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2026-04-09 11:24:56 +02:00

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Zusammenfassung: Kryptographie

Vorlesung IT-Sicherheit Gerrit Kalkbrenner, HWR Berlin, 2026 Erweitert mit aktuellen Informationen und Diagrammen


1. Einführung

Kryptographie ist eine moderne, mathematisch geprägte Wissenschaft mit einer Geschichte von über 3.000 Jahren. Bekannte historische Beispiele sind das Babington-Komplott (1586), das Zimmermann-Telegramm (Erster Weltkrieg) und die Enigma-Entschlüsselung im Zweiten Weltkrieg. Heute ist Kryptographie allgegenwärtig in Mobilfunk, EC-Karten, SSL/TLS, Bitcoin, Wegfahrsperren und vielen weiteren Bereichen.

Wichtig: Kryptographie ≠ Sicherheit. Sie ist ein unverzichtbarer Baustein, aber kein vollständiger Ersatz für ein ganzheitliches Sicherheitskonzept. (Quelle: Bart Preneel, „Cryptographic Algorithms and Protocols for Network Security", 2008)


2. Grundlagen der Verschlüsselung

Begriffe

Begriff Bedeutung
Klartext (Plaintext) Die Originaldaten
Schlüsseltext / Chiffrat (Ciphertext) Die transformierten, unlesbaren Daten
Verschlüsselung Die mathematische Transformation
Entschlüsselung Die Umkehrung der Transformation
Kryptoanalyse Analyse eines Kryptosystems zur Bewertung seiner Stärke
Steganographie Verbergen der Existenz einer Information (z. B. digitale Wasserzeichen)

Kryptographisches System (6-Tupel)

Ein Kryptosystem wird formal als (M, C, K_E, K_D, E, D) beschrieben:

Klartext m ──► [ Verschlüsselung E(m, ke) ] ──► Chiffrat c
                        ▲
                    Schlüssel ke
                    
Chiffrat c ──► [ Entschlüsselung D(c, kd) ] ──► Klartext m
                        ▲
                    Schlüssel kd
                    
Bedingung: D( E(m, ke), kd ) = m

Kerckhoffs-Prinzip: Der Algorithmus darf öffentlich bekannt sein die Sicherheit beruht allein auf der Geheimhaltung des Schlüssels. Ein Verschlüsselungsverfahren sollte mindestens 5 Jahre öffentlich diskutiert werden, bevor es eingesetzt wird.

Kryptoanalyse-Strategien

Angriffsart Was der Angreifer kennt Stärke
Ciphertext-only Nur den Schlüsseltext Schwächster Angriff
Known-plaintext Klartext-/Schlüsseltext-Paare Mittel
Chosen-plaintext Kann beliebige Klartexte verschlüsseln Stärkster Angriff
Brute Force Alle Schlüssel werden durchprobiert Immer möglich
Statistische Analyse Buchstaben-/Worthäufigkeiten im Chiffretext Gegen schwache Verfahren
Trial & Error Eingeschränkte Schlüsselräume (z. B. nur Wörter) Gegen schlechte Schlüssel

Rainbow Tables ermöglichen vorberechnete Brute-Force-Angriffe Qualität der Schlüsselgenerierung ist entscheidend!

Sicherheitskategorien und Schlüssellängen

  • Absolute Sicherheit: Theoretisch unmöglich zu brechen (nur mit One-Time-Pad, OTP)
  • Praktische/Rechnerische Sicherheit: Theoretisch brechbar, aber der Aufwand ist prohibitiv hoch

Brute-Force-Aufwand bei 10⁹ Versuchen/Sekunde:

Schlüssellänge │ Mögliche Schlüssel │ Aufwand (Jahre)
───────────────┼────────────────────┼──────────────────────
     8 Bit     │         256        │    < 0,000001
    40 Bit     │    ~1,1 × 10¹²    │      0,00002
    56 Bit     │    ~7,2 × 10¹⁶    │       ~1,14      ← DES (veraltet!)
    64 Bit     │    ~1,8 × 10¹⁹    │      ~292
   128 Bit     │    ~3,4 × 10³⁸    │   > 5 × 10²¹    ← AES-128
   256 Bit     │    ~1,2 × 10⁷⁷    │   > 10⁵⁹        ← AES-256

Aufgrund steigender Rechenleistung (und Quantencomputer) ist alle 1015 Jahre ein Algorithmenwechsel notwendig: DES 56 Bit (1977) → AES 128 Bit (2001) → AES 256 Bit (empfohlen für die nächsten ~20 Jahre)

