Symmetrische Verschlüsselung einfach erklärt

Die ursprüngliche, lesbare Nachricht heißt Klartext. Ihre verschlüsselte Form heißt Geheimtext. Ein Schlüssel ist eine Angabe, die zusammen mit der Regel des Verfahrens bestimmt, wie die Nachricht umgewandelt wird.

Bei der symmetrischen Verschlüsselung dient derselbe geheime Schlüssel zum Verschlüsseln und Entschlüsseln. Beide Nachrichtenpartner brauchen ihn, bevor sie die eigentliche Nachricht austauschen. Sie müssen ihn sicher vereinbaren und anschließend geheim halten.

Die Verfahrensregel und der Schlüssel sind unterschiedliche Dinge. Die Kenntnis der Regel ersetzt den benötigten Schlüssel nicht. Wer dagegen die Regel, den Geheimtext und den passenden Schlüssel kennt, kann die ursprüngliche Nachricht wiederherstellen.

Eine Verschiebechiffre ist eine Verschlüsselungsregel, bei der jeder Buchstabe um dieselbe Schrittzahl im Alphabet verschoben wird. Diese Schrittzahl ist der Schlüssel und bleibt für die ganze Nachricht gleich.

Für unsere Übungen verwenden wir die 26 Großbuchstaben in dieser Reihenfolge: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z. Umlaute, ß, Leerzeichen und Satzzeichen kommen in unseren Übungswörtern nicht vor.

Zum Verschlüsseln gehst du die vorgegebene Schrittzahl nach rechts, also in Richtung Z. Nach Z folgt wieder A. Zum Entschlüsseln gehst du mit derselben Schrittzahl nach links. Vor A kommt dabei Z. Du zählst die Schritte ab dem Ausgangsbuchstaben, ohne ihn mitzuzählen. Der Pfeil → bedeutet in unseren Zuordnungen „wird zu“.

Diese einfache Verschiebechiffre ist unsicher und dient hier als Lernbeispiel. Für echte vertrauliche Nachrichten ist sie ungeeignet.

Das Schlüsselverteilungsproblem besteht darin, den gemeinsamen geheimen Schlüssel sicher zwischen den Nachrichtenpartnern zu vereinbaren. Ein Mitleser darf ihn dabei nicht erfahren. Wird er offen zusammen mit dem Geheimtext verschickt, kann ein Mitleser mit Kenntnis der Verfahrensregel die Nachricht entschlüsseln. Gerade in großen, offenen Nutzergruppen ist die sichere Verteilung schwierig.

Ein Schlüsselpaar besteht aus zwei zusammengehörigen, verschiedenen Schlüsseln. Bei der Nachrichtenverschlüsselung dient der öffentliche Schlüssel zum Verschlüsseln. Er darf weitergegeben werden. Der private Schlüssel dient zum Entschlüsseln und bleibt beim Empfänger geheim. Diese Verfahrensart heißt asymmetrische Verschlüsselung: Zwei verschiedene Schlüssel übernehmen die beiden Aufgaben.

Hybrid bedeutet kombiniert. Beim hier beschriebenen hybriden Vorgehen verschlüsselt der Sender zunächst den gemeinsamen geheimen Schlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers. Der Empfänger erhält ihn mithilfe seines privaten Schlüssels zurück. Danach verwenden beide den gemeinsamen Schlüssel, um die eigentlichen Nachrichten symmetrisch zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.

Die Verbindung hat einen Grund: Symmetrische Verfahren können große Datenmengen, also viele gespeicherte oder übertragene Informationen, schnell verarbeiten. Verfahren mit Schlüsselpaar benötigen im Vergleich mehr Rechenarbeit. Deshalb schützt das Schlüsselpaar hier die Übertragung des gemeinsamen Schlüssels; das schnelle symmetrische Verfahren übernimmt anschließend die Nachrichten.

Eine wichtige Voraussetzung bleibt: Der verwendete öffentliche Schlüssel muss wirklich dem gewünschten Empfänger gehören. Dass ein Schlüssel öffentlich verfügbar ist oder ein Name danebensteht, beweist diese Zugehörigkeit nicht. Sie muss vor seiner Nutzung geklärt werden.