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Wenn du einer Freundin eine private Nachricht schickst, soll nicht jeder sie unterwegs lesen können. Auch dein Handy speichert Fotos und Passwörter, die geschützt werden sollen. Verschlüsselung hilft dabei, digitale Informationen geheim zu halten.
Was beim Verschlüsseln passiert
- Du erklärst den Weg von einer lesbaren Nachricht zu einer geschützten Nachricht.
- Du unterscheidest symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung.
- Du erkennst, warum Schlüssel sorgfältig geschützt werden müssen.
Eine Nachricht kann zunächst ganz normal lesbar sein. Diese ursprüngliche, lesbare Information heißt Klartext. Das kann ein Chat, ein Foto oder eine Datei sein.
Bei der Verschlüsselung wird Klartext mit einem Verfahren und einem Schlüssel so verändert, dass Unbefugte ihn nicht verstehen können. Das Ergebnis heißt Geheimtext. Mit dem passenden Schlüssel lässt sich der Geheimtext wieder lesbar machen. Dieser Rückweg heißt Entschlüsselung.
Lea schreibt: „Treffen nach der Schule“.
Mit Verschlüsselung wird daraus eine unlesbare Datenfolge. Nur Leas Freundin kann sie mit dem passenden Schlüssel wieder lesen.
Verschlüsselung macht aus Klartext Geheimtext. Entschlüsselung macht aus Geheimtext wieder Klartext.
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Der Schlüssel entscheidet
Ein Schlüssel ist eine geheime digitale Information. Er steuert, wie Daten verschlüsselt oder entschlüsselt werden. Er ist nicht unbedingt ein normales Wort: Oft erzeugt ein Programm eine lange Folge aus Zeichen und Zahlen.
Stell dir einen Schlüssel wie den Schlüssel zu einem Spind vor. Der Spind ist sichtbar, aber ohne passenden Schlüssel kommt niemand an den Inhalt.
Mika verschlüsselt eine Datei mit einem geheimen Schlüssel. Er schickt die verschlüsselte Datei an Noor. Nur wenn Noor den passenden Schlüssel besitzt, kann sie die Datei wieder öffnen.
Ein leicht zu erratendes Passwort schützt schlecht. Auch ein gut gewählter Schlüssel hilft nicht mehr, wenn er weitergegeben oder gestohlen wird.
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Ein einfaches Beispiel mit Buchstaben
Zum Lernen hilft eine alte Methode: die Caesar-Verschlüsselung. Dabei wird jeder Buchstabe im Alphabet um gleich viele Stellen verschoben. Die Anzahl der Stellen ist der Schlüssel.
Bei einer Verschiebung um drei wird aus A ein D, aus B ein E und aus Z ein C. Am Ende des Alphabets beginnt man wieder vorn.
Klartext: HALLO
Verschiebung um drei Stellen: KDOOR
Um den Text wieder zu lesen, verschiebst du jeden Buchstaben drei Stellen zurück.
Diese Methode zeigt das Grundprinzip gut. Für echte Geheimnisse ist sie aber viel zu schwach, denn es gibt nur wenige mögliche Verschiebungen. Ein Computer kann sie schnell alle ausprobieren.
Ein Verfahren ist nicht sicher, nur weil sein Ablauf geheim bleibt. Moderne Verschlüsselung darf bekannt sein. Entscheidend ist, dass der geheime Schlüssel nicht bekannt wird.
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Symmetrisch: ein gemeinsamer Schlüssel
Bei der symmetrischen Verschlüsselung verwenden beide Seiten denselben geheimen Schlüssel. Mit ihm wird verschlüsselt und wieder entschlüsselt.
Das ist schnell und eignet sich gut für große Datenmengen. Das Problem liegt am Anfang: Beide Personen müssen den gemeinsamen Schlüssel sicher austauschen. Wird er unterwegs abgefangen, ist die Verschlüsselung nicht mehr geheim.
Ein Tablet und ein Laptop kennen beide denselben geheimen Schlüssel. Das Tablet verschlüsselt ein Foto mit diesem Schlüssel. Der Laptop entschlüsselt das Foto mit genau demselben Schlüssel.
Symmetrisch bedeutet: ein gemeinsamer geheimer Schlüssel für beide Richtungen.
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Asymmetrisch: ein öffentliches und ein geheimes Teil
Bei der asymmetrischen Verschlüsselung gibt es ein Schlüsselpaar. Es besteht aus einem öffentlichen Schlüssel und einem privaten Schlüssel.
Der öffentliche Schlüssel darf verteilt werden. Andere können damit eine Nachricht für dich verschlüsseln. Der private Schlüssel bleibt nur bei dir. Mit ihm kannst du die Nachricht entschlüsseln.
Stell dir einen Briefkasten vor: Jeder darf einen Brief hineinwerfen. Öffnen und herausnehmen kann ihn aber nur die Person mit dem passenden Schlüssel.
Noor veröffentlicht ihren öffentlichen Schlüssel. Mika verschlüsselt eine Nachricht damit und schickt sie an Noor. Nur Noors privater Schlüssel kann diese Nachricht wieder lesbar machen.
Asymmetrische Verfahren brauchen mehr Rechenzeit. Deshalb werden beide Arten oft kombiniert. Die asymmetrische Verschlüsselung schützt den Austausch eines kurzen gemeinsamen Schlüssels. Danach verschlüsselt die schnelle symmetrische Methode die eigentlichen Daten. Diese Kombination heißt hybride Verschlüsselung.
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Verschlüsselung im Alltag
Vertraulichkeit bedeutet, dass nur berechtigte Personen den Inhalt von Daten sehen dürfen. Verschlüsselung unterstützt diese Vertraulichkeit, kann aber nicht jedes Sicherheitsproblem allein lösen.
Wenn eine Website mit HTTPS beginnt, ist die Verbindung zwischen deinem Browser und dem Webserver verschlüsselt. Das schützt Daten wie ein eingegebenes Passwort auf ihrem Weg zu diesem Server. Es sagt aber nicht automatisch, wie vertrauenswürdig die Website ist oder was sie mit deinen Daten tut.
Bei der Ende-zu-Ende-Verschlüsselung verschlüsselt das Gerät des Absenders eine Nachricht. Entschlüsseln kann sie erst auf dem Gerät des vorgesehenen Empfängers. Dazwischen liegende Server sollen den Inhalt nicht lesen können.
Du schreibst einer Freundin in einem Messenger mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Die Nachricht wird auf deinem Handy geschützt und erst auf ihrem Handy wieder lesbar.
Verschlüsselung schützt Inhalte nur dann gut, wenn auch Geräte und Schlüssel geschützt bleiben.
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Zusammenfassung
Verschlüsselung verwandelt lesbare Daten in Geheimtext und schützt so die Vertraulichkeit. Der passende Schlüssel macht die Daten wieder lesbar. Bei symmetrischer Verschlüsselung teilen sich beide Seiten einen geheimen Schlüssel. Bei asymmetrischer Verschlüsselung gibt es einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel. Moderne Systeme kombinieren häufig beide Verfahren, damit Daten sicher und schnell übertragen werden können.