Quelle: BSI TR-02102-1, Version 2026-01 bsi.bund.de


3. Elementarverschlüsselungen

Einmal-Schlüssel (One-Time-Pad, OTP)

Klartext:      K  R  Y  P  T  O  L  O  G  I  E
               ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓
Schlüssel:  (zufällig, gleiche Länge, nur einmal verwenden!)
               ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓   XOR (mod 2)
Chiffrat:      ?  ?  ?  ?  ?  ?  ?  ?  ?  ?  ?
  • Das einzig absolut sichere Verfahren (mathematisch beweisbar Shannon 1949)
  • Schlüssel muss mindestens so lang wie die Nachricht sein
  • Schlüssel darf niemals wiederverwendet werden
  • Wurde für den „Heißen Draht" WashingtonMoskau genutzt
  • Im kommerziellen Einsatz unpraktisch (Schlüsselverteilungsproblem)

Monoalphabetische Substitution

Klartext:   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
            ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Chiffre:    G W X V L O A K U B C N D R M F H Y P Q T Z E I J S

Beispiel:   KRYPTOLOGIE  →  CYJFQMNMAUL

Jedes Zeichen wird durch ein festes anderes ersetzt. Leicht durch Häufigkeitsanalyse zu brechen:

Häufigkeit in Deutsch (Auszug):
E: 17,4%  ████████████████████
N:  9,8%  ███████████
I:  7,6%  ████████
S:  7,3%  ████████
R:  7,0%  ███████
A:  6,5%  ███████
...

Polyalphabetische Substitution (Vigenère)

Klartext:     K  R  Y  P  T  O  L  O  G  I  E
Schlüssel:    5  3  2  5  3  2  5  3  2  5  3   (wird wiederholt)
              ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓  ↓
Chiffrat:     O  T  Z  T  V  P  P  Q  H  M  G

Verwendet mehrere Alphabete (gesteuert durch einen Schlüssel). Verdeckt Häufigkeitsverteilungen besser als monoalphabetische Substitution, aber bei langen Texten durch Kasiski-Test und statistische Analyse brechbar.

Transpositionsverfahren

Zick-Zack (Tiefe 5), Klartext: L-A-B-O-R-F-Ü-R-V-E-R-T-E-I-L-T-E-S-Y-S-T-E-M-E

L           R           L           E
  A       Ü   -       I   T       T   M
    B   F       V   E       E   S       E
      O   -       E   T       -   Y
        R               R               S

→ Schlüsseltext: LRLE AÜ-IT TM BFVEESEД0-ET-Y-NRRSU

Die Zeichen werden permutiert (vertauscht), nicht ersetzt. Historisches Beispiel: Spartanische Skytale (~500 v. Chr.)


4. Symmetrische Verschlüsselung (Private-Key)

Sender und Empfänger verwenden denselben geheimen Schlüssel.

             Geheimer Schlüssel K
                    │         │
                    ▼         ▼
Alice ──[m]──► [ E_K ] ──[c]──► [ D_K ] ──[m]──► Bob
                  Verschlüsseln    Entschlüsseln

Schlüsselverwaltungsproblem: Bei n Teilnehmern werden n(n1)/2 Schlüssel benötigt:

  • 12 Partner → 66 Schlüssel
  • 100 Partner → 4.950 Schlüssel
  • 1.000 Partner → 499.500 Schlüssel

Überblick: Symmetrische Algorithmen

Verfahren Schlüssellänge Blockgröße Status
DES 56 Bit 64 Bit Veraltet (1998 in 22h gebrochen)
Triple-DES (2 Keys) 112 Bit 64 Bit ⚠️ Auslaufend
Triple-DES (3 Keys) 168 Bit 64 Bit ⚠️ Auslaufend
IDEA 128 Bit 64 Bit Als stark betrachtet
RC4 variabel Strom Veraltet (gebrochen)
Blowfish variabel 64 Bit ⚠️ Nicht mehr empfohlen
AES-128 128 Bit 128 Bit Aktueller Standard
AES-256 256 Bit 128 Bit Empfohlen für Langzeitschutz

AES (Advanced Encryption Standard) Aufbau einer Runde

Entwickelt von Joan Daemen und Vincent Rijmen als „Rijndael", 2001 als FIPS 197 standardisiert. Patentfrei.

