Passkeys, Zwei-Faktor-Authentifizierung und Single Sign-on bei Ende-zu-Ende-Verschlüsselung

In den meisten Cloud-Produkten ist die Anmeldung ein einziger Vorgang. Sie weisen nach, wer Sie sind. Der Server glaubt Ihnen und zeigt Ihnen Ihre Daten, die er ohnehin die ganze Zeit lesen konnte.

In einem Ende-zu-Ende-verschlüsselten Produkt besteht die Anmeldung aus zwei Vorgängen. Der erste ist vertraut: Der Server muss sich überzeugen, dass die Anfrage wirklich von Ihnen kommt. Für den zweiten gibt es anderswo kein Gegenstück. Ihre Schlüssel müssen auf Ihrem Gerät geöffnet werden, denn der Server hat Ihre Dateien nur als Chiffrat und kann sie nicht für Sie öffnen. Ein Anmeldeverfahren, das nur den ersten Schritt leistet, verschafft Ihnen ein Konto, aber nichts, was Sie lesen können.

Jede Art, sich bei Sapherbox anzumelden, muss deshalb zwei Fragen beantworten. Woher weiß der Server, dass Sie es sind? Und was öffnet Ihre Schlüssel? Dieser Artikel geht die vier Antworten durch: Passwort, zweiter Faktor, Passkey und Single Sign-on.

Was geöffnet werden muss

Kurz vorweg, damit der Rest verständlich ist. Bei der Registrierung erzeugt Ihr Browser einen zufälligen 256-Bit-Schlüssel, den Account Master Key. Ihre Identitätsschlüssel sind mit diesem Master Key verschlüsselt gespeichert. Das sind die privaten Schlüssel, mit denen sich jeder Datei-, Ordner- und Gruppenschlüssel entpacken lässt, auf den Sie Zugriff haben. Der Server bewahrt den verschlossenen Master Key und die verschlossenen Identitätsschlüssel auf, nie die offenen.

Jedes Anmeldeverfahren läuft also auf dasselbe hinaus: Etwas auf Ihrem Gerät muss den Master Key entsperren. Danach ist alles gleich, ganz egal, auf welchem Weg Sie hereingekommen sind.

Passwort: ein Geheimnis, zwei Aufgaben, sauber getrennt

Das Passwort ist die älteste Antwort auf beide Fragen. Heikel ist, dass es beide beantwortet. Wenn dasselbe Geheimnis gegenüber dem Server Ihre Identität belegt und zugleich Ihre Schlüssel öffnet, dann erfährt der Server schon beim Prüfen alles, was er zum Öffnen Ihrer Schlüssel braucht.

Sapherbox trennt die beiden Aufgaben auf Ihrem Gerät. Ihr Browser verarbeitet Ihr Passwort mit Argon2id, einer absichtlich langsamen Funktion, und macht daraus einen Schlüssel. Dieser Schlüssel entsperrt Ihren Master Key und verlässt Ihr Gerät nie. Aus ihm leitet Ihr Browser einen zweiten Wert ab, und zwar nur in eine Richtung: den Login-Schlüssel. Nur diesen erhält der Server. Er speichert einen Hash davon und gleicht ihn bei jeder Anmeldung ab, wie bei jeder gewöhnlichen Passwortprüfung.

Auf die Richtung kommt es an. Der Login-Schlüssel lässt sich aus dem entsperrenden Schlüssel berechnen, umgekehrt aber nicht. Ein Server, der jeden Login-Schlüssel sieht, oder eine Datenbank, aus der alle Hashes abfließen, liefert einem Angreifer nichts, womit sich ein Master Key öffnen ließe. Dafür müsste er Ihr Passwort erraten und für jeden einzelnen Versuch den vollen Rechenaufwand von Argon2id aufbringen.

Konten, die vor diesem Verfahren angelegt wurden, stellen sich von selbst um. Bei der nächsten Anmeldung schickt der Browser das Passwort ein letztes Mal. Der Server ersetzt den gespeicherten Hash durch einen Hash des Login-Schlüssels, und ab dann bleibt das Passwort auf dem Gerät. Das gilt für Anmeldungen im Browser. Der Desktop-Sync-Client und die macOS-App nutzen das Verfahren noch nicht. Bis es so weit ist, schicken sie bei der Anmeldung das Passwort über die verschlüsselte Verbindung an den Server.

