Was ist Onion Routing? Tor, Datenschutz und das Lightning Network erklärt

Onion Routing ist ein Verfahren zur Weiterleitung von Daten über mehrere verschlüsselte Zwischenstationen. Es soll die Zuordnung von Absender und Empfänger erschweren. Vollständige Anonymität garantiert es nicht. Im Internet können etwa die Beobachtung des Surfverhaltens, Standortbestimmung, Datenlecks und Identitätsdiebstahl die Privatsphäre gefährden. Dabei kommen unterschiedliche Akteure und Motive infrage; nicht jede Datenverarbeitung durch Anbieter oder Behörden ist unrechtmäßig. Gesammelte Nutzungsdaten können unter anderem für gezielte Werbungverwendet werden. Ein bekanntes Beispiel für den Missbrauch personenbezogener Daten ist der Facebook-Cambridge-Analytica- Datenskandal.

Eine Umfrage zum Thema Datenschutz im Internet des Forschungsunternehmens Ipsos im Auftrag von Google ergab im April 2022: 84 % der befragten Erwachsenen in den USA waren zumindest etwas um die Sicherheit und Vertraulichkeit ihrer online angegebenen persönlichen Daten besorgt. Die Zahl bezieht sich auf diese US-Erhebung, nicht auf alle Internetnutzer weltweit.

Behörden können große Technologieunternehmen bei Datenschutzverstößen zur Verantwortung ziehen. In der Europäischen Union gilt die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) seit dem 25. Mai 2018. Sie wurde bereits 2016 verabschiedet und regelt unter anderem die Verarbeitung personenbezogener Daten sowie internationale Datenübermittlungen in ihrem Anwendungsbereich.

Auch staatliche Überwachung kann die Privatsphäre beeinträchtigen. Bekannt wurden beispielsweise die von Edward Snowden offengelegten Überwachungsprogramme der US- National Security Agency (NSA). Seine Enthüllungen betrafen unter anderem die Zusammenarbeit von Nachrichtendiensten und Telekommunikationsunternehmen.

Datenschutzorientierte Kommunikationsprotokolle können solche Beobachtungsmöglichkeiten begrenzen. Wie gut sie schützen, hängt jedoch vom Bedrohungsmodell, ihrer Umsetzung und dem Verhalten der Nutzer ab.

Tor leitet Verbindungen durch ein weltweit verteiltes, überwiegend von Freiwilligen betriebenes Netz von Relays. Mehrere Verschlüsselungsschichten sollen verhindern, dass eine einzelne Zwischenstation sowohl den ursprünglichen Nutzer als auch das Ziel kennt. Tor verbirgt damit nicht automatisch die Tatsache, dass jemand Tor verwendet, und schützt nicht gegen jede Form der Verkehrsbeobachtung.

Das Prinzip ähnelt den Schichten einer Zwiebel. Der Sender baut die Verschlüsselung für die einzelnen Stationen auf. Die Zwischenknoten entfernen jeweils die für sie bestimmte Schicht; der letzte Relay-Knoten entschlüsseltdie letzte Tor-Schicht und verbindet sich mit dem Ziel. Das ersetzt keine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung zum Webserver: Dafür ist etwa HTTPS erforderlich. Welche Informationen ein Knoten sieht, hängt auch von seiner Position ab. Eine entfernte Schicht liefert die zur Weiterleitung nötigen Angaben, insbesondere zum vorherigen Knoten und zum nächsten Knoten. Daraus folgt nicht, dass alle Stationen keinerlei Informationen über Ziel oder Verkehrsmerkmale erhalten.

Quelle: Wikimedia Commons

OnionShare nutzt Tor für den vertraulichen Austausch von Dateien und andere Kommunikationsfunktionen. Tor Browser unterstützt privates Surfen und erschwert die Wiedererkennung anhand von Browsermerkmalen. Solche Werkzeuge machen Nutzer jedoch weder vollständig unsichtbar noch grundsätzlich frei von digitalen Spuren.

Die Grundlagen des Onion Routing wurden in den 1990er-Jahren von Forschern am US Naval Research Laboratory entwickelt, um vertrauliche Kommunikation zu schützen. Gemeint ist nachrichtendienstliche Kommunikation, nicht eine Kommunikation mit künstlicher Intelligenz.

Journalisten, Aktivisten und Ermittler nutzen solche Verfahren ebenso wie andere Personen, darunter auch Straftäter. Das Verfahren allein sagt nichts über die Absichten seiner Nutzer aus.