Rundenanzahl nach Schlüssel- und Blocklänge:

Schlüssellänge │ 128 Bit │ 192 Bit │ 256 Bit
───────────────┼─────────┼─────────┼─────────
    128 Bit    │   10    │   12    │   14
    192 Bit    │   12    │   12    │   14
    256 Bit    │   14    │   14    │   14

Jede Runde in 4 Schritten (der interne Zustand ist eine 4×4-Byte-Matrix):

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Runde i                                                 │
│                                                          │
│  [4×4 Byte-Matrix]                                       │
│         │                                                │
│         ▼                                                │
│  1. SubBytes    Jedes Byte durch S-Box ersetzen        │
│     (nichtlinear, basiert auf Galoisfeld GF(2⁸))         │
│         │                                                │
│         ▼                                                │
│  2. ShiftRows   Zeilen zyklisch verschieben            │
│     Zeile 0: keine Verschiebung                          │
│     Zeile 1: 1 Byte nach links                           │
│     Zeile 2: 2 Bytes nach links                          │
│     Zeile 3: 3 Bytes nach links                          │
│         │                                                │
│         ▼                                                │
│  3. MixColumns  Spalten mit fester MDS-Matrix           │
│     multiplizieren (Diffusion, Galoisfeld GF(2⁸))        │
│     [entfällt in der letzten Runde!]                     │
│         │                                                │
│         ▼                                                │
│  4. AddRoundKey  XOR mit Rundenschlüssel               │
│     (aus Key-Schedule erzeugt)                           │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

Warum ist AES sicher? SubBytes + MixColumns liefern Konfusion und Diffusion (Shannon): Ein einzelnes geändertes Eingabebit beeinflusst nach 2 Runden statistisch alle 128 Ausgabebits (Lawineneffekt). Quelle: NIST FIPS 197 csrc.nist.gov

AES-Betriebsmodi im Vergleich

ECB (Electronic Codebook)  NICHT empfohlen!
┌─────┐   ┌─────┐   ┌─────┐
│ P₁  │   │ P₂  │   │ P₃  │   ← gleiche Blöcke
└──┬──┘   └──┬──┘   └──┬──┘
   │E(K)     │E(K)     │E(K)   ← gleicher Schlüssel
└──┴──┘   └──┴──┘   └──┴──┘
│ C₁  │   │ C₂  │   │ C₃  │   ← gleiche Chiffrate! Muster sichtbar
└─────┘   └─────┘   └─────┘

CBC (Cipher Block Chaining)  Verkettung
IV──►XOR◄──────────────────────────────
     │P₁      ┌──►XOR◄──────────────
     ▼         │   │P₂       ┌──►XOR
   E(K)────►C₁┘   ▼          │   │P₃
                E(K)────►C₂──┘   ▼
                              E(K)────►C₃

GCM (Galois/Counter Mode)  Authenticated Encryption
Counter: CTR₀ CTR₁ CTR₂ CTR₃  ← Zähler, eindeutig pro Nachricht
          │E(K) │E(K) │E(K) │E(K)
          ▼     ▼     ▼     ▼
    Auth  XOR   XOR   XOR   XOR
     tag  P₁►C₁ P₂►C₂ P₃►C₃
          └────GHASH────────► Auth-Tag
          (Integrität + Vertraulichkeit in einem Schritt)

Modus-Empfehlungen laut BSI TR-02102-1 (2026-01):

Modus Vertraulichkeit Integrität BSI-Status Einsatz
ECB ⚠️ Schwach Nicht empfohlen
CBC nur mit MAC ⚠️ Mit HMAC Ältere Systeme
CFB nur mit MAC ⚠️ Mit HMAC Zeichenorientiert
OFB nur mit MAC ⚠️ Mit HMAC Fehleranfällige Kanäle
CTR nur mit MAC ⚠️ Mit HMAC Massendaten, ZIP
GCM (AEAD) Bevorzugt TLS, IPSec, SSH

Quelle: BSI TR-02102-1 bsi.bund.de


5. Asymmetrische Verschlüsselung (Public-Key)

Grundidee: Das Briefkasten-Prinzip

                 Öffentlicher Schlüssel (frei verfügbar)
                          │
                          ▼
Alice ──[m]──► [ E_pub(B) ] ──[c]──► Bob ──► [ D_priv(B) ] ──[m]►
                                              ▲
                              Nur Bob kennt seinen privaten Schlüssel!

