Sicherheits-Whitepaper von Atomic Mail
Version 1.0
Zuletzt aktualisiert: Oktober 2024
1. Einführung und Systemdesign
Atomic Mail ist eine sichere, auf Datenschutz ausgerichtete E-Mail-Plattform, die die Kommunikation ihrer Nutzer mit modernen Verschlüsselungstechnologien schützt. Dank mehrschichtiger Sicherheit stellt Atomic Mail sicher, dass Nutzerdaten vor unbefugtem Zugriff geschützt bleiben. Dieses Sicherheits-Whitepaper beschreibt im Detail die Sicherheitsarchitektur, die Verschlüsselungsverfahren und die Datenverwaltungspraktiken, die in Atomic Mail umgesetzt sind.
Das Herzstück der Sicherheit von Atomic Mail bilden clientseitige Verschlüsselungsprozesse und eine Zero-Knowledge-Infrastruktur, die sicherstellt, dass selbst Atomic Mail keinen Zugriff auf die Nachrichten oder privaten Schlüssel der Nutzer hat.
Warum Sicherheit auf Blockchain-Niveau?
Der Begriff „Blockchain-Niveau“ in der Sicherheitsarchitektur von Atomic Mail bezeichnet den Einsatz modernster kryptografischer Standards und Schlüsselverwaltungsprotokolle, wie sie häufig in Blockchain-Ökosystemen verwendet werden. Diese Technologien sorgen für einen unvergleichlichen Schutz und höchste Vertraulichkeit.
Atomic Mail umfasst die folgenden Kernelemente:
BIP39-Seed-Phrase für Kontowiederherstellung und Schlüsselerzeugung
Nutzer erhalten eine BIP39-konforme Seed-Phrase, die als sichere Grundlage für das Erzeugen und Wiederherstellen ihrer Verschlüsselungsschlüssel dient. Dieses Branchenstandardverfahren ist in Blockchain-basierten Systemen weit verbreitet und stellt sicher, dass Nutzer die Kontrolle über ihre privaten Schlüssel behalten. Mithilfe der Seed-Phrase können Nutzer ihre Schlüssel bei Atomic Mail sicher sichern und wiederherstellen – das gewährleistet volle Datenhoheit und verringert das Risiko eines Schlüsselverlusts.
AES-256 und SHA-256 für die symmetrische Verschlüsselung
Zum Schutz von Daten bei der Übertragung und im Ruhezustand setzt Atomic Mail für die symmetrische Verschlüsselung AES-256 ein, einen der sichersten und vertrauenswürdigsten Verschlüsselungsalgorithmen. Zusätzlich wird SHA-256 zum Hashing sensibler Daten verwendet. AES-256 bietet robusten Schutz für E-Mail-Inhalte, Anhänge und andere kritische Daten und stellt sicher, dass nur autorisierte Parteien mit den richtigen Entschlüsselungsschlüsseln auf die Informationen zugreifen können. SHA-256 gewährleistet die Datenintegrität, indem es einen sicheren, nicht umkehrbaren Hash der Nutzerpasswörter erzeugt, und schützt so vor unbefugtem Zugriff.
ECIES für die asymmetrische Verschlüsselung zwischen Atomic-Mail-Nutzern
Atomic Mail nutzt das Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme (ECIES) für die sichere Kommunikation zwischen Nutzern innerhalb des Atomic-Mail-Ökosystems. ECIES ist ein Public-Key-Verschlüsselungsverfahren, das Elliptische-Kurven-Kryptografie mit integrierter Verschlüsselung kombiniert und so sowohl Vertraulichkeit als auch Authentifizierung bietet. Dieses Verfahren bietet überlegene Sicherheit, da für jede Kommunikationssitzung zwischen Nutzern eindeutige Verschlüsselungsschlüssel erzeugt werden. So sind E-Mails und geteilte Daten vor unbefugtem Zugriff und Manipulation geschützt.
Durch den Einsatz dieser Technologien erreicht Atomic Mail ein Sicherheitsniveau und Standards der Datenintegrität, wie man sie aus führenden Blockchain-Ökosystemen kennt – für einen robusten Schutz der Nutzerkommunikation und der Schlüsselverwaltung.
2. Datenschutz und Privatsphäre
Verschlüsselung ruhender Daten (Data at Rest)
Alle auf den Servern von Atomic Mail gespeicherten Daten, einschließlich E-Mail-Metadaten und Anhängen, werden mit AES-256 verschlüsselt. So bleiben die Daten selbst im Fall einer Kompromittierung unzugänglich.
Verschlüsselung bei der Übertragung (Data in Transit)
Alle Daten werden bei der Übertragung mit TLS 1.3 verschlüsselt. Das verhindert ein Abfangen während der Übertragung und gewährleistet eine sichere Kommunikation zwischen den Nutzern und den Servern von Atomic Mail.
3. Schlüsselverwaltung
Erzeugung asymmetrischer Schlüssel
Private Schlüssel werden auf dem Gerät des Nutzers erzeugt und verlassen nie seine Kontrolle. Diese Schlüssel werden lokal gespeichert und durch ein Master-Passwort geschützt.