Blockchain und Privatsphäre

Auch bei Bitcoin und Web3 ist Datenschutz wichtig. Bitcoin-Transaktionen sind grundsätzlich pseudonym – sie verwenden Adressen und kryptografische Kennungen statt unmittelbar Klarnamen –; die öffentliche Transaktionshistorie kann jedoch mit zusätzlichen Informationen Personen zugeordnet werden.

Bei Finanztransaktionen können öffentlich einsehbare Salden und Zahlungsbeziehungen sensible Informationen offenlegen. Anders als bei einem gewöhnlichen Bankkonto, etwa bei JPMorgan, erlaubt die Kenntnis einer Bitcoin-Adresse häufig das Einsehen ihrer On-Chain-Historie. Eine Kontonummer oder Sozialversicherungsnummer allein berechtigt dagegen nicht zum öffentlichen Abruf eines Bankkontos.

Datenschutz bei Bitcoin-Zahlungen über Lightning

Das Lightning Network ermöglicht Zahlungen über Kanäle oberhalb der Bitcoin-Blockchain. Nicht jede einzelne Zahlung wird dabei öffentlich auf der Blockchain gespeichert. Das kann Datenschutzvorteile bringen, garantiert aber keine Anonymität.

Lightning-Kanäle können öffentlich angekündigt oder nicht öffentlich angekündigt sein. Letztere sind nicht automatisch unsichtbar. Typischerweise erscheint beim Öffnen eines Kanals eine Finanzierungstransaktion auf der Blockchain; beim Schließen folgt eine weitere On-Chain-Abwicklung. Diese Transaktionen fallen nicht für jede einzelne Zahlung erneut an: Ein Kanal kann viele Zahlungen tragen. Sowohl dieFinanzierungals auch die Schließungkönnen öffentlich analysiert werden. Weitere Informationen können außerdem über Gegenparteien und das Routing bekannt werden.

Onion Routing für Lightning-Zahlungen

Die technischen Spezifikationen des Lightning Network heißen Basis of Lightning Technology (BOLT). Gemeinsame Regeln ermöglichen es unterschiedlichen Implementierungen, miteinander zu kommunizieren.

Die Onion-Routing-Implementierung verwendet ein auf Sphinx beruhendes Paketformat. Damit werden Routing-Anweisungen für Lightning-Zahlungen verschlüsselt weitergegeben. Hash Time Locked Contracts (HTLCs) verbinden eine Hash-Bedingung mit einer Frist: Die Zahlung kann durch Offenlegen des passenden geheimen Werts eingelöst werden; nach Ablauf greifen die vorgesehenen Rückabwicklungsbedingungen. Eine bloße Empfangsbestätigung genügt dafür nicht.

Der Sender legt den Zahlungsweg fest und verschlüsselt die Anweisungen für dessen Stationen. Das reduziert die Informationen, die einzelne Vermittler über andere Teile des Weges erhalten. Die Konstruktion verhindert jedoch nicht sämtliche Zuordnungen durch Verkehrsanalysen oder zusammenarbeitende Beobachter.

Für jede Station leitet der Sender mithilfe ihres öffentlichen Schlüssels und eines eigenen geheimen Schlüssels ein gemeinsames Geheimnis über Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) ab. ECDH ist ein kryptografisches Schlüsselaustauschverfahren, das allein keine Anonymität garantiert. Aus den abgeleiteten Geheimnissen werden Schlüssel und ein pseudozufälliger Bytestrom für die Paketverarbeitung erzeugt.

Die technische Dokumentation beschreibt die damit angestrebten Eigenschaften: Das Lightning-Protokollsoll Vermittlern nur die für ihren Abschnitt nötigen Informationen geben. Sie sollen weder die übrigen Stationen noch die gesamte Weglänge und ihre genaue Position daraus ableiten können. Die Weiterverarbeitung verändert das Paket an jeder Station. Diese Eigenschaften erschweren gezielte Beobachtung und Zensur, beseitigen aber nicht alle Möglichkeiten der Verkehrszuordnung. Insbesondere kennen Sender und Empfänger ihre jeweilige eigene Rolle; die Aussage ist keine pauschale Garantie für jeden Teilnehmer oder Angreifer.

Mehr über Bitcoin erfahren Sie in unserem Bitcoin-Leitfaden.

Weitere Informationen bietet unser Leitfaden zum Lightning Network.