Definition symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung

Was ist Verschlüsselung?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Peter Schmitz

Verschlüsselung soll sicherstellen, dass nur autorisierte Empfänger auf vertrauliche Daten, Informationen und Kommunikation zugreifen können.
Verschlüsselung soll sicherstellen, dass nur autorisierte Empfänger auf vertrauliche Daten, Informationen und Kommunikation zugreifen können. (Bild: geralt - Pixabay / CC0)

Mit Hilfe der Verschlüsselung lassen sich Daten in eine für Unbefugte nicht mehr lesbare Form verwandeln. Zur Verschlüsselung kommen digitale Schlüssel (Schlüsseldateien) in symmetrischen oder asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren zum Einsatz.

Die Verschlüsselung wendet Algorithmen und Verfahren an, um Daten in eine für Unbefugte nicht mehr lesbare Form zu bringen. Auf die Daten kann erst nach der Entschlüsselung wieder lesbar zugegriffen werden. Chiffrieren ist ein oft synonym benutzter Begriff für das Verschlüsseln. Zum Ver- und Entschlüsseln kommen digitale oder elektronische Codes, die Schlüssel, zum Einsatz. Die Schlüssel stellen eine Art Geheimcode dar, mit denen es möglich ist, Daten von Klartext in Geheimtext und umgekehrt zu verwandeln.

Die Verschlüsselung kommt im Internet zum Einsatz, um Daten wie beispielsweise Zahlungsinformationen, E-Mails oder personenbezogene Daten, vertraulich und vor Manipulationen geschützt zu übertragen. Das Chiffrieren der Daten erfolgt mittels unterschiedlicher Kryptographieverfahren, die auf mathematischen Operationen basieren. Das Forschungsgebiet, das sich mit diesen Verfahren beschäftigt, nennt sich Kryptographie. Abhängig von den verwendeten Verschlüsselungsmethoden ist es mehr oder weniger einfach, Geheimtexte oder Schlüssel zu knacken. Werden modernste kryptographische Verfahren mit großen Schlüssellängen verwendet, arbeiten diese sehr sicher und sind kaum zu kompromittieren. Prinzipiell kann zwischen symmetrischen und asymmetrischen Verschlüsselungstechniken unterschieden werden. Asymmetrische Verfahren sind erst seit wenigen Jahrzehnten bekannt. Dennoch stellen sie in der digitalen Kommunikation die am häufigsten genutzten Verfahren dar.

Die Ziele der Verschlüsselung

Mit der Verschlüsselung von Daten werden mehrere Ziele verfolgt. Im wesentlichen sind dies folgende drei Ziele:

  • Vertraulichkeit der Daten
  • Integrität der Daten
  • Verbindlichkeit und Authentizität der Quelle

Die Chiffrierung soll sicherstellen, dass nur autorisierte Empfänger den Inhalt der verschlüsselten Daten lesen können. Damit bleiben die Daten zu jeder Zeit vertraulich. Dank der Integrität der Daten, ist es dem Empfänger möglich, zweifelsfrei festzustellen, ob eventuell eine Manipulation oder Veränderung der Daten stattgefunden hat. Authentizität und Verbindlichkeit sorgen dafür, dass eindeutig überprüfbar ist, ob die Daten tatsächlich aus der angegebenen Quelle stammen. Die Quelle ist verbindlich, da die Abstammung der Daten nicht bestritten werden kann.

Verschlüsselungsverfahren

Das Verschlüsselungsverfahren ist ein mathematischer Algorithmus, der die Daten verschlüsselt und entschlüsselt. Im Rahmen des Verschlüsselungsverfahren ist in der Regel auch festgelegt, wie sich Schlüssel austauschen lassen oder Authentizität und Integrität überprüfbar werden. Je nach Verfahren kommen symmetrische oder asymmetrische Techniken zum Einsatz. Hybride Verschlüsselungsverfahren kombinieren sowohl symmetrische als auch asymmetrische Verfahren.

Symmetrische Verschlüsselungsverfahren

Symmetrische Verschlüsselungsverfahren chiffrieren und dechiffrieren die Daten mit einem einzigen Schlüssel. Hierfür müssen Quelle und Ziel der Daten den gleichen Schlüssel besitzen. Wird der geheime Schlüssel weitergegeben oder kommt er abhanden, ist die Sicherheit der Daten nicht mehr gewährleistet. Kritische Aktionen für symmetrische Verschlüsselungsverfahren stellen die Verteilung, die Aufbewahrung und der Austausch der Schlüssel dar. Moderne symmetrische Verfahren basieren auf der Block- oder der Stromverschlüsselung. Während das Chiffrieren der Daten bei der Stromverschlüsselung nacheinander und einzeln erfolgt, unterteilt die Blockverschlüsselung die Daten vor dem Chiffrieren in Blöcke einer bestimmten Länge. Anschließend werden diese nach einer definierten Abfolge oder Verschachtelung verschlüsselt. Bekannte Blockchiffren sind AES, MARS, Twofish und Serpent.

Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren

Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren nutzen zwei unterschiedliche Schlüssel. Es handelt sich dabei um einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel kann jedem zugänglich gemacht werden und dient zur Chiffrierung der Daten. Der private Schlüssel ist streng geheim zu halten. Nur er ermöglicht das Entschlüsseln der mit dem öffentlichen Schlüssel chiffrierten Daten. Die zugrundeliegenden aufwendigen mathematischen Algorithmen der asymmetrischen Verfahren haben zur Folge, dass die Ver- und Entschlüsselung mehr Rechenkapazität erfordert und in der Regel langsamer ist. Oft kommen daher Kombinationen aus symmetrischen und asymmetrischen Verfahren zum Einsatz. Es handelt sich in diesem Fall um hybride Verfahren. Public-Key-Verschlüsselung ist ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren, die bekannteste Umsetzung ist PGP (Pretty Good Privacy).

Die Geschichte der Verschlüsselung im Video:

(Quelle: Brickscience TV, YouTube)

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