Kryptologie

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Beschreibung

Mit Zufallstexten aus Ziffern beschriftetes Kryptologen-Denkmal vor dem Residenzschloss Posen

Die Kryptologie (Vorlage:GrcS „versteckt, verborgen, geheim“ und -logie) ist eine Wissenschaft, die sich mit der Verschlüsselung und Entschlüsselung von Informationen und somit mit der Informationssicherheit beschäftigt.

• Bis ins späte 20. Jahrhundert waren Verschlüsselungsverfahren der einzige Untersuchungsgegenstand.
• Mit der Etablierung des elektronischen Datenverkehrs kamen weitere Bereiche hinzu.
• Dazu zählen digitale Signaturen, Identifikationsprotokolle, kryptografische Hashfunktionen, Geheimnisteilung, elektronische Wahlverfahren und elektronisches Geld.
• Heute ist die Kryptologie in die Fachgebiete Symmetrische Kryptographie, Public-Key-Kryptographie, Hardwarekryptographie und Theoretische Kryptologie unterteilt.

Die Kryptologie lässt sich auch in die beiden Gebiete Kryptographie (auch: Kryptografie), die Verschlüsselung von Informationen, und Kryptoanalyse (modernere Schreibweise auch: Kryptanalyse), die Informationsgewinnung aus verschlüsselten Informationen, unterteilen.

• Diese Einteilung entwickelte der russisch-amerikanische Kryptologe William Friedman Ende des Ersten Weltkrieges.
• Von ihm stammen sowohl die Begriffsdefinitionen wie auch die Abgrenzung untereinander.
• Dem folgend beschäftigt sich die Kryptographie mit der Entwicklung und Anwendung der einzelnen Verfahren und die Kryptoanalyse mit deren Stärken und Schwächen.
• Anders formuliert, befasst sich die Kryptographie mit der Sicherheit der eigenen geheimen Kommunikation insbesondere gegen unbefugte Entzifferung oder Veränderung, während die Kryptoanalyse, quasi als Gegenspielerin der Kryptographie, das Brechen der Sicherheit der Kommunikation zum Ziel hat.
• Kryptographie und Kryptoanalyse werden daher auch als defensive und offensive Kryptologie bezeichnet.
• Der damit verbundenen Beschränkung des Begriffs Kryptographie wird allerdings nicht immer Rechnung getragen.
• Vielmehr werden die Begriffe Kryptologie und Kryptographie zuweilen gleichberechtigt verwendet.

Das Adjektiv kryptisch wird außerhalb der wissenschaftlichen Fachsprache auch in einem allgemeinen Sinn von „unklar oder uneindeutig in der Ausdrucksweise und daher schwer zu verstehen“ verwendet.

Kurzer historischer Überblick

Geschichte der Kryptographie

Die Kryptologie als Wissenschaft existiert erst seit den 1970er Jahren, als Ralph Merkle, Whitfield Diffie und Martin Hellman die ersten Forschungsarbeiten zur Public-Key-Kryptographie veröffentlichten und damit die Kryptologie als Wissenschaft begründeten.

• Zuvor wurden Ergebnisse zur Kryptographie und Kryptoanalyse von Regierungen und Militärorganisationen unter Verschluss gehalten.

Seit 1982 existiert mit der International Association for Cryptologic Research (IACR) ein wissenschaftlicher Fachverband für Kryptologie.

• Die IACR organisiert kryptologische Konferenzen, gibt die renommierte Fachzeitschrift Journal of Cryptology heraus und betreibt u. a.
• ein elektronisches Archiv für wissenschaftliche Arbeiten aus dem Bereich der Kryptologie.

