Verschlüsselung: At Rest, In Transit, In Use

📋 Auf einen Blick

Verschlüsselung schützt Daten in drei Phasen: At Rest (auf Festplatte/SSD), In Transit (im Netzwerk), In Use (während der Verarbeitung im RAM). Für einen self-hosted AI-Stack sind die ersten beiden Pflicht, die dritte ist ein Bonus für Hochsicherheits-Szenarien.

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Die drei Verschlüsselungs-Schichten

Wenn du Daten nur auf der Festplatte verschlüsselst aber unverschlüsselt übers Netzwerk schickst, hast du eine Lücke. Verschlüsselung muss alle drei Zustände abdecken.

Drei Verschlüsselungs-Schichten: At Rest, In Transit, In Use

Daten durchlaufen drei Zustände — jeder braucht eigenen Schutz.

Phase	Was	Bedrohung	Schutz
At Rest	Daten auf Festplatte/SSD	Diebstahl der Hardware, Zugriff auf Dateisystem	LUKS, dm-crypt, Veracrypt
In Transit	Daten im Netzwerk	Man-in-the-Middle, Abhören	TLS 1.3, WireGuard VPN, SSH Tunnel
In Use	Daten im RAM während Verarbeitung	Memory Dumps, Cold Boot Attacks	Confidential Computing, Intel SGX, AMD SEV

Encryption At Rest: Festplatten-Verschlüsselung

At-Rest-Verschlüsselung schützt deine Daten wenn jemand physisch an die Festplatte kommt — Einbruch, Entsorgung, Reparatur. Ohne Verschlüsselung kann jeder die Platte in einen anderen Rechner stecken und alles lesen.

LUKS (Linux Unified Key Setup)

LUKS ist der Standard für Festplatten-Verschlüsselung unter Linux. Die meisten Linux-Distributionen bieten LUKS-Verschlüsselung während der Installation an.

Existierende Partition verschlüsseln

# ACHTUNG: Backup VORHER erstellen!

# Partition verschlüsseln (alle Daten werden gelöscht!)
sudo cryptsetup luksFormat /dev/sdb1

# Partition öffnen
sudo cryptsetup luksOpen /dev/sdb1 encrypted-data

# Dateisystem erstellen
sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/encrypted-data

# Mounten
sudo mount /dev/mapper/encrypted-data /mnt/secure-data

⚠️ Performance-Impact

LUKS-Verschlüsselung hat auf modernen CPUs mit AES-NI Unterstützung nur ca. 1-3% Performance-Overhead bei sequentiellem Lesen/Schreiben. Bei zufälligem I/O (Datenbanken) kann der Overhead 5-10% betragen. Für AI-Workloads wo die GPU der Bottleneck ist, spürst du den Unterschied nicht.

Was verschlüsseln	Priorität	Begründung
Backup-Volumes	PFLICHT	Backups enthalten alles — Datenbanken, Configs, Secrets
Datenbank-Volumes	HOCH	Kundendaten, Credentials, AI-Trainingsdaten
System-Partition	MITTEL	Schützt Configs und Logs bei Diebstahl
Swap-Partition	HOCH	RAM-Inhalte werden auf Disk geschrieben (Secrets!)
Modell-Storage	NIEDRIG	Modelle sind öffentlich, aber deine Fine-Tunes nicht

Encryption In Transit: Netzwerk-Verschlüsselung

Jede Verbindung zwischen deinen Services und zum Internet muss verschlüsselt sein. Auch in deinem lokalen Netzwerk — Netzwerke werden kompromittiert, und ARP Spoofing im LAN ist trivial.

Verbindungstyp	Verschlüsselung	Konfiguration
Web-Traffic (extern)	TLS 1.3 (HTTPS)	Let's Encrypt oder Cloudflare (automatisch)
Remote-Zugriff	WireGuard VPN	Peer-to-Peer, <1ms Overhead, UDP-basiert
Server-to-Server	SSH Tunnel	ssh -L 5432:localhost:5432 user@db-server
API-Aufrufe (intern)	mTLS oder SSH Tunnel	Service Mesh oder manuelle Tunnel
Docker Swarm Overlay	IPSec (automatisch)	docker network create --opt encrypted

ℹ️ Ollama API verschlüsseln

Ollama lauscht standardmäßig auf http://localhost:11434 — unverschlüsselt. Wenn andere Rechner im Netzwerk darauf zugreifen, läuft der gesamte Prompt-Traffic im Klartext. Lösung: Reverse Proxy mit TLS davor oder SSH Tunnel.

