Kryptographie: Unterschied zwischen den Versionen

Quelle Wikipedia

Das Cesar-Verschlüsslungsverfahren ist einfach und unsicher; eignet sich aber die Grundlagen der Kryptographie zu veranschaulichen.

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Die Kryptographie hat vier Hauptziele (Quelle: Ertel: Angewandte Kryptographie, 2.Auflage, Carl Hanser Verlag 2003, S. 18):

== Typen ==

=== Symmetrische Verschlüsselung ===

Unabhänig davon ob eine Verschlüsselung klassisch oder modern erfolgt, können die Verfahren der Systematik einer symmetrischen oder asymmetrischen Verschlüsselung folgen. In einem symmetrischen Verfahren haben beide Kommunikationspartner einen gemeinsamen, geheimen Schlüssel s. Mit Hilfe einer Verschlüsselungfunktion f und dem Schlüssel s wird der Klartext in Geheimtext umgewandelt. Die Entschlüsselungsfunktion f* decheffriert den Geheimtext zusammen mit dem Schlussel s. Voraussetzung ist, dass sich die Kommunikationspartner vorab über einen gemeinsamen geheimen Schlüssel verständigt haben, was eine zusätzliche Unsicherheit bedeutet.

Bei 4 Personen A(lice), B(ob), C(lara) und D(avid), die alle miteinander kommunizieren wollen, werden so bereits 6 Schlüssel benötigt: A-B, A-C, A-D, B-C, B-D, C-D. Wenn n Personen alle miteinander kommunizieren möchten, benötigt man insgesamt (n*(n-1))/2 Schlüssel. Bei größeren Gruppen führt das leicht zu einer Schlüsselinflation. Wenn beispielsweise alle Mitglieder einer Klasse mit 30 Schülerinnen und Schülern Geheimnisse austauschen wollten, so wären hier bereits (30*29)/2 = 435 verschiedene Schlüssel erforderlich.

=== Asymmetrische Verschlüsselung ===

Bei asymmetrischen Verfahren besitzt jeder Kommunikationspartner ein Schlüsselpaar bestehend aus persönlichem und geheimen Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel wird öffentlich bekannt gemacht, zum Beispiel in einem Schlüsselverzeichnis im Internet. Im Gegensatz zu symmetrischen Verfahren müssen bei asymmetrischen Verfahren keine geheimen Schlüssel ausgetauscht werden. Ein asymmetrisches Chiffriersystem ist also ein System zum Ver- und Entschlüsseln von Nachrichten, bei dem ein öffentlich bereitgestellter Schlüssel e (public key) zum Verschlüsseln der Funktion f und ein privater Schlüssel d (private key) zum Entschlüsseln mit der Funktion f* benutzt wird.

Wenn mehrere Personen verschlüsselte Nachrichten austauschen wollen, dann reicht es, wenn jede Person ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel besitzt.

Bei 4 Personen A(lice), B(ob), C(lara) und D(avid), die alle miteinander kommunizieren wollen, werden somit 4 Schlüsselpaare benötigt. Bei n Personen benötigt man entsprechend genau n Schlüsselpaare. Es werden also viel weniger Schlüssel benötigt als bei symmetrischen Chiffriersystemen.

Im Allgemeinen ist die asymmetrische Verschlüsselung rund 10.000 Mal langsamer als das symmetrische Verfahren. Das liegt daran, dass bei der asymmetrischen Verschlüsselung zwei Schlüssel erzeugt und ausgetauscht werden, bei der symmetrischen Verschlüsselung dagegen nur einer. Ferner ist der Verschlüsselungs-Algorithmus insbesondere bei großen Datensätzen deutlich langsamer als der von symmetrischen Verfahren.

Unter Hybrider Verschlüsselung, auch Hybridverschlüsselung genannt, versteht man eine Kombination aus asymmetrischer Verschlüsselung und symmetrischer Verschlüsselung. Dabei wählt der Sender einen zufälligen symmetrischen Schlüssel, der Sitzungsschlüssel (engl. Session-Key) genannt wird. Mit diesem Session-Key werden die zu schützenden Daten symmetrisch verschlüsselt. Anschließend wird der Session-Key asymmetrisch mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers verschlüsselt. Dieses Vorgehen löst das Schlüsselverteilungsproblem und erhält dabei den Geschwindigkeitsvorteil der symmetrischen Verschlüsselung.

Wenn ein Kommunikationspartner dem jeweils anderen ein Dokument verschlüsselt zukommen lassen will, dann kann das so wie im folgenden Beispiel gezeigt ablaufen:

Der Absender (Alice) produziert ein Dokument. Es ist noch unverschlüsselt. Weil davon auszugehen ist, dass das Dokument sehr groß ist, wird es symmetrisch verschlüsselt: Dazu wird ein symmetrischer Session-Key generiert. Mit diesem Session-Key wird das Dokument verschlüsselt. Anschließend wird der Session-Key asymmetrisch verschlüsselt:

Nachfolgend wird beispielhaft gezeigt, wie der Empfänger das erhaltene Dokument entschlüsseln kann:

Mit Hilfe des so erhaltenen Session-Keys wird anschließend das Dokument symmetrisch entschlüsselt.