Kryptografie schützt Informationen mit mathematischen Verfahren und sichert ihre Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität – auch bei Speicherung oder Übertragung über nicht vertrauenswürdige Kanäle.
Wie Kryptografie funktioniert
Moderne Kryptografie baut auf wenigen Grundbausteinen auf:
- Symmetrische Verschlüsselung – derselbe geheime Schlüssel ver- und entschlüsselt Daten; AES (FIPS 197) und ChaCha20 sind die Standards.
- Public-Key-Kryptografie – ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel, genutzt für Schlüsselaustausch und digitale Signaturen (RSA, elliptische Kurven).
- Hashfunktionen – Einweg-Fingerabdrücke von Daten wie SHA-256, genutzt für Integritätsprüfungen und Passwortspeicherung.
- Message Authentication Codes und Zufallszahlengeneratoren – Nachweis, dass Daten von einem Schlüsselinhaber stammen, und Erzeugung unvorhersagbarer Schlüssel.
Protokolle kombinieren diese Bausteine: TLS sichert Websites, Signal sichert Messaging, Festplattenverschlüsselung schützt verlorene Laptops, und Code-Signaturen belegen die Herkunft von Software-Updates. Nach dem Kerckhoffs-Prinzip sind gute Algorithmen öffentlich, geheim ist nur der Schlüssel.
Warum Kryptografie wichtig ist
Kryptografie ist die Grundlage für Onlinebanking, Software-Updates, VPNs, Passwörter und Kryptowährungen. Die meisten realen Fehlschläge entstehen nicht durch gebrochene Mathematik, sondern durch Fehler bei Implementierung und Einsatz:
- Heartbleed (2014) – ein Bug in OpenSSL legte Serverspeicher offen, einschließlich privater Schlüssel;
- eine Debian-Änderung von 2008 schwächte den Zufallszahlengenerator von OpenSSL und erzeugte vorhersagbare Schlüssel;
- veraltete Algorithmen wie MD5, SHA-1, DES und RC4 halten sich in Altsystemen (CWE-327).
Quantencomputer bedrohen die heutigen Public-Key-Algorithmen; deshalb veröffentlichte das NIST 2024 die ersten Standards für Post-Quanten-Kryptografie (FIPS 203–205).
Best Practices
- Niemals eigene Algorithmen entwerfen; gut geprüfte Bibliotheken und Standardprotokolle verwenden.
- Veraltete Algorithmen ausmustern und Krypto-Agilität einplanen.
- Schlüssel ebenso sorgfältig schützen wie die Daten, die sie sichern.
