Eine Einführung in die Verschlüsselung

Die heutige Gesellschaft wird häufig als Informationsgesellschaft bezeichnet. Informationen, das sind Daten, die „in Formation“ gebracht wurden. Meist werden Daten so in Formation gebracht, dass sie von Menschen einfach gelesen werden können. Das beste Beispiel aus dem Alltag hierfür ist die Schrift. Mit ihrer Hilfe werden Daten so dargestellt, dass sie leicht von anderen Menschen aufgenommen und verarbeitet werden können. Ein weiteres Beispiel stellen die ASCII Codes dar, mit deren Hilfe im Computer aus gespeicherten Zahlen Buchstaben und in Folge dessen aus Zahlenkombinationen für den Menschen einfach lesbare Sätze werden. Damit jedoch die Daten aus den Informationen richtig entnommen werden können, muss bekannt sein, wie die Daten „in Formation“ gebracht wurden. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, dann sind die Informationen wertlos. Angewandt auf das obige Beispiel bedeutet das, dass ein Mensch, der nicht lesen kann, die in einem geschrieben Text enthaltenen Daten nicht verwerten kann.

Sinn der Verschlüsselung

Nicht immer möchte man Daten in eine für die Allgemeinheit lesbare Form bringen. Informationen sind oft nur für eine bestimmte Zielgruppe oder Zielperson bestimmt. Hier greift die Kunst der Verschlüsselung. Ihr Zweck ist es, Daten in eine solche Formation zu bringen, dass sie nicht von jedem richtig interpretiert werden können, sondern nur von ausgewählten Empfängern. Dabei gilt allgemein der Grundsatz, dass nicht davon ausgegangen werden kann, dass die Art des „in Formation“-Bringens geheim bleibt. Eine „Geheimschrift“ im Sinne einer eindeutigen Zuordnung von normalen Schriftzeichen zu neuen ist deshalb keine Verschlüsselung, denn sie schützt die in ihr dargestellten Daten nur so lange, wie die eindeutige Zuordnung zwischen Geheimschrift und normaler Schrift geheim bleibt.

Begriffserklärungen

Es gibt einige wichtige Begriffe, die vor jeder Auseinandersetzung mit dem Thema Verschlüsselung geklärt sein müssen. Beim Klartext handelt es sich um die originale, unveränderte Information. Hierbei könnte es sich um einen Text oder – entgegen dem Namen – auch um ein Bild oder ähnliches handeln. Der Klartext wird in Informationseinheiten fester Größe eingeteilt. Alle möglichen Einheiten sind in einem Alphabet zusammengefasst. Als Chiffre bezeichnet man die fertig verschlüsselte Information. Um Chiffre und Klartext ineinander zu überführen, werden ein oder auch mehrere Schlüssel benötigt. Bei einem Schlüssel handelt es sich um eine zusätzliche Information. Von welcher Art diese zusätzliche Information ist, ist abhängig von der verwendeten Verschlüsselungsroutine. Ein solches System bezeichnet man zusammenfassend auch als Kryptosystem. Systeme, bei denen zur Ver- und Entschlüsselung der selbe Schlüssel verwendet wird, werden symmetrische Kryptosysteme genannt. Werden hingegen zwei oder mehr Schlüssel verwendet, so spricht man von einem asymmetrischen Kryptosystem. Ein Kryptograph ist eine Person, die Wege und damit Algorithmen sucht, mit deren Hilfe Informationen verschlüsselt werden können. Sein Gegenspieler ist der Kryptoanalytiker. Er versucht, ohne Kenntnis des jeweiligen Schlüssels, aus einem Chiffre den Klartext zu extrahieren. Gelingt dies, so bricht er die vom Kryptographen aufgestellte Verschlüsselung.

Da sich moderne Verschlüsselung praktisch nur noch auf dem Computer abspielt, sollten einige Begriffe geklärt werden, die sich auf den Computer beziehen. Dabei ist zunächst der Begriff Hardware zu klären. Unter Hardware versteht man generell jedes real existierende Teil eines Computers. Zur Hardware zählt unter anderem die Central Processing Unit, auch CPU genannt, welche den Grundstein eines jeden Computers bildet. Sie führt alle Operationen und Anwendungsschritte aus. Außerdem gibt es den Arbeitsspeicher, in welchem alle Daten, die zum aktuellen Betrieb des Computers benötigt werden, gespeichert sind. Daten im Arbeitsspeicher können nicht permanent gespeichert werden, dazu verwendet man langsamere, größere Speicher, sogenannte Massenspeicher. Bekanntester Vertreter der Massenspeicher ist die Festplatte. Im Folgendem wichtig für das Verständnis des Textes ist außerdem das Bussystem eines Computers, welches sich im Allgemeinen in einen Datenbus zur Übertragung von Daten zwischen den einzelnen Bauteilen eines Computers und den Adressbus zur Adressierung von Speicherzellen im Arbeitsspeicher aufteilt. Informationen werden in Computern als eine Abfolge von sogenannten Bits gespeichert. Ein Bit bezeichnet hierbei die kleinste mögliche Informationseinheit. Ein Bit kennt also nur zwei Zustände, welche meist als „true“ und „false“ oder auch mit 1 und 0 bezeichnet werden. Durch die Kombination von mehreren Bits lassen sich so mehrere Zustände darstellen. Auf handelsüblichen Computern bezeichnet man den Verbund von 8 Bits außerdem als Byte. Das Byte stellt dabei die kleinste einzeln ansprechbare Informationseinheit dar. Die verwendeten Präfixe sind Binärpräfixe nach IEC60027-2.

Abgrenzung

Die Verschlüsselung ist auf keinen Fall zu verwechseln oder gleichzusetzen mit dem Verstecken von Informationen. Das Verstecken eines – mit einer wichtigen Nachricht beschrifteten – Stück Papiers beispielsweise hat nichts mit Verschlüsselung zu tun. Die Verschlüsselung kümmert sich nur darum, die Information der Nachricht anders anzuordnen, um so nur dem Empfänger die Möglichkeit zu geben, an den Inhalt der Nachricht zu gelangen. Wie oder wodurch die Information transportiert wird, gehört nicht zum Bereich der Verschlüsselung.