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Kryptologie heute

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Wie verwendet man Kryptologie heute?

Die Algorithmen

Kryptologie ist heute eine wichtige Säule der Informationssicherheit in unserer vernetzten Welt. Die Mathematiker haben ihre Hausaufgaben gemacht und sichere Algorithmen für alle Zwecke abgeliefert, zuletzt das AES-Verfahren.

Diese modernen Verfahren sind so gut, dass eine direkte Kryptoanalyse nicht mehr möglich ist, d. h., die Verfahren können praktisch nicht gebrochen werden. Allerdings sind sie im Einsatz trotzdem oft nicht sicher: Z. B. werden Schlüssel oft so gewählt, dass sie erraten werden können, oder sie sind mit Hacker-Tricks aus dem Hauptspeicher eines Computers auslesbar. Oder sie lassen sich aus den Schwankungen des Stromverbrauchs einer Chipkarte ermitteln ... Diese sogenannte Seitenkanal-Kryptoanalyse hat noch viele weitere Angriffspunkte im Visier, die allerdings die Mathematik meist wenig berühren. Hier sind eher die Systemingeneure gefragt.

Gibt es also für Mathematiker gar nichts mehr zu tun? Doch:

1. Die Verschlüsselungsverfahren sind zwar vom praktischen Standpunkt aus unbrechbar, aber hierfür fehlt so gut wie jeder mathematische Beweis. Hier gibt es also ungelöste mathematische Grundlagenprobleme, haupsächlich aus den Bereichen Komplexitätstheorie und Zahlentheorie. Obwohl niemand wirklich daran glaubt, ist ein mathematischer Durchbruch nicht ausgeschlossen, der die gängigen, nach menschlichem Ermessen sicheren, Verfahren plötzlich zunichte macht. Oder umgekehrt, ihre Sicherheit auch mathematisch lückenlos beweist. Die Mathematiker haben hier also vorläufig noch ein unabsehbar großes Beschäftigungsfeld.

2. Auf dem Gebiet der »gewöhnlichen« Verschlüsselungsverfahren ist nach Abschluss des AES-Wettbewerbs erst einmal Ruhe eingekehrt; neue Verfahren zu entwickeln, mag zwar für den einzelnen spannend sein, ist aber nicht wirklich notwendig oder sinnvoll. Ein wenig anders sieht es bei den sogenannten asymmetrischen Verfahren aus: Hier stehen zwar auch gute und sichere Verfahren zur Verfügung, aber die Suche nach Optimierungen, vor allem in Hinblick auf die Effizienz, sowohl der Verschlüsselung als auch der kryptoanalytischen Ansätze, ist durchaus noch ein sinnvolles aktuelles Forschungsthema.

Und dann sind da noch die Hash-Funktionen, deren theoretische Grundlagen noch gar nicht gut verstanden werden, und wo die gängigen, für sicher geglaubten Verfahren nach jüngsten Ergebnissen plötzlich einige Zweifel erwecken. Hier werden in nächster Zeit die mathematischen Grundlagen zu verbessern und neue Algorithmen zu entwickeln sein.

Die Anwender

Wie führt man Kryptographie heute aus? Natürlich macht niemand komplizierte Berechnungen, um seine Nachrichten oder Informationen zu verschlüsseln. (Man lässt rechnen, dafür hat man ja Computer.) Oft merkt der Normalmensch gar nicht einmal, dass er kryptographische Funktionen verwendet, wie etwa beim Mobiltelefon oder am Bankautomaten. Oft aber wendet man Kryptographie auch explizit und bewusst an; drei typische Szenarien dafür sind:

Mit derartigen Produkten steht starke Kryptographie für jedermann zum Nulltarif zur Verfügung. Sicher anwenden wird sie aber dennoch nur der können, der versteht, was er da tut.

Ausführlich wird das Thema Angewandte Kryptologie in der Vorlesung Datenschutz und Datensicherheit behandelt.


Autor: Klaus Pommerening, 25. Oktober 2004; letzte Änderung: 7. Oktober 2007.