Das Wort Kryptographie besteht aus zwei griechischen Wörtern. Kryptos bedeutet Geheim und Graphein bedeutet schreiben.
Grundidee
Verschlüsselung macht Informationen unverständlich für Außenstehende. Nur Eingeweihte sollen Informationen entschlüsseln können. Ver- und Entschlüsseln erfolgen über kryptographische Verfahren.
Durch die Grundidee kommen wir auf folgende Sicherheitsziele...
Sicherheitsziele:
- Unverfälschte Identität des Senders
- Integrität der Informationen (Unverfälschtheit)
- Vertraulichkeit sowie Verbindlichkeit der Informationen
Kerckhoffs'sche Prinzip
Das Kerckhoffs'sche Prinzip besagt, dass die Sicherheit eines kryptographischen Verfahrens nur auf Geheimhaltung der Schlüssel beruhen soll und nicht auf Geheimhaltung des kryptographischen Verfahrens. Seine Grundsätze dienen der Konstruktion eines sicheren Verschlüsselungsverfahren:
- Das System muss im Wesentlichen unentzifferbar sein
- Das System darf keine Geheimhaltung erfordern
- Es muss leicht übermittelbar sein und man muss sich die Schlüssel ohne schriftliche Aufzeichnung merken können
- Das System sollte mit telegraphischer Kommunikation kompatibel sein
- Das System muss transportabel sein und die Bedienung darf nicht mehr als eine Person erfordern
- Das System muss einfach anwendbar sein
Kryptographische Verfahren
Die kryptographischen Verfahren lassen sich in drei Kategorien einordnen. Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselungsverfahren und dem Hash-Verfahrens.
Symmetrische Verschlüsselungsverfahren:
Symmetrische Verschlüsselungsverfahren sind Verfahren zur Ver- und Entschlüsselung von Information mit demselben Schlüssel. Dritte, die den Schlüssel kennen, könnten die Nachricht entschlüsseln.
Mögliches Problem: Schlüsselaustausch
Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren:
Jeder Nutzer hat einen privaten Schlüssel (eng. private key) und einen öffentlichen Schlüssel (eng. public key). Den privaten Schlüssel kennt nur der Besitzer. Den öffentlichen Schlüssel kennt im Gegensatz jeder.Verschlüsselung:
So kann ein beliebiger Nutzer eine Nachricht mit dem öffentlichen Schlüssel eines zweiten Nutzers verschlüsseln. Dieser zweite Nutzer kann nun mit seinen privaten Schlüssel die Nachricht wieder entschlüsseln. Alle anderen Nutzer sehen auch die verschlüsselte Nachricht, aber können diese nicht entschlüsseln.
Digitale Signatur:
Ein Dokument wird mit dem privaten Schlüssel des Unterzeichners verschlüsselt. Die anderen Nutzer des Netzwerks können dann das Dokument mit dem öffentlichen Schlüssel des Unterzeichners entschlüsseln. Somit ist der Absender eindeutig, da nur der Unterzeichner den privaten Schlüssel hat.
Hash-Verfahren:
Es dient zur Erzeugung von Signaturen für Dokumente.
Ziele:
- Komprimierung eines Dokuments auf eine feste Länge, die praktisch nicht wieder rückgängig gemacht werden kann (Einweg-Hash-Funktion)
- Es soll sehr schwer sein, ein zweites Dokument zu finden, dass den gleichen Hashwert hat (Kollisionsresistenz)
Unterschiede
- Asymmetrische Verschlüsselung (Public-Key Verfahren) erfordern wesentlich mehr Rechenpower und sind anfälliger gegenüber Implementierungsfehlern
- Schlüssel, Klartext, Chiffretext sind bei symmetrischen Verschlüsselungen (Secret-Key Verfahren) als Bitstring zu verstehen (feste Schlüssellänge), bei asymmetrischen Verfahren als große Zahlen (variable)
Angriffe
Die Brute-Force-Attacke ist eine Attacke, die (theoretisch) auf alle Verfahren anwendbar ist. Hierbei werden systematisch alle Schlüssel durchprobiert, bis sich ein sinnvoller Text ergibt.
Einziger Schutz vor Brute-Force-Attacken:
Die Zahl der Schlüssel muss so groß sein, dass das systematisches Durchprobieren in absehbarer Zeit unmöglich ist.