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Kryptologie – Eine verschlüsselte Wissenschaft 89 sequenz: Was sagt es uns, wenn es nicht den Spalt kommt? Wir wissen dann, dass das Photon nicht in der Konfiguration 0 ◦ oder 180 ◦ steht. Vom Rest wissen wir nichts. Und jetzt nehmen wir auch von Anschauung Distanz, dass es sich um 360 Schritte handle. Wenn wir den Filter auf Hunderttausend Schritte genau konfigurieren, dann haben wir quasi Hunderttausend unmessbare Probleme. Wenn jetzt ein Fälscher die Banknote mit zahlreichen Photonen zupflastert, dann bleiben diese Photonen in der Banknote gefangen und die Bank erkennt, dass sie manipuliert wurde. Charles Bennett schaffte es diese Ideen auf die Quantenkryptographie zu übertragen. Wir nehmen an wir hätten Filter bzw. Polarisationen, die 8 Schritte beschreiben. Wir definieren also diagonale Filter in 2 Richtungen (also insgesamt 4) und vertikal-horizontale Filter in 2 Richtungen (insgesamt 4; 4+4 = 8). Alice schickt zufällig irgendeine Reihenfolge von Photonen mit Polarisation. Sie selbst weiß ja, wie die Polarisation konfiguriert ist. Am anderen Ende sitzt Bob, der diese Folge empfängt. Er hat einen Filter, der nicht (wie bei Alice) 2 Zustände gleich behandelt, sondern 4 Zustände (also wenn bei Alice eine Diagonale eingezeichnet ist, dann hat Bob beispielweise ein Kreuz). Bob empfängt diese Folge und konfiguriert seinen Filter nach Zufall. Am Ende sagt Bob Alice über eine unsichere Leitung, was er gelesen hat. Dabei verrät er aber nicht die genaue Konfiguration (4 Zustände), sondern nur die 2 binären Werte. Alice sagt ihm daraufhin, welche Wert bei ihr ident sind und der Schlüssel ist vereinbart. Der Trick bei der ganzen Sache ist die Zufälligkeit und die Unmöglichkeit der genauen Messung. Alice wählte zufällig Werte und Bob wählte (aus Sicht des Angreifers) zufällige Werte. Selbst wenn Eve die Daten lesen könnte. . . die Quanten verändern ihren Zustand durch das bloße Betrachten. Dadurch wird der Angriff auffällig. Die Idee ist genial. Die Idee wurde hier etwas knapp behandelt, aber Charles Bennetts Konzept müsste man etwas tiefer aufgreifen, damit man es mit Schulphysik erklären könnte. Das würde hier jedoch den Rahmen sprengen. Auf jeden Fall mit der Quantentheorie, der Zufälligkeit und der Unmöglichkeit der genauen Messung können sich Bob und Alice einen Schlüssel ausmachen ohne dass jemand ihn mitbekommt. Niemandem ist es möglich den Schlüssel zu erfahren. Und mit diesem Schlüssel kann beispielweise das One-Time-Pad angewandt werden. Die perfekte Verschlüsselung, die niemals geknackt wird. Niemals? Niemals gibt es in der Kryptologie nicht. Aber das Problem bei der Quantenkryptographie ist es sowieso, dass man noch keine effizienten Quantencomputer bauen kann. Erst wenn das geschieht, wird das Interesse steigen und dann werden die Kryptoanalytiker und Kryptographen verstärkt auf diese Methode schauen und eventuell auch irgendwo einen technologischen Fortschritt ausnutzen, um das Verfahren zu brechen. 5.5 Rechtliche Aspekte Die Welt ist einfach vor sich selbst nicht sicher. Menschen schaffen immer wieder geniale Konzepte, wie sie Codes knacken können. Dabei werden oft Methoden eingesetzt, die gar
Kryptologie – Eine verschlüsselte Wissenschaft 90 nicht so genial sind, wie Nerds gerne hätten. Es werden sogenannte Non-IT Attacken entwickelt. Es geht also überhaupt nicht darum den Schlüssel zu knacken, sondern ein Lieferwagen wird vor Alices Haus geparkt und bei jedem Tastenanschlag sendet Alice elektromagnetische Wellen aus. Diese Wellen können hochsensibel gemessen werden und damit weiß der Computer, was Alice getippt hat. Bei dieser Art handelt es sich um nichts weiter als einen elektronischen Lauschangriff. Eine andere Variante wäre Unterwanderung. Der Computer enthält bereits Software, die Tastenanschläge und gepflegte Kontakte aufzeichnet. Wenn Alice ihre geheime E-mail verschlüsselt, kennt das Programm die E-mail schon längst den Klartext. Alice schickt ihre E-mail hinaus und zugleich sendet das Programm die E-mail im Klartext an seinen Master. Die Verschlüsselung ist hier komplett sinnlos. Inwiefern spielt das Recht jetzt eine Rolle? War es eine gute Idee die Schlüsselgröße für USA-Exporte zu regulieren? War es eine gute Idee RSAs Mächtigkeit zu limitieren? Gegen Lauschangriff bietet der Handel Folien an, die in Wänden eingebettet elektromagnetische Strahlung um einen riesigen Faktor abschwächt und die Überwachung wird wesentlich schwieriger. Linux-Entwickler haben sie zusammengeschlossen und eine Linux-Distribution geschaffen, die keine Angriffsfläche bietet. Der Staat kann keine Software im Hintergrund laufen lassen. Das System ist abgeschottet und in einer Umgebung, die es nicht mehr verlassen kann. Man könnte an dieser Stelle argumentieren, dass 90% der Nutzer trotzdem weiterhin Windows gebrauchen werden und damit der Großteil der Nutzer (der Terroristen) abgedeckt werden kann. Falsch. . . weil in dem Moment, wo Terroristen eine Alternative sehen, die für sie einen Vorteil herbeiführt, werden sie die Alternative benutzen. Nur weil jemand
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Spezialthema Kryptologie Lukas Prok
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Kapitel 2 Kryptographie 2.1 Skýtal
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