STP041: Grundlagen der Kryptografie

<p>Diesmal gibt es den Einstieg in ein Thema, vor dem wir uns schon eine Weile gedrückt haben.
Dieses heutzutage essenzielle und gleichzeitug <strong>subtile</strong> Gebiet werden wir auch aufgrund seiner Tiefe über mehrere Episoden aufteilen.</p><h2>Shownotes</h2>Definition laut <a href="de.wiktionary.org/w/index.php?title=Kryptograf…;
<blockquote>
<p>"Kryptografie", aus griechisch κρυπτός (kryptos) „verborgen“ und -γραφία (graphia), zum Verb γράφειν (graphein) „schreiben“ gebildet</p>
<ol>
<li><em>Informatik, Mathematik:</em> Wissenschaft der Verschlüsselung von Informationen</li>
<li><em>Psychologie:</em> absichtslos entstandene Kritzelzeichnung eines Erwachsenen</li>
</ol>
</blockquote>
<ul>
<li>
<p>Warum Verschlüsselung? Vier <strong>Schutzziele</strong></p>
<ul>
<li><strong>Vertraulichkeit:</strong> Eine Nachricht soll nur von berechtigten Personen oder Maschinen gelesen werden dürfen.</li>
<li><strong>Integrität:</strong> Nachrichten sollen nachweislich vollständig und unverändert sein.</li>
<li><strong>Authentizität:</strong> Die Nachricht soll ihrem tatsächlichen Absender zugeordnet werden können.</li>
<li><strong>Verbindlichkeit:</strong> Der Absender einer Nachricht soll seine Urheberschaft nicht abstreiten können.</li>
<li>Beispiele aus der analogen Welt: Verträge, Geheimnisträger:innen (Anwält:innen, Geistliche, Mediziner:innen, etc.)</li>
<li><a href="digitalcourage.de/nichts-zu-verbergen">… hab doch nichts zu verbergen"</a> -> Unterschied zwischen "privat" und "geheim"</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>Verschlüsselung im engeren Sinne: Übertragung eines <strong>Klartext</strong> (<a href="en.wikipedia.org/w/index.php?title=Plaintext&a…;) in einen <strong>Geheimtext</strong> (<a href="en.wikipedia.org/w/index.php?title=Plaintext&a…;) und später wieder zurück</p>
<ul>
<li>Beispiel für (historisch signifikanten) Ciphertext: <a href="de.wikipedia.org/w/index.php?title=Zimmermann-…;
<li>die Relation zwischen Klartext und Ciphertext wird vermittelt durch einen <strong>Schlüssel</strong>, also eine Folge von Bits fester Länge (je nach Verfahren zwischen 128 Bits bis zu 4096 Bits)</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>Grundbausteine eines Kryptosystems: <strong>Primitiven</strong></p>
<ul>
<li>Beispiel für eine Klasse von Primitiven: symmetrische Verschlüsselung (Funktionsprinzip: Klartext + Schlüssel -> Geheimtext, Geheimtext + selber Schlüssel -> Klartext)</li>
<li>Qualitätsmaßstab: Angreifer mit Zugriff auf den Geheimtext soll nicht auf den Klartext schließen können</li>
<li>immer möglich: Angriff nach <a href="de.wikipedia.org/w/index.php?title=Brute-Force…;, also Durchprobieren aller möglichen Schlüssel (Beispiel: Zahlenschloss mit vierstelliger PIN)</li>
<li>praktischer Maßstab: Brechen einer Verschlüsselung soll nicht weniger als <code>2^100</code> Rechenoperationen erfordern (<code>2^100 = 1.267... * 10^30</code>)</li>
<li>Rechenbeispiel: Xyrills Grafikkarte kann im Idealfall etwa 64 TFLOPS liefern, also 64 Trillionen Rechenoperationen pro Sekunde; bei dieser Geschwindigkeit benötigen <code>2^100</code> Rechenoperationen etwa 627 Millionen Jahre</li>
<li>Seitenleiste: Quantencomputer sind nicht automatisch Game Over, aber es gibt aktive Forschung an <a href="de.wikipedia.org/w/index.php?title=Post-Quante…;
</ul>
</li>
<li>
<p>Primitiven alleine machen noch kein vollständiges Kryptosystem</p>
<ul>
<li>die tollste Festplattenverschlüsselung hilft nicht, wenn ich das Passwort am Monitor kleben habe :)</li>
<li>besonders spannend: <a href="de.wikipedia.org/w/index.php?title=Seitenkanal…;
<li>Beispiel: je nach Bitfolge im Schlüssel dauert das Entschlüsseln unterschiedlich lang oder braucht unterschiedlich viel Energie oder erzeugt unterschiedlich viel Strahlung</li>
<li>Beispiel: Login mit Benutzername und Passwort sollte sich bei falschem Passwort genauso verhalten wie bei nicht vorhandenem Benutzerkonto</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>Vorschau</p>
<ul>
<li>nächstes Mal (STP042) was ganz anderes... aber dann!</li>
<li>STP043: Überblick über Klassen von Primitiven (Fokus auf das allgemeine Verhalten anstatt auf konkrete mathematische Konstruktion)</li>
<li>STP044: Starke Kryptografie ist kein Zufall... oder doch?</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>im Gespräch erwähnt</p>
<ul>
<li><a href="media.ccc.de/v/ds21-122-schlsseltechnologie-li… Live: Das Diffie-Hellman-Protokoll</a></li>
<li><a href="de.wikipedia.org/w/index.php?title=Kerckhoffs%…; Prinzip</a></li>
<li><a href="xkcd.com/538/">XKCD 538: Security</a></li>
<li><a href="pkg.go.dev/crypto/subtle">crypto/subtl…;
</ul>
</li>
</ul>