Kryptographie entschlüsselt: Wie Kryptographie unsere Daten sichert

Mitten im Zweiten Weltkrieg, in dem Wissen der entscheidende Faktor für den Sieg war, setzten die Deutschen die berühmte Enigma-Maschine ein. Sie nutzten die Maschine und Kryptografie, um wichtige Nachrichten zu verschlüsseln. Wie im Film «The Imitation Game – Ein streng geheimes Leben» dargestellt, gelang es den Briten unter der Leitung des brillanten Alan Turing und seinem Team in Bletchley Park, diese Nachrichten zu entschlüsseln. Ihre Pionierarbeit trug letztlich entscheidend dazu bei, unzählige Menschenleben zu retten und das Blatt gegen Deutschland zu wenden.

Die Kryptografie, die Wissenschaft der sicheren Kommunikation, hat sich seit ihren Anfängen im Krieg erheblich weiterentwickelt. Im heutigen digitalen Zeitalter spielt sie eine zentrale Rolle beim Schutz unserer sensiblen Daten und bei der Wahrung der Vertraulichkeit unserer Kommunikation. Die Grundsätze der Kryptografie sind in die Sicherheit von Online-Transaktionen, Kommunikation und Datenspeicherung eingebettet. Beim Navigieren durch die weite Landschaft des Internets werden kryptografische Techniken eingesetzt, um unsere Privatsphäre zu schützen und die Vertraulichkeit unserer Daten zu gewährleisten.

Lassen Sie uns drei Konzepte näher erläutern:

1. Die Verschlüsselung: Dabei werden Informationen in einen Code umgewandelt, um unbefugten Zugriff zu verhindern. Es ist, als würde man eine Nachricht in eine Geheimsprache übertragen, die nur diejenigen verstehen können, die den Schlüssel haben.
2. Entschlüsselung oder Dechiffrierung: Auf der anderen Seite ist die Entschlüsselung der Prozess, bei dem kodierte oder verschlüsselte Daten wieder in ihre ursprüngliche Form umgewandelt werden. Sie ist der Schlüssel, um die Geheimsprache zu entschlüsseln und den Sinn der Informationen zu verstehen.
3. Schlüssel: Schlüssel sind die geheimen Codes, die den Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsprozess erleichtern. Sie sind der Dreh- und Angelpunkt der kryptografischen Operationen und stellen sicher, dass nur autorisierte Parteien auf die Informationen zugreifen können.

Ein konkretes Beispiel

Stellen Sie sich vor, Sie wären ein Soldat. Um sicher mit Ihren Truppen kommunizieren zu können, müssen Sie sicherstellen, dass Ihre Nachrichten vertraulich, nicht manipuliert und echt sind. Diese Grundsätze sind als CIA-Triade bekannt – Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität. Lassen Sie uns nun unsere eigene kryptografische Maschine für die ultimative Sicherheit bauen.

Vertraulichkeit

Um sicherzustellen, dass niemand die Nachricht lesen kann, verschlüsseln wir sie mit der Caesar-Chiffre. Sie ist nach Julius Cäsar benannt, der sie angeblich zur Sicherung der militärischen Kommunikation verwendete. Dabei wird jeder Buchstabe des Alphabets um eine bestimmte Anzahl von Positionen verschoben, die durch einen Schlüssel festgelegt wird.

Nachricht: DIE BRITEN SPIONIEREN UNS AUS

Schlüssel: 3

Wir verschieben nun die Buchstaben im Alphabet um 3 Stellen und ersetzen sie in der gegebenen Nachricht

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

Unsere verschlüsselte Nachricht würde lauten: WKH EULWLVK DUH VSBLQJ RQ XV

Wenn Sie sich die obige Nachricht ansehen, werden Sie feststellen, dass die Nachricht ohne den Schlüssel unlesbar ist und von jemandem ohne den Schlüssel nicht verstanden werden kann.

Integrität

Nun müssen wir sicherstellen, dass niemand die Nachricht verfälschen kann. Dazu können wir eine so genannte Hash-Funktion verwenden.

Zunächst weisen wir allen Buchstaben einen numerischen Wert zu, der sich nach ihrer Stellung im Alphabet richtet. Der Hashwert wäre die Summe dieser Werte

A	B	C	D	E	F	G	H	I	J	K	L	M	N	O	P	Q	R	S	T	U	V	W	X	Y	Z
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26

Der Hash wäre gleich der Summe der Zahlenwerte der einzelnen Buchstaben.

DIE BRITEN SPIONIEREN UNS AUS = 20 + 8 + 5 + 2 + 18 + 9 + 20 + 9 + 19 + 8 + 1 + 18 + 5 + 19 + 16 + 25 + 9 + 14 + 7 + 15 + 14 + 21 + 19 = 274

274 wäre das Ergebnis unserer Hash-Funktion. Wenn der Inhalt der Nachricht geändert wird, würde sich auch der Hashwert ändern, so dass die Integrität der Daten gewährleistet ist. Dieser wird dann an unsere verschlüsselte Nachricht angehängt, um sicherzustellen, dass der Inhalt nicht verändert wird.

Authentifizierung

Aber wie können Ihre Soldaten sicher sein, dass Sie die Nachricht abgeschickt haben? Wir könnten die Nachricht signieren. Fertigen Sie eine Signatur an, die niemand duplizieren kann, und bringen Sie sie an Ihrer Nachricht an. Auf diese Weise wissen Ihre Soldaten, dass Sie es sind, der die Nachricht abgeschickt hat. Wie eine handschriftliche Unterschrift ist auch eine digitale Signatur eine eindeutige Identifikation, die mit kryptografischen Verfahren erstellt wird. Sie stellt sicher, dass der Absender derjenige ist, der er vorgibt zu sein, und prüft die Integrität der Nachricht.

Voilà! Sie haben soeben Ihr persönliches Kryptogramm gebaut.

Diese einfachen Techniken sind die grundlegenden Methoden, mit denen unsere täglichen Nachrichten und Daten verschlüsselt werden. Mit der heutigen Rechenleistung der Computer verwenden wir natürlich komplexere und fortschrittlichere kryptografische Techniken.

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