Kryptographie

16.10.2021

Anwendung von Kryptographie in der modernen Welt

Kryptographie

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Jede Runde erhält einen eigenen Schlüssel, der aus dem Originalschlüssel berechnet wird. In einer Runde werden zunächst alle Bytes ausgetauscht. Was dabei durch was ersetzt wird, bestimmt die sogenannte S-Box. Anschliessend werden die Zeilen verschoben und danach die Daten innerhalb der Spalten vermischt, bevor ein neuer Schlüssel generiert wird und der ganze Prozess erneut beginnt Bild 4. In der letzten Runde entfällt der letzte Schritt, die Vermischung innerhalb der Spalten. Ein symmetrisches System bedingt natürlich, dass Absender und Empfänger einer Nachricht denselben Schlüssel haben. Bevor man miteinander kommunizieren kann, müssen beide Parteien also zunächst diesen Schlüssel teilen. Und den Schlüssel zu teilen - egal ob digital oder analog - bringt immer das Risiko mit sich, dass dieser in die falschen Hände gerät.

Je grösser die Anzahl Nutzer, desto grösser ist das Risiko eines Schlüsselverlusts. Und falls das passiert, ist auch die beste Verschlüsselung vollkommen nutzlos. Asymmetrische Verfahren sollen dieses sogenannte Schlüsselverteilungsproblem lösen. Der erste Schritt: Der Schlüssel wird breit gestreut. Jeder, der eine Nachricht senden will, soll auch einen Schlüssel haben. Aus diesem Grund wird der Schlüssel auch als Public Key bezeichnet. Mit diesem lassen sich Nachrichten allerdings nur verschlüsseln. Um sie zu entziffern, braucht der Empfänger einen anderen Schlüssel, den Private Key Bild 5. Da dieser nicht genutzt wird, um etwas zu verschlüsseln, kann der Empfänger den privaten Schlüssel für sich behalten und trotzdem verschlüsselt mit anderen Personen kommunizieren. So gesehen, können asymmetrische Verfahren deutlich sicherer sein als symmetrische - sofern sich der private Schlüssel nicht aus dem öffentlichen berechnen lässt und der Empfänger diesen auch wirklich geheim behalten kann.

Bei symmetrischen Verschlüsselungen links wird eine Nachricht mit demselben Schlüssel codiert und auch wieder entziffert. Bei asymmetrischen werden dafür unterschiedliche Schlüssel genutzt: der Public Key und der Private Key. Diese Form der Verschlüsselung beruht auf sogenannten Falltür- beziehungsweise Trapdoor-Einwegfunktionen. Dabei handelt es sich um mathematische Funktionen, die sich in eine Richtung einfach berechnen lassen. Die Umkehrfunktion ist hingegen schwer oder unmöglich zu berechnen - es sei denn, man besitzt eine gewisse Zusatzinformation. Obwohl dieses Prinzip seit Jahrzehnten genutzt wird, gibt es noch keinen mathematischen Beweis dafür, dass solche Funktionen tatsächlich existieren.

Zu den wohl bekanntesten Beispielen einer asymmetrischen Verschlüsselung gehört RSA. Die Methode blickt ebenfalls auf eine rund jährige Geschichte zurück. Was in ihrem Konzept jedoch noch fehlte, war die Einwegfunktion. Diese formulierten später Ron Rivest, Adi Shamir und Leonard Adleman vom Massachusetts Institute of Technology MIT. Nachdem sie ein Jahr lang daran herumgetüftelt und die Aufgabe zuweilen als unmöglich erachtet hatten , soll Rivest das Problem angeblich in einer einzelnen durchzechten und schlaflosen Nacht gelöst haben. Die drei Herren gaben der Methode ihre Namen: Rivest, Shamir, Adleman - RSA. Der erste Buchstabe des Schlüsselwortes bestimmt das Alphabet für den ersten Buchstaben des Klartextes, der zweite Buchstabe des Schlüsselwortes bestimmt das Alphabet für den zweiten Klartextbuchstaben. Schlüsselwort: Geschenk Nachricht: Wir schenken Tom einen Gutschein zum Geburtstag.

Die Sicherheit dieses Verschlüsselungsverfahrens hängt stark mit der Schlüssellänge zusammen und damit, ob man den Schlüssel wiederholt verwendet. Wirklich sicher ist das Schlüsselwort aus unserem Beispiel daher nicht. Doch nach einigen Jahren erwies sich auch dieses Verschlüsselungsverfahren als entzifferbar. Eine ebenfalls lange Zeit als unknackbar geltendes Verschlüsselungsverfahren schauen wir uns jetzt an. Wir machen einen Stopp in Deutschland in den 30er Jahren. Krypto Münze | Was ist die kryptowährung pi wert?: krypto münze.