Backup per Seed-Phrase
Nutzer können eine Seed-Phrase erzeugen, um ihre privaten Schlüssel zu sichern. Mit dieser Seed-Phrase lassen sich verschlüsselte Daten bei Verlust des Geräts wiederherstellen.
Symmetrische Verschlüsselung für externe Kommunikation
Externe Kommunikation nutzt AES-256, wobei der Schlüssel mit einem Passwort verschlüsselt wird, das nur Absender und Empfänger kennen.
4. Registrierungsprozess bei Atomic Mail
Wenn eine Nutzerin, Alice, ein Konto bei Atomic Mail erstellt, werden die folgenden Schritte ausgeführt:
- Passworterstellung: Alice legt ihr Passwort fest, das die Grundlage für die Absicherung ihres Kontos bildet.
- Schlüsselableitung (Scrypt): Alices Passwort wird mit Scrypt verarbeitet, um einen kryptografischen Schlüssel zu erzeugen, der gegen Brute-Force-Angriffe resistent ist.
- Verschlüsselung der Seed-Phrase (AES-256-CBC): Alices BIP39-Seed-Phrase wird mit AES-256-CBC verschlüsselt, wobei der aus ihrem Passwort abgeleitete Schlüssel verwendet wird.
- Passwort-Hashing (SHA-256): Alices Passwort wird mit SHA-256 gehasht. So stellt Atomic Mail sicher, dass Passwörter niemals im Klartext gespeichert werden.
Weder Alices Klartext-Passwort noch ihre Seed-Phrase werden jemals auf den Servern von Atomic Mail gespeichert. Nur Alice kann ihre Seed-Phrase entschlüsseln und auf ihre verschlüsselten Inhalte zugreifen.
5. Anmeldeprozess bei Atomic Mail
Der Anmeldeprozess schützt Alices Konto und Daten wie folgt:
- Authentifizierung: Alice gibt ihren Benutzernamen und ihr Passwort ein. Das Passwort wird mit SHA-256 gehasht und zusammen mit dem Benutzernamen zur Überprüfung an den Server gesendet.
- Verschlüsselte Seed-Phrase: Nach erfolgreicher Anmeldung erhält Alice ihre verschlüsselte Seed-Phrase, die sicher im lokalen Speicher (Local Storage) des Browsers abgelegt wird.
- Entschlüsselung: Mit Alices Passwort wird die Seed-Phrase lokal entschlüsselt, wodurch der Zugriff auf die verschlüsselten Inhalte möglich wird.
- Sitzungssicherheit: Wird die Sitzung neu geladen, werden die Entschlüsselungsschlüssel gelöscht. Die verschlüsselten Inhalte bleiben dann unzugänglich, bis das Passwort erneut eingegeben wird.
- Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA): Atomic Mail bietet 2FA, um die Kontosicherheit zu erhöhen. Nutzer können 2FA als zusätzliche Schutzebene bei der Anmeldung aktivieren; dabei ist zusätzlich zum Passwort ein Einmalcode erforderlich.
6. Versand von E-Mails (Atomic Encryption)
Wenn Alice eine verschlüsselte E-Mail an andere Atomic-Mail-Nutzer sendet, laufen die folgenden Schritte ab:
- Alice verfasst die E-Mail und wählt die Empfänger aus: Alice schreibt eine E-Mail und wählt Empfänger aus, etwa Bob, die ebenfalls Atomic-Mail-Nutzer sind. Anschließend wählt sie die Methode „Atomic Encryption“, um eine Ende-zu-Ende-verschlüsselte Kommunikation innerhalb des Atomic-Mail-Ökosystems sicherzustellen.
- Lokale Verschlüsselung des E-Mail-Inhalts mit AES-256: Vor dem Versand wird auf Alices Gerät ein zufälliger geheimer Schlüssel erzeugt. Mit diesem geheimen Schlüssel wird der Inhalt der E-Mail mit dem Verschlüsselungsalgorithmus AES-256 verschlüsselt. Der E-Mail-Inhalt ist nun vollständig mit diesem geheimen Schlüssel verschlüsselt.
- Individuelle Verschlüsselung für jeden Empfänger: Für jeden Empfänger wird eine eigene verschlüsselte Kopie der E-Mail erstellt. Der geheime Schlüssel (mit dem die E-Mail verschlüsselt wurde) wird seinerseits mit dem öffentlichen Schlüssel des jeweiligen Empfängers verschlüsselt. Die öffentlichen Schlüssel werden nach dem Ethereum-Standard (0x...) erzeugt, und die Verschlüsselung erfolgt mit dem Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme (ECIES).
So erhält jeder Empfänger eine eigene, eindeutig verschlüsselte Kopie der E-Mail, die nur mit seinem privaten Schlüssel entschlüsselt werden kann. - Die verschlüsselte E-Mail wird per SMTP versendet: Die vollständig verschlüsselte E-Mail wird zusammen mit den individuell verschlüsselten geheimen Schlüsseln per SMTP versendet. Jeder Empfänger erhält seine eigene verschlüsselte Version der E-Mail, auf die niemand sonst zugreifen kann.