Administratoren können eine Passwortrichtlinie festlegen, also Länge, Zeichenklassen, maximales Alter und das Verbot, kürzlich verwendete Passwörter erneut zu nutzen. Außerdem können sie ein Konto nach einer bestimmten Zahl von Fehlversuchen sperren lassen. Weil der Server das Passwort nicht mehr sieht, prüft der Browser die Richtlinie, bevor er irgendetwas ableitet. Die Fehlversuche zählt der Server wie bisher.

Ein zweiter Faktor schützt das Konto, nicht die Schlüssel

Administratoren können für alle einen zweiten Faktor vorschreiben. Wer noch keinen eingerichtet hat, wird bei der nächsten Anmeldung durch die Einrichtung geführt. Der zweite Faktor ist ein zeitbasierter Einmalcode (TOTP) aus einer Authenticator-App, den Sie nach dem Passwort eingeben.

Es lohnt sich, genau hinzusehen, was dieser Code schützt. Um einen Code zu prüfen, muss der Server das Geheimnis dahinter kennen. Ein Geheimnis, das der Server kennt, kann nichts vor dem Server schützen. Beim Öffnen Ihrer Schlüssel spielt der Code deshalb keine Rolle. Er verhindert etwas anderes: dass sich jemand mit Ihrem Passwort als Sie anmeldet, etwa weil er es über eine Phishing-Seite abgegriffen hat oder weil Sie es anderswo ebenfalls verwenden. Diese Bedrohung ist real und verbreitet, und genau für sie gibt es den zweiten Faktor.

Der Einmalcode gilt für Anmeldungen mit Passwort. Passkeys und Single Sign-on bringen ihren eigenen zweiten Faktor mit, wie die nächsten beiden Abschnitte zeigen.

Passkeys: anmelden und entsperren mit einer Berührung

Ein Passkey ist ein Schlüsselpaar, das Ihr Gerät verwahrt. Das kann der Sicherheitschip in Laptop oder Smartphone sein, den Sie mit Fingerabdruck, Gesichtserkennung oder Geräte-PIN entsperren, oder ein Hardware-Sicherheitsschlüssel. Bei der Anmeldung signiert Ihr Gerät eine frische Anfrage des Servers. Der Server prüft die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel, den er beim Hinzufügen des Passkeys gespeichert hat. Es gibt kein Geheimnis, das Sie eintippen, also auch nichts, was sich abfischen ließe. Und ein Passkey antwortet nur der Website, für die er angelegt wurde.

Damit ist die erste Frage beantwortet. Für die zweite nutzt Sapherbox eine Erweiterung des Passkey-Standards namens PRF. Neben der Signatur kann der Authenticator einen geheimen Wert erzeugen, der an genau diesen Passkey und genau diese Website gebunden ist. Berechnen kann ihn nur der Authenticator selbst. Ihr Browser macht daraus einen Schlüssel und verpackt damit Ihren Master Key, genau wie mit dem Schlüssel aus Ihrem Passwort. Der Server speichert diese zusätzliche verschlossene Box neben den anderen.

Bei der Anmeldung erledigt dann eine einzige Berührung beides. Die Signatur weist nach, dass Sie es sind, und der PRF-Wert entsperrt Ihren Master Key auf dem Gerät. Am Ende haben Sie genau dieselbe Sitzung wie nach einer Anmeldung mit Passwort, mit allen Schlüsseln. Ihr Master Key öffnet dieselben Identitätsschlüssel, einschließlich des Post-Quanten-Schlüssels ML-KEM und Ihres Signaturschlüssels. Eine Passkey-Sitzung kann deshalb alles entpacken und teilen, was eine Passwort-Sitzung auch kann.

Ein paar praktische Hinweise:

• Passkeys fügen Sie nach der Anmeldung hinzu. Dafür muss Ihr Master Key geöffnet sein. Das geschieht deshalb in den „Einstellungen“ unter „Sicherheitsschlüssel“, sobald Sie angemeldet sind. Ihr Gerät fragt dabei zweimal nach: einmal, um den Passkey anzulegen, und einmal, um den PRF-Wert zu erzeugen.
• Ihr Authenticator muss PRF unterstützen. Aktuelle Plattform-Authenticatoren wie Touch ID und Face ID, Windows Hello sowie Hardware-Schlüssel wie die YubiKey-5-Serie können das in aktuellen Browsern. Unterstützt Ihr Authenticator PRF nicht, weist Sapherbox Sie beim Hinzufügen darauf hin.
• Ein verlorener Passkey bedeutet kein verlorenes Konto. Entfernen Sie ihn in den Einstellungen. Ihr Passwort, weitere Passkeys und Ihr Wiederherstellungscode entsperren Ihren Master Key weiterhin.