Wie bereits bei der Cäsar-Chiffre beschrieben, wurden Verschlüsselungsverfahren vorrangig im militärischen Kontext genutzt. Kaum verwunderlich daher, dass auch Deutschland während des Zweiten Weltkriegs auf verschlüsselte Kommunikation setzte. Das Besondere an dieser Verschlüsselung war, dass sie mithilfe einer Maschine ver- und entschlüsselt wurde. Der Schlüssel dazu wurde jeden Tag geändert, sodass er nach 24 Stunden seine Gültigkeit verlor. Die Maschine, von der die Rede ist, ist Enigma. Das grundlegende Arbeitsprinzip geht bereits auf die Jahre des Ersten Weltkriegs zurück. Der Erste Weltkrieg gilt als der erste Krieg, in dem Kryptographie systematisch genutzt wurde. Bereits während des Krieges und auch in den Jahren danach wurden erste Maschinen entwickelt, die eine deutlich höhere Sicherheit boten als die manuellen Methoden.

Erst gehörte die Enigma unter Hitler zur Standardausrüstung der Nationalsozialisten. Doch wie funktioniert diese wunderliche Maschine eigentlich genau. Auf den ersten Blick erinnert sie an eine klassische Schreibmaschine. Doch in ihrem Inneren verbirgt sich ein recht kompliziertes System. Einfach erklärt, beruht das Funktionsprinzip auf einfachen Stromkreisen, von denen jeder eine Buchstabentaste des Tastenfelds mit einem elektrischen Lämpchen verbindet, das auf dem Anzeigenfeld einen Buchstaben aufleuchten lässt. Die Nachricht kann also nur dann entschlüsselt werden, wenn der Empfänger alle Einstellungen der Sende-Enigma kennt. Hört sich nach einer unüberwindbaren Verschlüsselung an, oder. Doch auch sie wurde von einem britischen Informatiker geknackt. Historiker behaupten, dass so der Zweite Weltkrieg vorzeitig beendet werden konnte und Millionen Leben rettete.

Um Datenmissbrauch bei der Verarbeitung sensibler Daten zu vermeiden, ist es wünschenswert, dass der Dienstleister nur auf den verschlüsselten Daten rechnet und die Klartexte nie zu Gesicht bekommt. Die Sicherheit der meisten asymmetrischen Kryptosysteme beruht auf der Schwierigkeit von Problemen, die in der algorithmischen Zahlentheorie untersucht werden. Die bekanntesten dieser Probleme sind die Primfaktorzerlegung und das Finden diskreter Logarithmen. Der private Schlüssel besteht aus den dazugehörenden Primfaktoren bzw. In der Praxis werden daher Zahlen mit mehreren hundert Dezimalstellen verwendet. Diese Asymmetrie im Aufwand von Multiplikation und Faktorisierung macht man sich in bei faktorisierungsbasierten Public-Key-Verfahren zu Nutze.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Kodierungstheorie , die sich in ihrer modernen Form auf die Theorie der algebraischen Funktionenkörper stützt. Die derzeit wichtigsten Public-Key-Verfahren RSA , Verfahren, die auf dem Diskreten Logarithmus in endlichen Körpern beruhen z. DSA oder Diffie-Hellman , und Elliptic Curve Cryptography könnten theoretisch durch so genannte Quantencomputer in Polynomialzeit gebrochen werden und somit ihre Sicherheit verlieren. In Zeiten des Internets wurde der Ruf auch nach privater Verschlüsselung laut. Der amerikanische Physiker Phil Zimmermann entwickelte daraufhin eine RSA-Verschlüsselung für die breite Öffentlichkeit, die er Pretty Good Privacy PGP nannte und im Juni im Usenet veröffentlichte. Neben der Verschlüsselung existieren noch weitere kryptographische Verfahren wie das versteckte Einbetten von Informationen in bestimmte Datenformate versteckte Texte in Bildern.

Die Kryptographie befasst sich im IT-Umfeld darüber hinaus mit weiteren Themen der Informationssicherheit. Sie entwickelt Kryptosysteme, die gegen Manipulationen widerstandsfähig sind, und wendet mathematische Verfahren und Algorithmen an. Elementare Ziele sind die Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit der Daten. Kryptographie ist auch ein Teilgebiet der Informatik. Die moderne Kryptographie hat im Wesentlichen die vier folgenden Ziele:. Hier registrieren. Password recovery. Ihre E-Mail. DIGITALE WELT Blog Cyber Security Die wichtigsten IT-Security Basics für Kryptographie. Post Views: 2. Know-how-Lücken frühzeitig kennen und dem Fachkräftemangel entgegenwirken.

Big Data verändert die Energiewirtschaft. Daten, Daten, Daten: Was wir dieses Jahr wissen müssen. Positive Lebenszeichen für KI im europäischen Gesundheitswesen. IT-Security als Designkriterium für Software aus der Cloud. Wer den Weg sucht, braucht ein Ziel: Innovative Beratungskonzepte helfen Unternehmen Unterstützung für das Ehrenamt — eine App hilft Non-Profit-Organisationen bei der Stakeholder-Engagement aus Unternehmenssicht am Beispiel der Datenschutz-Grundverordnung. Geld, Technologie und gesellschaftliches Ereignis "Tor" in eine andere Welt. Begriffe, Technologien und Widersprüche des Darknets Verständlichkeit von behördlichen Dokumenten.