💡 WireGuard statt OpenVPN

WireGuard ist schneller, einfacher und sicherer als OpenVPN. Die Konfiguration passt in 10 Zeilen. Unter Linux: sudo apt install wireguard. Netbird (netbird.io) bietet eine verwaltete WireGuard-Lösung für Zero-Trust Netzwerke.

Encryption In Use: RAM-Schutz

Während ein LLM deine Daten verarbeitet, liegen sie unverschlüsselt im RAM. Ein Angreifer mit Root-Zugriff kann den Speicher auslesen und Prompts, Antworten und Modell-Gewichte extrahieren.

Technologie	Verfügbarkeit	Schutz	Overhead
Intel SGX	Xeon (Server-CPUs)	Enclaves im RAM	5-30%
AMD SEV-SNP	EPYC (Server-CPUs)	Verschlüsselter VM-Speicher	~2%
ARM CCA	ARMv9+	Realms (isolierte Bereiche)	Gering
Software-Lösungen	Überall	Memory Scrubbing, ASLR	Minimal

ℹ️ Für die meisten Homelabs irrelevant

Confidential Computing (Intel SGX, AMD SEV) ist primär für Cloud-Szenarien relevant, wo du dem Hoster nicht vertraust. In deinem eigenen Homelab kontrollierst du die Hardware selbst. Die praktischeren Maßnahmen: Swap verschlüsseln (verhindert RAM- Auslagerung im Klartext), Bildschirmsperre aktivieren (verhindert physischen Zugriff), und keine unnötigen Root-Sessions offen lassen.

Verschlüsselungs-Checkliste für Self-Hosted AI

Maßnahme	Priorität	Status-Check
LUKS auf Backup-Volumes	PFLICHT	lsblk -o NAME,TYPE,FSTYPE \| grep crypt
Swap verschlüsselt	PFLICHT	swapon --show + /etc/crypttab
TLS für alle Web-Services	PFLICHT	curl -vI https://dein-service.local
SSH Key-Only (kein Passwort)	PFLICHT	grep PasswordAuth /etc/ssh/sshd_config
WireGuard für Remote-Zugriff	HOCH	wg show
Docker Overlay verschlüsselt	HOCH	docker network inspect --format '{{.Options}}'
Ollama hinter Reverse Proxy	HOCH	curl -I https://ollama.local
Datenbank-Verbindungen TLS	MITTEL	psql 'sslmode=require'

Verschlüsselung und DSGVO

Die DSGVO verlangt "angemessene technische Maßnahmen" zum Schutz personenbezogener Daten (Art. 32). Verschlüsselung wird explizit als Beispiel genannt. Ohne Verschlüsselung riskierst du bei einem Data Breach deutlich höhere Strafen.

⚠️ Verschlüsselung reduziert Meldepflicht

Art. 34 DSGVO: Wenn personenbezogene Daten verschlüsselt waren und der Key nicht kompromittiert wurde, entfällt die Pflicht zur Benachrichtigung der Betroffenen bei einem Data Breach. Das ist ein starker Anreiz, Verschlüsselung überall einzusetzen.

💡 Weiter vertiefen

Mehr zum Thema Datenschutz für AI-Anwendungen findest du in unserem DSGVO Grundlagen Artikel und im Datenschutz Praxis Artikel.

Das Wichtigste

✓Drei Verschlüsselungs-Phasen: At Rest (Festplatte), In Transit (Netzwerk), In Use (RAM). Die ersten zwei sind Pflicht.
✓LUKS für Festplatten, TLS 1.3 für Web-Traffic, WireGuard für Remote-Zugriff. Alles Standard-Tools, kein Spezialwissen nötig.
✓Swap-Partition verschlüsseln! Sonst landen RAM-Inhalte (Prompts, API Keys) im Klartext auf der Platte.
✓DSGVO Art. 32 nennt Verschlüsselung explizit. Verschlüsselte Daten reduzieren Meldepflicht bei Breaches (Art. 34).
✓Ollama-API läuft unverschlüsselt — Reverse Proxy mit TLS oder SSH Tunnel davorsetzen.

Quellen

LUKS / cryptsetup — Linux Disk Encryption Standard
WireGuard — Modernes VPN-Protokoll
DSGVO Art. 32, 34 — Sicherheit der Verarbeitung, Benachrichtigung bei Datenschutzverletzungen
Confidential Computing Consortium — Encryption In Use Standards