- Entschlüsselung durch den Empfänger: Wenn Bob die E-Mail empfängt, entschlüsselt er mit seinem privaten Schlüssel den gemeinsamen geheimen Schlüssel, der speziell für diese Gruppe von Empfängern erstellt wurde. Sobald er den geheimen Schlüssel entschlüsselt hat, nutzt er ihn, um den Inhalt der E-Mail mit AES-256 zu entschlüsseln.
7. Versand passwortverschlüsselter E-Mails (für externe Empfänger)
Wenn Alice die E-Mail erstellt und „Passwortverschlüsselung“ auswählt:
- Alice schreibt die E-Mail: Alice schreibt eine E-Mail, wählt für zusätzliche Sicherheit die Option „Passwortverschlüsselung“ und legt Passwort, Passworthinweis und Ablaufdatum fest. Die E-Mail ist nun bereit, passwortgeschützt versendet zu werden.
- Lokale Verschlüsselung des E-Mail-Inhalts mit AES-256-CBC: Auf Alices Gerät wird der Inhalt der E-Mail lokal und ohne jegliche Offenlegung von Daten gegenüber externen Servern mit dem Verschlüsselungsalgorithmus AES-256-CBC verschlüsselt. Der Verschlüsselungsschlüssel wird aus dem Passwort abgeleitet, das Alice für diese E-Mail festgelegt hat, und zusätzlich durch eine Schlüsselableitungsfunktion (KDF Scrypt) abgesichert, um Brute-Force-Angriffe zu erschweren.
- Speicherung des verschlüsselten Inhalts im Entschlüsselungsdienst: Beim Versand ist der E-Mail-Inhalt bereits verschlüsselt und wird sicher im Entschlüsselungsdienst von Atomic Mail gespeichert. Der Inhalt bleibt für alle unzugänglich, auch für Atomic Mail, bis der Empfänger ihn abruft oder das festgelegte Ablaufdatum verstrichen ist. Während der Speicherung hat niemand Zugriff auf den eigentlichen Inhalt.
- Der Empfänger erhält einen eindeutigen Link zum Entschlüsselungsdienst: Der Empfänger erhält die E-Mail per SMTP, jedoch nicht mit dem eigentlichen Inhalt, sondern mit einem eindeutigen Link zum Entschlüsselungsdienst von Atomic Mail. So wird sichergestellt, dass der E-Mail-Inhalt selbst während der Übertragung niemals offengelegt oder kompromittiert wird.
- Der Empfänger entschlüsselt den Inhalt lokal auf seinem Gerät: Klickt der Empfänger auf den Link, gelangt er zum Entschlüsselungsdienst und gibt dort das von Alice mitgeteilte Passwort ein. Anschließend wird der Inhalt lokal auf dem Gerät des Empfängers mit AES-256-CBC entschlüsselt. Atomic Mail hat zu keinem Zeitpunkt Zugriff auf den Klartext-Inhalt der E-Mail – das gewährleistet vollständige Vertraulichkeit.
8. Datenschutz und Compliance
8.1 DSGVO-Konformität
Atomic Mail hält die DSGVO ein, indem Nutzer ihre Konten löschen und ihre Daten exportieren können und die Erhebung personenbezogener Daten auf ein Minimum beschränkt wird.
8.2 Zero-Knowledge-Richtlinie
Atomic Mail arbeitet nach einer Zero-Knowledge-Richtlinie. Das bedeutet, dass wir niemals Zugriff auf die Inhalte der Kommunikation unserer Nutzer oder auf ihre privaten Schlüssel haben. Sämtliche Ver- und Entschlüsselung erfolgt clientseitig.
9. Reaktion auf Vorfälle und Überwachung
9.1 Sicherheitsaudits
Atomic Mail wird regelmäßig von unabhängigen Drittanbietern auf Sicherheit geprüft, um Schwachstellen zu erkennen und zu beheben und die Einhaltung höchster Sicherheitsstandards sicherzustellen.
9.2 Bug-Bounty-Programm
Atomic Mail motiviert Sicherheitsforscher über ein Bug-Bounty-Programm, Schwachstellen zu finden und zu melden. So wird sichergestellt, dass Probleme umgehend behoben werden.
10. Fazit
Atomic Mail hat sich verpflichtet, eine hochsichere, auf Datenschutz ausgerichtete E-Mail-Plattform bereitzustellen. Mit modernen Verschlüsselungsverfahren, Blockchain-Integration und einer Zero-Knowledge-Infrastruktur bieten wir robusten Schutz für die Daten unserer Nutzer. Regelmäßige Überwachung und die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards stärken zusätzlich die Zuverlässigkeit von Atomic Mail als sichere Kommunikationsplattform.
Für weitere Informationen schreib uns an support@atomicmail.io.