Darknet Editorial "Tor" in eine andere Welt. Ziel der Kryptografie — der Wissenschaft vom Verschlüsseln — ist es, Spionen das Leben möglichst schwer zu machen. Moderne Verschlüsselungsverfahren arbeiten mit zufällig erzeugten Einmal-Schlüsseln. Doch auch der Austausch eines solchen Schlüssels kann abgehört werden. Abhilfe bieten Quanteneffekte: Hört ein Lauscher mit, so stört er die übertragene Information und wird dadurch entlarvt. Auch Informationen können wertvoll sein und müssen geschützt werden — nicht nur industrielle und militärische Geheimnisse, sondern auch beispielsweise die Zugangsdaten zu Bankkonten. Doch Schriftstücke können in die falschen Hände gelangen, Telefone abgehört und Internetverbindungen angezapft werden. In vielen Fällen hinterlässt der Spion keine Spur. Schlimm genug, wenn ein Geheimnis verraten wurde — doch noch schlimmer ist es, wenn wir keine Kenntnis von diesem Verrat haben.

Es ist deshalb kaum verwunderlich, dass die Wissenschaft des Verschlüsselns von Information, die so genannte Kryptografie, fast so alt ist wie die Menschheit selbst. Die Spartaner verwendeten im antiken Griechenland das Skytale-Verfahren, Julius Cäsar die Substitution und im zweiten Weltkrieg spielte die berühmte Enigma-Chiffriermaschine eine wichtige Rolle. Moderne Kryptografiesysteme bestehen aus zwei Teilen, dem Schlüssel und dem Algorithmus. Der Algorithmus beschreibt, wie der Schlüssel auf die Ursprungsinformation angewendet werden muss.

Bei einem Text könnte der Algorithmus beispielsweise der Austausch von Buchstaben sein und der Schlüssel würde dann angeben, welcher Buchstabe gegen welchen getauscht wird. Man geht heute allgemein davon aus, dass der Spion das Verschlüsselungsverfahren, also den Algorithmus kennt. Die Sicherheit der Verschlüsselung basiert deshalb auf der Geheimhaltung des eingesetzten Schlüssels. Spionageabwehr und Verschlüsselung wurden in dieser Zeit von exklusiv militärischen Werkzeugen immer mehr zum gesamtstaatlichen Interesse. Die Abhängigkeit der Universitäten von Drittmitteln macht die finanzstarken Unternehmen zu attraktiven Partnern , um eine Forschung oder einen ganzen Lehrstuhl zu finanzieren.

Heutzutage ist Verschlüsselung in beinahe jeden Bereich des Alltags vorgedrungen. Während Verschlüsselung früher etwas für Nachrichten mit militärischer Relevanz war, ist sie heute für jeden schnell und einfach zu haben. Viele Messenger-Dienste bieten bereits eine starke Ende-zu-Ende-Verschlüsselung an, durch die nicht einmal der Dienstanbieter eine Möglichkeit hat, die Nachricht im Klartext zu lesen. Klassische Austauschverfahren kommen aus dem Gebiet der sogenannten symmetrischen Verschlüsselung. Hierbei ist der Schlüssel für den Prozess des Ver- und Entschlüsselns identisch. Also muss der Schlüssel zwischen den Beteiligten der Kommunikation ausgetauscht werden, da sonst die Nachricht nicht lesbar gemacht werden kann. Heutzutage ist die asymmetrische Verschlüsselung populär. Sie umgeht das Problem des Schlüsseltauschs.

Dabei werden zwei unterschiedliche Schlüssel verwendet. Der eine zum Verschlüsseln und der andere zum Entschlüsseln. Durch mathematische Prozesse ist es möglich, eine Nachricht zu verschlüsseln, ohne dass sie mit demselben Schlüssel wieder eindeutig entschlüsselt werden kann. Diese sogenannten Falltürfunktionen ermöglichen es, im sogenannten public-key-Verfahren , eine Nachricht an jemanden zu verschlüsseln , so dass nur noch der Empfänger mit seinem privaten Schlüssel in der Lage ist, die Nachricht zu entschlüsseln. Die Verwendung des öffentlichen Schlüssels führt dabei zu so vielen verschiedenen Ergebnissen, dass sie nicht alle in eine sinnvollen Zeit überprüft werden können. Diese Art der Verschlüsselung stellt die Grundlage für Programme wie PGP Pretty good privacy dar, die heute den Verschlüsselungsstandard im Internet darstellen.

Auch beim Versenden sensibler Informationen wie Bank- oder Steuerdaten wird dieses Kryptographie-Programm verwendet.