The Internet: Encryption & Public Keys

Das Internet: Verschlüsselung und öffentliche Schlüssel

Mein Name ist Mia Gil-Epner. Ich studiere Informatik an der UC Berkeley und arbeite

für das Verteidigungsministerium. Meine Aufgabe ist der Schutz von Informationen.

Das Internet ist offen und öffentlich. Wir senden und empfangen Informationen über

gemeinsame Verbindungen. Auch in offenen System werden private Informationen ausgetauscht

wie Kreditkartennummern, Bankinformationen, Passwörter und E-Mails.

Wie werden diese Dinge geheimgehalten?
Daten gleich welcher Art können durch

Prozesse wie Verschlüsselung, Chiffrieren oder
das Verändern des zu verbergenden Textes

geschützt werden. Entschlüsseln ist ein Prozess, bei dem die Nachricht wiederhergestellt und lesbar wird.

Diese einfache Idee wird seit Jahrhunderten angewandt z. B.

bei einer der ersten dieser Methoden, der Cäsar-Chiffre, benannt nach dem römischen General Julius Caesar.

Er verschlüsselte seine militärischen Befehle, damit Feinde abgefangene Nachrichten

nicht lesen konnten. Der Caesar-Algorithmus ersetzt

jeden Buchstaben der Originalnachricht mit einem Buchstaben weiter unten im

Alphabet. Wenn nur der Sender und der Empfänger die Zahl kennen, wird sie als

Schlüssel bezeichnet. Mit ihm kann der Leser die geheime Nachricht entschlüsseln. Lautet

eure ursprüngliche Nachrichte "HALLO", würde sie mit einem der Caesar-Chiffre und dem Schlüssel 5 verschlüsselt

so heißen... Der Empfänger würde die Nachricht einfach mit dem Schlüssel entschlüsseln.

Das Problem der Caesar Chiffre ist, dass jeder die verschlüsselte Nachricht leicht knacken kann,

indem er alle möglichen Schlüssel ausprobiert. Das englische Alphabet hat

nur 26 Buchstaben, das bedeutet, dass nur 26 Schlüssel ausprobiert werden müssen,

um die Nachricht zu entschlüsslen. Das ist nicht schwer und dauert höchstens

ein bis zwei Stunden. Machen wir es schwerer. Verschieben wir die Buchstaben

nicht um den gleichen Betrag, sondern unterschiedlich. In diesem Beispiel zeigt ein zehnstelliger Schlüssel,

um wie viele Positionen jeder Buchstabe verschoben werden muss, um eine längere Nachricht zu entschlüsseln.

Es wäre wirklich schwer, diesen Schlüssel zu erraten. Es gäbe 10 Milliarden mögliche Schlüssel.

Das ist offensichtlich mehr als ein Mensch lösen kann und würde viele Jahrhundert dauern.

Ein durchschnittlicher Computer würde heute wenige Sekunden benötigen, um 10 Milliarden Möglichkeiten durchzurechnen.

Wir können in der modernen Welt, in der Gangster einen Stift statt einer Waffe verwenden,

Nachrichten sicher verschlüsseln, damit sie nicht geknackt werden? Sicher meint, dass es

zu viele Lösungsmöglichkeiten gibt, die in einem vernünftigen Zeitraum nicht berechnet werden können.

Nachrichten werden heute mit 256 Bit Schlüsseln verschlüsselt. Die Computer

der Angreifer müssten so viele Optionen durchrechnen... bis sie den Schlüssel entdecken

und die Nachricht entschlüsseln können. Selbst mit 100.000 Super-Computern, von

denen jeder in der Lage ist, eine Million Milliarden Schlüssel in der Sekunde zu berechnen, würde

es Trillionen von Trillionen Jahren dauern, nur um eine einzige mit 256 Bit verschlüsselte Nachricht zu knacken.

Computerchips werden jedes Jahr doppelt so schnell und sind nur noch halb so groß.

Bei diesem exponentiellen Fortschritt werden diese nicht lösbaren Probleme vielleicht

in einigen Jahrhunderten gelöst und 256 Bit sind dann nicht mehr sicher genug.

Wir haben die Standardlänge des Schlüssels bereits erhöht, um mithalten zu können.

Zum Glück ist das Verschlüsseln mit einem längeren Schlüssel fast genauso einfach,

während sich die Anzahl der möglichen Lösungen beim Dechiffrieren exponentiell erhöht.

Wenn Sender und Empfänger die Nachricht mit demselben Schlüssel ver- und entschlüsseln,

wird die Verschlüsselung symmetrische Verschlüsselung genannt wie bei der Caesar-Chiffre.

Der Schlüssel wird vorab geheim von zwei Personen vereinbart. Im Internet ist das nicht möglich,

weil es offen und öffentlich ist. Zwei Computer können sich nicht "privat" treffen.

Stattdessen verwenden Computer asymmetrische Schlüssel, einen öffentlichen Schlüssel,

und einen privaten Schlüssel, der nicht weitergegeben werden kann. Mit dem öffentlichen

Schlüssel kann jeder geheime Daten verschlüsseln, der geheime Schlüssel kann jedoch

nur von einem Computer mit Zugriff auf diesen Schlüssel verwendet werden. Das funktioniert mit Mathe

und ist hier nicht unser Thema. Stellt euch vor, ihr habt einen privaten Postkasten, in den

jeder mit einem Schlüssel Post legen kann. Ihr könnt viele

Deposit-Schlüssel erstellen und an eure Freunde senden oder sie sorgar öffentlich zugänglich machen.

Euer Freund oder sogar Fremde können mit dem öffentlichen Schlüssel auf diesen Deposit-Slot zugreifen und eine

Nachricht in den Postkasten legen, doch nur ihr könnt den Postkasten mit eurem privaten Schlüssel öffnen,

und die geheimen Nachrichten abholen, die ihr erhalten habt. Ihr könnt euren Freunden

mit dem öffentlichen Schlüssel eine Antwort an ihren Postkasten senden.
Auf diese Weise ist ein sicherer

Austausch ohne Vereinbarung eines privaten Schlüssels möglich. Die Kryptographie mit öffentlichem Schlüssel

ist die Grundlage sicherer Kommunikation im offenen Internet, einschließlich der

sicheren Protokole SSL und TLS, die uns beim Surfen schützen. Eurer Computer

nutzt dies immer, wenn ein kleines Schloss oder die Buchstaben Https in der Adressleiste

des Browsers angezeigt werden. Das bedeutet, dass euer Computer mit der Website sicher

Daten mit Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel austauscht. Da immer mehr Benutzer

im Internet immer mehr private Daten austauschen, gewinnt die Sicherheit sogar noch an Bedeutung.

Die Computer werden schneller und schneller, deshalb müssen wir neue

Verschlüsselungsmethoden entwickeln. Das ist es, woran ich arbeite und es ändert sich ständig.