Schlüsselproblem: n Partner → nur n Schlüsselpaare (statt n(n-1)/2)

Der private Schlüssel ist aus dem öffentlichen nicht in vertretbarer Zeit ableitbar basiert auf mathematisch schwer lösbaren Problemen (One-Way-Trapdoor-Funktionen).

Digitale Signatur

Signieren (Sender Alice):           Verifizieren (Empfänger Bob):
                                    
Dokument ──► Hash ──► h             Dokument ──► Hash ──► h'
                      │                                    │
             priv(A)  ▼                          pub(A)   ▼
                    E(h) = Signatur ──────────► D(Sig) = h''
                                    
                                    Gültig wenn: h' == h''
  • Entspricht einem digitalen Äquivalent zur handschriftlichen Unterschrift
  • Setzt eine Public-Key-Infrastruktur (PKI) mit Zertifizierungsstellen (CA/Trustcenter) voraus

RSA (Rivest, Shamir, Adleman, 1978)

Schlüsselgenerierung:

1. Wähle zwei große Primzahlen p und q
2. Berechne: n = p × q  (Modulus)
3. Berechne: φ(n) = (p-1)(q-1)
4. Wähle e mit: ggT(e, φ(n)) = 1  (öffentlicher Exponent, oft 65537)
5. Berechne d mit: e × d ≡ 1 (mod φ(n))  (privater Exponent)

Öffentlicher Schlüssel: (e, n)
Privater Schlüssel:     (d, n)

Ver- und Entschlüsselung:

Verschlüsseln:  c = mᵉ mod n
Entschlüsseln:  m = cᵈ mod n

Beispiel (vereinfacht, p=61, q=53, n=3233, e=17, d=2753):
  m = 123  →  c = 123¹⁷ mod 3233 = 855
  c = 855  →  m = 855²⁷⁵³ mod 3233 = 123  ✓

Sicherheit basiert auf: Schwierigkeit der Primfaktorzerlegung großer Zahlen.

Aktuelle Schlüssellängen-Empfehlungen (20242026):

Schlüssellänge │ Symmetr. Äquivalenz │ BSI          │ NIST
───────────────┼─────────────────────┼──────────────┼──────────────
  1024 Bit     │       ~80 Bit       │ ❌ Verboten  │ ❌ Seit 2013
  2048 Bit     │      ~112 Bit       │ ⚠️ bis 2026  │ ⚠️ bis 2030
  3000 Bit     │      ~128 Bit       │ ✅ Minimum   │ ✅ ab 2030
  4096 Bit     │      ~140 Bit       │ ✅ Empfohlen │ ✅ Empfohlen

Quelle: BSI TR-02102-1 (2026-01) bsi.bund.de

Diffie-Hellman Schlüsselaustausch (1976)

Ermöglicht zwei Parteien, über einen unsicheren Kanal ein gemeinsames Geheimnis zu vereinbaren ohne es vorher ausgetauscht zu haben.

Öffentlich bekannt: Primzahl p, Generator g

Alice                               Bob
─────                               ───
Wählt geheimes a                    Wählt geheimes b
A = gᵃ mod p ────────────────────►
              ◄─────────────────── B = gᵇ mod p
K = Bᵃ mod p = gᵃᵇ mod p          K = Aᵇ mod p = gᵃᵇ mod p
         └────── Gemeinsames Geheimnis K ──────┘

Lauscher sieht: g, p, A, B  →  kann K NICHT effizient berechnen
(Diskretes-Logarithmusproblem)

ECDH (Elliptic Curve Diffie-Hellman): Gleiches Prinzip auf elliptischen Kurven gleiche Sicherheit bei viel kleineren Schlüsseln (256-Bit ECDH ≈ 3072-Bit klassisches DH). In TLS 1.3 ist ECDHE (ephemeral) der Standard für den Schlüsselaustausch neue Schlüssel pro Sitzung garantieren Perfect Forward Secrecy.

