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A.2. Asymmetrische Verschlüsselung
Die asymmetrische Verschlüsselung, die von vielen kryptografischen Algorithmen und Kryptosystemen eingesetzt wird, verwendet asymmetrische Schlüsselalgorithmen anstelle von oder zusätzlich zu symmetrischen Schlüsselalgorithmen. Mithilfe der asymmetrischen Verschlüsselung sind nun viele Methoden zur Absicherung von Kommunikations- oder Authentifizierungsdaten praktikabel, die vorher undenkbar waren. Auf diese Weise ist der vorherige sichere Austausch von einem oder mehreren geheimen Schlüsseln, der bei der Verwendung symmetrischer Schlüsselalgorithmen unabdingbar ist, hier nicht mehr nötig. Sie kann auch zur Erstellung digitaler Signaturen verwendet werden.[20]
Die asymmetrische Verschlüsselung ist eine grundlegende und weltweit verbreitete Technologie, die auch Internet-Standards wie Transport Layer Security (TLS) (Nachfolger von SSL), PGP und GPG zugrunde liegt.[21]
Asymmetrische Kryptosysteme verwenden asymmetrische Schlüsselalgorithmen, bei denen der Schlüssel zur Verschlüsselung einer Nachricht nicht identisch ist mit dem Schlüssel zur Entschlüsselung. Jeder Benutzer verfügt über ein Paar von kryptografischen Schlüsseln — ein öffentlicher Schlüssel und ein privater Schlüssel. Der private Schlüssel wird geheim gehalten, während der öffentliche Schlüssel weit verbreitet werden kann. Nachrichten, die mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers verschlüsselt wurden, können nur mit dem dazugehörigen privaten Schlüssel wieder entschlüsselt werden. Obwohl die Schlüssel mathematisch miteinander verwandt sind, kann vom öffentlichen Schlüssel unmöglich der private Schlüssel abgeleitet werden. Die Entdeckung solcher Algorithmen revolutionierte die Kryptografie ab Mitte der 70er Jahre.[22]
In Gegensatz dazu verwenden symmetrische Schlüsselalgorithmen, die in der ein oder anderen Form bereits seit einigen Tausend Jahren genutzt werden, einen einzigen geheimen Schlüssel, der vom Sender und Empfänger gemeinsam verwendet wird (darüber hinaus jedoch geheim gehalten werden muss, was für Verwirrung in der Terminologie sorgen kann) zur Verschlüsselung und zur Entschlüsselung. Um ein symmetrisches Verschlüsselungsschema nutzen zu können, müssen der Sender und der Empfänger im Voraus auf sichere Weise einen Schlüssel austauschen.[23]
Da symmetrische Schlüsselalgorithmen fast immer deutlich weniger rechenintensiv sind, ist es üblich, zum Austausch eines Schlüssels einen Algorithmus zu diesem Zweck zu nutzen und die Daten mithilfe dieses Schlüssel und einem symmetrischen Schlüsselalgorithmus zu übertragen. PGP sowie die SSL/TLS-Familie gehen nach diesem Verfahren vor und werden daher oft Hybrid-Kryptosysteme genannt.[24]
A.2.1. Diffie-Hellman
Der Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch (D–H) ist ein kryptografisches Protokoll, mit dem zwei Kommunikationspartner, die sich vorher nicht kennen, über einen unsicheren Kommunikationskanal zusammen einen geheimen, gemeinsam genutzten Schlüssel erzeugen können. Dieser Schlüssel wird anschließend verwendet, um Nachrichten mittels einer symmetrischen Chiffre zu verschlüsseln.[25]
A.2.1.1. Geschichte von Diffie-Hellman
Das Schema wurde zum ersten Mal in 1976 von Whitfield Diffie und Martin Hellman veröffentlicht, obwohl später bekannt wurde, dass es unabhängig davon bereits einige Jahre zuvor innerhalb des britischen Government Communications Headquarters (GCHQ) von Malcolm J. Williamson erfunden wurde, jedoch unter Verschluss gehalten wurde. Im Jahre 2002 schlug Hellman vor, den Algorithmus Diffie–Hellman–Merkle Schlüsselaustausch zu nennen, um den Beitrag von Ralph Merkle zur Erfindung der asymmetrischen Kryptografie zu würdigen (Hellman, 2002).[26]
Obwohl die Diffie–Hellman-Schlüsselvereinbarung selbst ein anonymes (nicht-authentifiziertes) Schlüsselvereinbarungsprotokoll ist, bildet es die Grundlage für eine Vielzahl an authentifizierten Protokollen und wird eingesetzt, um perfekte Weiterleitungssicherheit in den Transport Layer Security Modi EDH bzw. DHE zu bieten.[27]
Das U.S. Patent 4.200.770, mittlerweile abgelaufen, beschreibt den Algorithmus und nennt Hellman, Diffie und Merkle als Erfinder.[28]
[20]
"Public-key Encryption." Wikipedia. 14 November 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
[21]
"Public-key Encryption." Wikipedia. 14 November 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
[22]
"Public-key Encryption." Wikipedia. 14 November 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
[23]
"Public-key Encryption." Wikipedia. 14 November 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
[24]
"Public-key Encryption." Wikipedia. 14 November 2009 http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
