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Kryptographie – Sichere Kommunikation durch Verschlüsselungstechniken

„Das ist aber sehr kryptisch“ – diesen Versuch, eine schwer zu verstehende Nachricht zu beschreiben, hat vermutlich jeder schon einmal gehört. Dabei geht es bei der Kryptographie genau darum: Die Verschlüsselung von Informationen innerhalb eines Übertragungsprozesses.

Die Hauptziele der Kryptographie

Der Begriff Kryptographie setzt sich aus den altgriechischen Worten „kryptós“ (verborgen) und „gráphein“ (schreiben) zusammen. Heutzutage ist er ein wesentlicher Bestandteil der Informationssicherheit und damit der IT-Security. Man versteht darunter in erster Linie die Konzeption, Definition und Konstruktion von Systemen, die verhindern, dass Unbefugte Zugang zu Informationen erhalten. Das gilt sowohl für die Möglichkeit des Lesens als auch des Veränderns dieser Informationen.

Ganz konkret kann man vier Hauptziele definieren, die der Kryptographie eigen sind:

  • Vertraulichkeit/Zugriffsschutz: Nachrichten und Informationen, die versendet werden, sollen nur für einen vorgesehenen Empfänger zugänglich sein.
  • Integrität/Änderungsschutz: Es muss gewährleistet werden, dass Nachrichten und Informationen vollständig und unverändert sind.
  • Authentizität/Fälschungsschutz: Autorenschaft und Absender einer Nachricht müssen klar identifizierbar sein.
  • Verbindlichkeit/Nichtabstreitbarkeit: Die Urheberschaft einer Nachricht sollte sich gegenüber Dritten nachweisen lassen können, also nicht bestreitbar sein.

Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung

Doch wie funktioniert moderne digitale Kryptographie konkret? Ein zu übermittelnder Klartext wird durch einen geheimen Schlüssel, der über einen sicheren Schlüsselkanal transportiert wird, verschlüsselt. Wenn das passiert ist, wird die Nachricht über einen unsicheren Übertragungskanal zum Empfänger weitergeleitet.

Dabei gibt es verschiedene Verschlüsselungen. Zum einen kann man eine Nachricht symmetrisch verschlüsseln. Hier wird mit einem Chiffrier- und Dechiffrierschlüssel gearbeitet, wobei beide verhältnismäßig leicht voneinander ableitbar sind.

Zum anderen gibt es die asymmetrische Verschlüsselung, bei der zwei passende asymmetrische Schlüssel verwendet werden, ein öffentlich zugänglicher Schlüssel sowie ein privater Dechiffrierschlüssel.

Die Wandlung der Verschlüsselungsverfahren von der Buchstaben- zur Bit-Ebene

Unter diese beiden Oberbegriffe fallen nun unzählige Verschlüsselungsverfahren. Früher wurden beispielsweise Buchstaben einer Botschaft anders angeordnet (Transposition) oder durch andere Buchstaben oder Symbole ersetzt (Substitution), um eine Nachricht zu verschlüsseln. Diese Verfahren sind mittlerweile allerdings veraltet.

Die moderne Kryptographie hat sich der Arbeitsweise von Computern angepasst und dementsprechend auch ein völlig neues Niveau und ein eigenes Abstraktionslevel erreicht. So basieren moderne Kryptographie-Verfahren nicht mehr auf der Ebene von Buchstaben, sondern auf der Ebene von Bits. Dadurch sind zum einen deutlich mehr Transformationsmöglichkeiten gegeben, zum anderen lassen sich so auch Nachrichteninhalte verschlüsseln, die keine Texte sind.

Die Kryptographie ist beinahe schon immer Bestandteil menschlicher Kommunikation gewesen. Dementsprechend gehört sie auch zum Austausch von digitalen Informationen. Allerdings ist gerade mit dem digitalen Zeitalter die Kryptographie auf ein neues Level gestiegen, was in Bezug auf die Komplexität mit früheren Zuständen kaum vergleichbar ist.

Weitere Informationen zur Kryptographie:

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