Hybridverschlüsselung in der Praxis (TLS 1.3)

In der Praxis werden symmetrische und asymmetrische Verfahren kombiniert:

TLS 1.3 Handshake (vereinfacht):

Client                              Server
──────                              ──────
1. ClientHello ──────────────────►
   (ECDHE Public Key,
    unterstützte Cipher Suites)

2.                ◄─────────────── ServerHello
                                   (ECDHE Public Key,
                                    gewählte Cipher Suite,
                                    Zertifikat + Signatur)

3. Beide berechnen: gemeinsames Geheimnis via ECDHE
   → Sitzungsschlüssel für AES-GCM (symmetrisch)

4. Alle weiteren Daten: AES-256-GCM (schnell, AEAD)

Asymmetrisch (langsam) → nur für Schlüsselaustausch + Authentifizierung
Symmetrisch (schnell)  → für alle Nutzdaten

Quelle: Cloudflare Blog zu RFC 8446 blog.cloudflare.com


6. One-Way-Hashfunktionen

Grundprinzip

Beliebig langer Input M          Fester kurzer Output h
──────────────────────►  H(M)  ──────────────────────►
"Hamlet" (200.000 Zeichen)       a89de23fede8...  (256 Bit)
"Hamiet" (1 Buchstabe anders)    38fe38aa9c2d...  (256 Bit, komplett anders!)
                                 └── Lawineneffekt

Drei Sicherheitseigenschaften:

  1. Einwegfunktion: h = H(M) leicht berechnen; aus h das M finden praktisch unmöglich
  2. Zweites Urbild: Zu gegebenem M kein anderes M' finden mit H(M) = H(M')
  3. Kollisionsresistenz: Kein beliebiges Paar (M, M') mit H(M) = H(M') finden

Das Geburtstagsparadox

Wie viele Menschen braucht man, damit 2 am gleichen Tag
Geburtstag haben (p > 50%)?
→ Nur 23 Menschen!  (bei 365 Tagen)

Übertragen auf Hashfunktionen:
Bei n-Bit-Hashwert genügen ~2^(n/2) Versuche für eine Kollision.

Beispiel: 60-Bit-Hash → nur 2³⁰ ≈ 10⁹ Versuche!
→ Hashwerte müssen länger als symmetrische Schlüssel sein
  (Faustregel: mindestens 2× die gewünschte Sicherheit in Bit)

Wichtige Hashfunktionen

Algorithmus Hashwert Konstruktion Status
MD5 128 Bit Merkle-Damgård Gebrochen (Kollisionen in Sekunden)
SHA-1 160 Bit Merkle-Damgård Gebrochen (SHAttered 2017, ~63 USD/GPU)
SHA-256 256 Bit Merkle-Damgård Standard
SHA-512 512 Bit Merkle-Damgård Standard
SHA3-256 256 Bit Keccak/Sponge Empfohlen (FIPS 202)
RIPEMD-160 160 Bit Merkle-Damgård ⚠️ Nur noch in Bitcoin

Warum SHA-1 gebrochen ist: Google und CWI Amsterdam erzeugten 2017 zwei verschiedene PDF-Dateien mit identischem SHA-1-Hash (SHAttered-Angriff). SHA-1 ist für alle Sicherheitsanwendungen verboten. Quelle: shattered.io

SHA-256 vs. SHA3-256: SHA-256 basiert auf der Merkle-Damgård-Konstruktion (anfällig für Length-Extension-Angriffe ohne HMAC); SHA-3/Keccak nutzt die Sponge-Konstruktion und ist immun dagegen. Beide sind aktuell sicher und vom BSI empfohlen. Quelle: NIST FIPS 202 csrc.nist.gov

Message Authentication Code (MAC)

Normale Hashfunktion:        MAC (Keyed Hash):
H(M) → jeder kann prüfen    HMAC(K, M) → nur Schlüsselinhaber kann prüfen

HMAC-Konstruktion (RFC 2104):
HMAC(K, M) = H( (K ⊕ opad) ‖ H( (K ⊕ ipad) ‖ M ) )

ipad = 0x36363636...  (Schlüssellänge)
opad = 0x5C5C5C5C...  (Schlüssellänge)
  • CBC-MAC: Letzter Block einer CBC-Verschlüsselung als Prüfsumme Standard im Bankwesen
  • HMAC: Internet-Standard RFC 2104, z. B. in IPSec, TLS (für ältere Modi), SSH

7. Aktueller Stand & Ausblick: Post-Quanten-Kryptographie

Neu ab 2024 nicht Teil der Vorlesung, aber prüfungsrelevant für die Praxis!