Kerckhoffs’ Prinzip

Kerckhoffs’ Prinzip - Axiome moderner Kryptografie

Beschreibung

Auguste Kerckhoffs

Grundsätze moderner Kryptografie

1883 von Auguste Kerckhoffs formuliert

• Kerckhoffs’sche Prinzip
• Kerckhoffs’ Maxime

Sicherer Kryptografie

Das Kerckhoffs’sche Prinzip ist der zweite der sechs Grundsätze, die Kerckhoffs 1883 in La cryptographie militaire einführt:

Darf nicht der Geheimhaltung bedürfen und ohne Schaden in Feindeshand fallen können

Sicherheit eines Kryptografieverfahrens

MUSS	Geheimhaltung des Schlüssels
DARF NICHT	Geheimhaltung des Verfahrens

Security through obscurity

Sicherheit durch Verheimlichung

• Gegenteil von Kerckhoffs’ Prinzip

Sicherheit durch Geheimhaltung des Verfahrens (Kryptografiealgorithmus)

• zusätzlich zur Geheimhaltung des Schlüssels

Grundsätze

Anforderungen an Verschlüsselungssysteme

Ein System, das diesen Anforderungen entsprach, existierte zu Kerckhoffs’ Zeiten nicht

Nr	Verbindlichkeit	Beschreibung
1	muss	Im Wesentlichen nicht entzifferbar
2	darf keine	Geheimhaltung des Verfahrens erfordern
3	muss	Leicht zu übermitteln, Schlüssel ohne Aufzeichnung merkbar
4	sollte	Mit telegrafischer Kommunikation kompatibel
5	muss	Transportabel, Bedienung von nur einer Person
6	muss	Einfach anwendbar

Moderne Kryptografie

Kerckhoffs’ Prinzip findet bei den meisten heute verwendeten Kryptografiealgorithmen Anwendung

Gründe

Gründe für das Kerckhoffs’sche Prinzip

Nr	Beschreibung
1	Es ist schwieriger, ein Verfahren/Algorithmus geheim zu halten als einen Schlüssel
2	Es ist schwieriger, einen kompromittierten Algorithmus zu ersetzen als einen kompromittierten Schlüssel
3	Geheime Algorithmen können durch Reverse Engineering aus Software- oder Hardware-Implementierungen rekonstruiert werden
4	Fehler in öffentlichen Algorithmen werden leichter entdeckt (vgl. Peer-Review), wenn sich möglichst viele Fachleute damit befassen.
5	Es ist leichter, in „geheimen“ Kryptografieverfahren eine Hintertür zu verstecken

Anwendung

Expertenmeinungen

Konsequente Anwendung des Kerckhoffs’schen Prinzips

• Führt dazu, dass sich viele Experten eine Meinung über ein Verfahren bilden können
• Dies ist wünschenswert
• Durch die Fülle von Expertenmeinungen kann das Verfahren gründlicher auf potenzielle Schwächen und Sicherheitslücken untersucht werden.

Öffentliche Ausschreibung

• So wurde der Algorithmus AES in einem öffentlichen Ausschreibungsverfahren bestimmt
• Viele Experten haben Vorschläge für neue und möglichst sicheren Verfahren einreichten und untersuchten

Open Source ist ein wichtiger Teil der Informations- und IT-Sicherheit

Axiome der Kryptoanalyse

Axiome der Kryptoanalyse

Axiom	Beschreibung
Algorithmus	Angreifen kennen jedes Detail der Kryptografie
Equipment	Angreifen ist in Besitz des Ver-/Entschlüsselungs-Hardware Maschine oder Software-Implementierung
Daten	Angreifer hat ausreichend plaintext/ciphertext-Paare, die mit dem gleichen Schlüssel erstellt wurden
Strong cipher	brute force sollte der beste Angriff sein

Geheime Verfahren

Schlechte Erfahrungen

• Geheime Verfahren erweisen sich im Nachhinein als unsicher
• Ein geheimer kryptografischer Algorithmus ist nicht notwendigerweise unsicher

Beispiele

1. GSM-Algorithmen A5/1 und A5/2
2. Kryptografische Algorithmen der Zutrittskontrollkarten Mifare Classic und Legic prime
3. Kryptografieverfahren Magenta

Anhang

Siehe auch

• Kryptologie

Links

Weblinks

1. CrypTool − Open-Source-Programm für Kryptographie und Kryptoanalyse
2. Überblick und Geschichte der Kryptologie
3. Kryptographie mit Anwendungen; PDF; 1,4 MB
4. Kryptologie; PDF