Im Kampf gegen die staatliche Internet-Zensur TLS auf Abwegen: Forscher entwickeln neue Methoden zur Umgehung staatlicher Zensur

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Auszeichnung für den „Best Paper Award“ auf der „IEEE Symposium on Security and Privacy“-Konferenz in San Francisco: In Zusammenarbeit hat ein deutsch-emiratisches-Forschungsteam die Auszeichnung für Ihre Forschung erhalten.

Ein Forschungsteam der Universität Paderborn und des Technology Innovation Institute (TII) in Abu Dhabi hat auf der „IEEE Symposium on Security and Privacy“-Konferenz in San Francisco einen Ansatz zur Umgehung staatlicher Internet-Zensur vorgestellt. Der Ansatz des Forschungsteams setzt nicht wie bisher auf die TCP- (Transmission Control Protocol) oder die HTTP-Ebene, sondern auf die TLS-Schicht (kurz für Transport Layer Security).

Und zwar untersuchten die Wissenschaftler systematisch den TLS-Handshake auf Manipulationspotenzial. Der TLS-Handshake dient dazu, die kryptografischen Parameter und gemeinsamen Schlüssel für eine sichere Kommunikation auszuhandeln.

Die Studie analysierte über 2,9 Millionen manipulierte TLS-Anfragen – so genannte Testvektoren – mithilfe des eigens entwickelten Tools „Censor Scanner“. Ziel war es, Varianten zu identifizieren, die von realen Webservern akzeptiert, aber von Zensursystemen wie in China oder im Iran nicht erkannt oder blockiert werden. Als Resultat präsentierte das Team 24 besonders effektive Strategien zur Umgehung dieser Filtermechanismen und das ohne Kompatibilitätsverluste mit gängigen Web-Servern.

Blick hinter die „Great Firewall“

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die unverschlüsselte Server Name Indication (SNI), ein Bestandteil der ersten TLS-Nachricht, der häufig zur Inhaltsfilterung genutzt wird. Durch gezielte Änderungen an der 'Client-Hello-Nachricht', etwa durch Fragmentierung auf TLS-Record-Ebene, Manipulation von Protokollversionen oder das Entfernen der SNI-Erweiterung, ließen sich die Zensursysteme teilweise erfolgreich austricksen.

Dabei zeigte sich, dass viele Techniken nur unter bestimmten Serverkonfigurationen, wie mit dedizierten IP-Adressen oder in bestimmten CDN-Umgebungen, funktionieren. Die kombinierte Anwendung dieser Methoden lieferte zudem neue Einblicke in die chinesische „Great Firewall“: Offenbar kommen dort drei unterschiedliche Systeme mit jeweils eigenem Blockierungsverhalten zum Einsatz, die unabhängig auf eingehende Verbindungen reagieren.

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Das Open-Source Tool „Censor Scanner” als Proof of Concept

Die Forschergruppe entwickelte mit „Censor Scanner“ ein Open-Source-Tool, das gezielte Manipulationen auf der TLS-Schicht automatisiert generiert, evaluiert und kombiniert. Hierfür wurden über 2,7 Millionen Testvektoren auf ihre Akzeptanz bei Webservern und ihre Wirksamkeit bei realen Zensurmaßnahmen geprüft. Die Analyse bestätigte die technische Machbarkeit und auch die praktische Relevanz: Erfolgreiche Umgehung der Zensur bei gleichzeitiger Server-Akzeptanz.

Neben den technischen Resultaten liefert die Studie auch neue Erkenntnisse zur Struktur der GFW. So identifizierten die Forscher drei unterschiedliche Middleboxes mit jeweils eigenem Blockierungsverhalten. Dies ist ein Hinweis auf die steigende Komplexität und Modularität staatlicher Zensursysteme. Da sie Systeme unterschiedlich auf die TLS-Manipulation reagieren, macht dies kombinierte Bypass-Strategien, also Umgehungstechniken, die auf das jeweilige Verhalten der verschiedenen Middleboxes abgestimmt sind.

Das Ziel der Forschergruppe besteht darin, das bestehende Angebot an Anti-Zensur-Werkzeugen durch effektive TLS-basierte Mechanismen zu erweitern. Dies könnte durch die Integration in Proxy-Dienste oder TLS-MITM-Komponenten erfolgen. Die Forschungsergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, kryptografische Protokolle verstärkt in die Zensurforschung einzubeziehen. Für ihre Arbeit wurde das Team auf der IEEE S&P 2025 mit einem Best Paper Award ausgezeichnet.

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