Die Quantenbedrohung

Klassische Computer:
  Brute Force RSA-2048  →  ~300 Billionen Jahre

Quantencomputer (Shors Algorithmus):
  RSA-2048 brechen      →  Stunden bis Tage
  (benötigt ~1 Mio. logische Qubits  noch nicht erreicht)

Auswirkung:
  RSA, ECDSA, ECDH, DH  →  VOLLSTÄNDIG GEBROCHEN durch Shor
  AES-128               →  ~64 Bit Sicherheit (Grover-Algorithmus)
  AES-256               →  ~128 Bit Sicherheit  ✅ weiterhin sicher
  SHA-256               →  ~128 Bit Sicherheit  ✅ weiterhin sicher

NIST Post-Quanten-Standards (August 2024)

Im August 2024 veröffentlichte NIST die ersten drei finalisierten Post-Quanten-Standards:

Standard Algorithmus Typ Mathematisches Problem
FIPS 203 ML-KEM (Kyber) Schlüsselkapselung Module-LWE (Gitter)
FIPS 204 ML-DSA (Dilithium) Digitale Signatur Module-LWE (Gitter)
FIPS 205 SLH-DSA (SPHINCS+) Digitale Signatur Hashfunktionen

Quelle: NIST nist.gov

BSI-Strategie: Hybrid ist Pflicht

Das BSI verfolgt einen konservativeren Ansatz als NIST: PQC-Verfahren müssen mit klassischen Verfahren kombiniert werden (Hybridmodus), bis ausreichend Vertrauen aufgebaut ist.

Hybride Verschlüsselung (BSI-Empfehlung):

Schlüsselkapselung:  ECDH (P-256) + ML-KEM-768
                         └────────────────────► kombiniertes Geheimnis
                                                → AES-256-GCM

Signatur:  ECDSA (P-256) + ML-DSA-65
           (beide Signaturen werden erstellt und verifiziert)

Migrationsfristen laut BSI TR-02102-1 (2026-01):

Heute (2026)           2030            2032            2035
     │                   │               │               │
     ▼                   ▼               ▼               ▼
─────────────────────────────────────────────────────────────
  Klassische Verfahren                           ████████
  (RSA, ECDH) allein    ████████████████████████
  
  Hybride Verfahren                    ████████████████████
  (PQC + klassisch)     ████████████████████████████████████
  
  Reine PQC-Verfahren               ████████████████████████
  
Kritische Infrastruktur muss bis 2030 migriert sein!

Quelle: BSI TR-02102-1 Version 2026-01 bsi.bund.de

„Harvest Now, Decrypt Later" (HNDL): Staatliche Akteure speichern heute bereits verschlüsselte Kommunikation, um sie nach Verfügbarkeit eines Quantencomputers zu entschlüsseln. Daten mit langfristiger Vertraulichkeitsanforderung müssen JETZT mit PQC geschützt werden!


8. Zusammenfassung

Kryptographie-Überblick:

ELEMENTAR          SYMMETRISCH         ASYMMETRISCH        HASH
───────────        ───────────         ────────────        ────
OTP (absolut       AES-256-GCM ✅      RSA ≥ 3000 Bit ✅   SHA-256 ✅
sicher, aber       (BSI-Empfehlung)    ECDH (P-256/        SHA3-256 ✅
unpraktisch)                           X25519) ✅
                   DES ❌                                   MD5 ❌
Substitution       RC4 ❌              RSA-1024 ❌          SHA-1 ❌
(historisch)       Triple-DES ⚠️       
Transposition                          ► Hybridverschlüsselung
(historisch)                             in TLS 1.3, IPSec, ...

                   ZUKUNFT: Post-Quanten-Kryptographie
                   ML-KEM + ECDH (hybrid) ✅ (BSI ab 2026 empfohlen)

Kernprinzipien der Vorlesung:

  • Die Sicherheit hängt niemals von der Geheimhaltung des Algorithmus ab, sondern ausschließlich von der Geheimhaltung des privaten Schlüssels
  • Kosten des Brechens müssen höher sein als der Wert der geschützten Information
  • Zeitaufwand zum Knacken muss länger sein als das Interesse an der Information
  • Empfehlungen nationaler Behörden beachten (BSI, NIST) und alle 1015 Jahre Algorithmen überprüfen

Weiterführende Ressourcen

Ressource Link
BSI Technische Richtlinien (TR-02102) bsi.bund.de
NIST Kryptographie-Standards csrc.nist.gov
NIST Post-Quanten-Standards nist.gov/pqc
CrypTool (interaktives Lerntool) cryptool.de
Bundesnetzagentur bundesnetzagentur.de
SHAttered (SHA-1 gebrochen) shattered.io
TLS 1.3 erklärt (Cloudflare) blog.cloudflare.com