im Folgenden vorgestellt wird.

OpenVPN verwendet zwar TLS für den Datentransport, kann aber im Gegensatz zu dessen normaler Nutzung nicht nur Daten der Anwendungsschicht, sondern komplette IP-Pakete übertragen. Außerdem kann statt TCP auch UDP für den Transport genutzt werden. Dazu wird für TLS eine bestehende TCP-Verbindung simuliert, während OpenVPN die Daten tatsächlich über UDP transportiert.

Betriebsarten

OpenVPN verwendet zwei Betriebsarten: Routing und Bridging. Beim Routing wird ein TLS-Tunnel zwischen zwei Endpunkten aufgebaut und jedem Endpunkt eine virtuelle IP-Adresse zugewiesen. Über den Tunnel werden dann ausschließlich IP-Pakete zwischen den Kommunikationspartnern ausgetauscht (Layer 3). Um auf die ggf. hinter den Endpunkten liegenden lokalen Netzwerke zugreifen zu können, müssen die Endpunkte die IP-Pakete aktiv weiterleiten. Beim Bridging wird ebenfalls ein Tunnel zwischen zwei Kommunikationspartnern aufgebaut, über den dann aber Ethernet-Pakete übertragen werden (Layer 2). Dadurch wird der Client transparent in das lokale Netz des Servers integriert, was auch den Einsatz anderer Protokolle als IP erlaubt.

In der nächsten Woche gibt es einen Bericht über Neuigkeiten von der CeBIT.
In der nächsten regulären Folge wird die Beschreibung von OpenVPN mit einem Beispiel fortgesetzt.

Carsten Eilers

About Security – Übersicht zum aktuellen Thema "VPN - Virtuelle Private Netze"

• About Security #88: Virtuelle Private Netze – Grundlagen
• About Security #89: Virtuelle Private Netze – IPsec (1)
• About Security #90: Virtuelle Private Netze – IPsec (2)
• About Security #91: Virtuelle Private Netze – IKEv2 (1)
• About Security #92: Virtuelle Private Netze – IKEv2 (2)
• About Security #93: Virtuelle Private Netze – IKEv2 (3)
• About Security #94: Virtuelle Private Netze – Beispiel IKEv2
• About Security #95: Virtuelle Private Netze – IPsec anschaulich
• About Security #96: Virtuelle Private Netze – PPTP
• About Security #97: Virtuelle Private Netze – TLS
• About Security #98: Virtuelle Private Netze – OpenVPN
• About Security #99: Virtuelle Private Netze – Fazit