Single Sign-on: Microsoft bestätigt, wer Sie sind, hat aber keinen Schlüssel

Viele Organisationen möchten, dass sich ihre Mitarbeitenden mit dem Konto anmelden, das sie schon haben. Sapherbox unterstützt Single Sign-on mit Microsoft Entra ID über OpenID Connect. Ihr Browser wird zu Microsoft weitergeleitet, Sie melden sich dort an, und Microsoft schickt eine signierte Bestätigung Ihrer Identität zurück. Alles, was Ihre Organisation in Entra vorschreibt, etwa Regeln zur Mehrfaktor-Authentifizierung oder Richtlinien für bedingten Zugriff, gilt für diesen Schritt.

Damit ist die erste Frage beantwortet. Die zweite kann Single Sign-on nicht beantworten, und das ist Absicht. Würden die Schlüssel zu Ihren Dateien aus Ihrer Microsoft-Anmeldung abgeleitet, könnte jeder Ihre Dateien öffnen, der sich bei Microsoft als Sie anmelden kann. Dazu gehören ein Entra-Administrator, der Ihr Passwort zurücksetzt, und Microsoft selbst. Single Sign-on würde die Schlüssel unbemerkt einem Dritten überlassen, und genau das soll Ende-zu-Ende-Verschlüsselung verhindern.

Nach der Anmeldung bei Microsoft fragt Sapherbox deshalb nach einer „Tresor-Passphrase“. Sie übernimmt die Rolle, die sonst das Passwort spielt. Ihr Browser macht daraus mit Argon2id einen Schlüssel, und dieser Schlüssel entsperrt Ihren Master Key. Die Passphrase verlässt den Browser nie, nicht einmal als Login-Schlüssel, denn den Nachweis Ihrer Identität hat Microsoft bereits erbracht. Bei der ersten Anmeldung über Single Sign-on legen Sie die Passphrase fest und erhalten einen Wiederherstellungscode, wie bei einer normalen Registrierung. Hatten Sie unter derselben Adresse bereits ein Konto mit Passwort, öffnet beim ersten Mal Ihr bisheriges Passwort Ihre Schlüssel. Ab dann dient es als Ihre Tresor-Passphrase.

Auf einem Gerät, auf dem Sie einen Passkey hinzugefügt haben, kann der Passkey die Passphrase ersetzen. Microsoft bestätigt dann, wer Sie sind, und der Passkey öffnet Ihre Schlüssel.

Was kein Anmeldeverfahren kann

Jedes Verfahren kann Sie hereinlassen. Keines erlaubt es jemand anderem, Ihre Dateien zu öffnen: nicht dem Server, nicht Microsoft und nicht uns. Die Tabelle stellt die vier nebeneinander.

Anmeldeverfahren	Woran der Server Sie erkennt	Was Ihre Schlüssel auf dem Gerät öffnet	Was der Server speichert
Passwort	Login-Schlüssel, abgeleitet aus dem Passwort	Argon2id-Schlüssel aus dem Passwort	Hash des Login-Schlüssels, Master Key verschlossen mit dem Passwort
Passwort und Einmalcode	Login-Schlüssel, danach der Code	Wie beim Passwort	Wie oben, dazu das Geheimnis für den Code
Passkey	Signatur des Passkeys	PRF-Wert des Passkeys	Öffentlicher Schlüssel, Master Key verschlossen mit dem PRF-Wert
Entra ID	Signierte Bestätigung von Microsoft	Tresor-Passphrase oder Passkey	Ihre Entra-Identität, Master Key verschlossen mit der Passphrase

Die Kehrseite teilt jedes Ende-zu-Ende-verschlüsselte Produkt. Gibt es keinen Weg mehr, Ihren Master Key zu öffnen, kann ihn auch kein Anmeldeverfahren zurückholen. Dafür gibt es den Wiederherstellungscode und für Organisationen den Escrow-Schlüssel, den sie selbst verwahren. Beides beschreiben wir in Passwort vergessen: Wiederherstellung ohne Hintertür beim Anbieter.

Fragen?

Wenn Ihr Sicherheitsteam wissen möchte, wie ein bestimmtes Anmeldeverfahren zu Ihren Richtlinien passt, oder die technische Beschreibung zu diesem Artikel haben möchte, schreiben Sie uns an hello@sapherbox.com.