Sicherheit in vernetzten Systemen - RRZ Universität Hamburg

5.2. GRUNDLEGENDE BEGRIFFE
5.2.3 Der Begriff der Chiffre
Verschlüsselung von Daten erfolgt mittels eines Algorithmus, der Chiffre genannt wird. Dieser Algorithmus
teilt sich auf in zwei Transformationen, eine zum Verschlüsseln der Daten (to encrypt, in
Zeichen E) und einer zum Entschlüsseln (to decrypt, in Zeichen D). Sowohl die Ver- wie auch die Entschlüsselung
wird unter Anwendung von Schlüsseln durchgeführt. Dabei können die Schlüssel zum
Ver- und Entschlüsseln gleich (symmetrische Chiffren) oder unterschiedlich (asymmetrische Chiffren)
sein. Um praktikabel zu sein, gibt es noch weitere Anforderungen an Chiffrieralgorithmen. Sie
sollten einfach zu benutzen sein, d.h. es sollte kein Problem sein, passende Schlüssel zu generieren
und anhand der Kenntnis des Schlüssels sollte es einfach sein, aus der Chiffriertransformation die
Dechiffriertransformation zu berechnen.
Weiterhin sollte die Sicherheit des Algorithmus ausschließlich von der Geheimhaltung des Schlüssels
abhängen und nicht auf der Geheimhaltung des Algorithmus beruhen (keine “security through
obscurity”). Denn man kann davon ausgehen, daß jeder noch so gut geschützte Algorithmus eines Tages
aufgedeckt wird. Und schließlich sollten die Chiffrier- und Dechiffrier- Transformationen für alle
Schlüssel effizient berechnet werden können, denn niemandem ist mit einem Algorithmus geholfen,
der zwar nahezu unbrechbar ist, aber unverhältnismäßig aufwendig in Zeit und Systemressourcen ist
(man kann sich Szenarien vorstellen, wo solch ein Algorithmus akzeptabel wäre, aber im Mittelpunkt
dieses Aufsatzes stehen kryptographische Methoden, die in erster Linie Anwendung in der Kommunikation
in Datennetzen finden).
5.2.4 Die perfekte Geheimhaltung
Das Ziel einer jeden Chiffre ist eine möglichst gute Geheimhaltung. Deswegen lohnt es sich, als Referenzmarke
den Begriff der perfekten Geheimhaltung einzuführen. Eine Chiffre unterliegt perfekter
Geheimhaltung, wenn ungeachtet der Menge an vorliegendem Chiffretext aus dem Chiffretext nicht
genügend Informationen abgeleitet werden können, um den Klartext zu bestimmen. Das bedeutet, daß
die Kenntnis des Chiffretextes keine zusätzlichen Informationen über den Klartext gewährt und daß
jeder mögliche Klartext, als Urbild des Chiffretextes, gleich wahrscheinlich ist. Die Voraussetzung
für eine derartige Chiffre ist, daß die Anzahl der möglichen Schlüssel mindestens so groß sein muß
wie die Anzahl der möglichen Klartexte. Nur so kann gewährleistet werden, daß für einen Chiffretext
alle Klartexte gleich wahrscheinlich sind, denn es können höchstens so viele Klartexte Urbild eines
Chiffretextes sein, wie es Schlüssel gibt. Also könnte eine Kryptanalytikerin bei einer Chiffre, deren
Schlüsselraum kleiner ist als der Klartextraum, bei einem bekannten Chiffretext eventuell bestimmte
Klartexte von vornherein ausschließen.
Es gibt tatsächlich einen Algorithmus, der perfekte Geheimhaltung bietet - das sogenannte One-Time-
Pad. Beim One-Time-Pad wird der Klartext mit einem echt zufälligen Schlüssel der selben Größe
exklusiv “verodert” (XOR). Der so entstandene Chiffretext ist ohne Kenntnis des Schlüssels absolut
sicher, denn für jeden möglichen (sinnvollen oder auch sinnlosen) Klartext derselben Größe existiert
ein Schlüssel, der den einen Text in den anderen überführt. Doch One-Time-Pads sind nicht praktikabel:
Jeder Schlüssel darf nur ein einziges Mal verwendet werden. Sobald man einen One-Time-
Pad-Schlüssel zweimal benutzt, gibt es sehr effektive Methoden zur Rückgewinnung des Klartextes
aus dem Chiffretext. Außerdem sind die Schlüssel sehr groß (ebenso groß wie der zu verschlüsselnde
Text) und müssen für einen sicheren Nachrichtenaustausch zuvor sicher an den Empfänger übermittelt
werden. Und nicht zuletzt hängt die Sicherheit auch von der Güte des Schlüssels ab. Denn perfekte
SS 99, Seminar 18.416: Sicherheit in vernetzten Systemen 71