Moderne Kryptographie
Mit Hilfe von Computern arbeitet die moderne Kryptographie nicht mehr mit ganzen Buchstaben, sondern mit den einzelnen Bits. So entsteht eine sehr große Vielfalt der Transformation. Außerdem lassen sich nun auch Daten, die keine Texte sind, verschlüsseln.
One-Time-Pad
One-Time-Pad heißt wörtlich "Einmal-Block", "Einmal-Verfahren". Bei diesem Verfahren wird ein zufällig erzeugter Schlüssel verwendet, und zwar nur ein einziges Mal. Dies hat den Vorteil, dass es mathematisch sicher ist. Es ist nicht möglich den Schlüssel logisch, rechnerisch zu lösen.
Joseph Mauborgne, Quele: Wikipedia,
Urheber:User Nobunaga24
Die Idee für dieses Verfahren stammt vom Kryptologen Gilbert Vernam(Amerikaner). Joseph Mauborgne (ebenfalls Amerikaner) setzte diese Idee um und gab dem Verfahren den Namen One-Time-Pad
Das One-Time-Pad gehört zum Substitutionsverfahren.
Die Merkmale dieses Verfahrens sind, dass der zufällig erzeugte Schlüssel wirklich nur ein einziges Mal benutzt wird und dass der Schlüssel mindestens so lang wie der zu verschlüsselte Text ist. So kann für jeden Buchstaben des Klartextes ein anderer Buchstabe des Schlüssels verwendet werden. Wie man den Klartext mit dem Schlüssel verschlüsselt, ist im Endeffekt egal. Das Geheimnis der Nachricht bleibt so lange geheim wie es der Schlüssel bleibt und erfüllt damit Kerckhoffs' Prinzip(die Sicherheit eines Verschlüsselungssystems darf nicht vom Algorithmus sondern muss von der Geheimhaltung des Schlüssels abhängen).
Sehr wichtig ist, dass der Schlüssel absolut zufällig, d.h. ganz und gar unvorhersehbar, sein muss. Verboten als Schlüssel sind deswegen beispielsweise Textpassagen, da sonst ein Angreifer durch Zusammenhänge den Schlüssel herausfinden kann. Zur
Erzeugung eines Zufallsschlüssels
verwendet man gerne aufwändige Programme. Würde man dies manuell machen, bestände das Risiko eines Zusammenhangs und man erhielte als Ergebnis nich ein vollständig zufälliges. Der Mensch neigt nämlich dazu doppelte, dreifache oder mehrfache Wiederholungen zu vermeiden. Er würde den Drang verspüren, die Buchstaben so gut wie nur möglich gleichmäßig zu verteilen.
Ein einfaches Beispiel zu einer Methode zum Verschlüsseln mit One-Time-Pad ist die Addition von Klartext mit dem Schlüssel. Dazu nimmt man beispielsweise die Zahlen, die den Stellenwerten des Buchstabens im Alphabet entsprechen:
A=1
B=2
C=3 usw
Ist der zufällige Schlüssel nun beispielsweise "GFIEG", und das zu verschlüsselte Wort "HALLO", so würde als Geheimtext folgender Text heraus kommen:
H + G = 8+7=15=0
A+F=1+6=7=G usw
Ergibt das Geheimwort "OGUQV" Erhält man bei der Addition eine Zahl über 26, so zieht man einfach 26 ab und erzählt so wieder einen Zahlenwert vom Alphabet.
Um Angrifsfmöglichkeiten zu vermeiden, sollte man zum Einen darauf achten, dass der SChlüssel wirklich zufällig ist, und zum anderen, dass man den SChlüssel nur einmal benutzt.
Verwendet man den Schlüssel zwei- oder mehrmals, so kann ein Angreifer Zusammenhänge erkennen.
Wir verwenden zur Verschlüsselung wieder das Additionsverfahren. Angenommen K1 ist der erste Klartext und K2 der zweite. Mit dem Schlüssel S ergibt sich nun der erste Geheimtext
G1 = K1+S und der zweite Geheimtext
G2 = K2+s.
Hat der Angreifer nun beide Geheimtexte abgefangen, kann er aus diesen durch eine Differenzbildung (da er ein Additionsverfahren vermutet) D die Klartexte heraus arbeiten.
D = G1-G2 = (K1+S)-(K2+S) = K1-K2.
So einfach kann der Angreifer nun aus den Geheimtexten die Klartexte bekommen.