Kryptographischer Algorithmus

Was ist ein kryptografischer Algorithmus?

Ein kryptografischer Algorithmus ist eine Reihe von mathematischen Regeln und Verfahren, die Daten in unleserlichen Text verschlüsseln. Er verwendet Verschlüsselung zur Transformation, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Parteien auf die Informationen zugreifen und sie entschlüsseln können.

Diese Algorithmen können Daten im Ruhezustand, während der Übertragung und während der Verarbeitung sichern. Ihre Wirksamkeit hängt von der Stärke und Geheimhaltung des Algorithmus ab. Viele Organisationen nutzen Verschlüsselungssoftware, um Daten mit kryptografischen Algorithmen in ein unverständliches Format zu verwandeln.

Unternehmen verwenden Verschlüsselung hauptsächlich, um Kommunikation und Datenbanken zu sichern. Sie schützt persönlich identifizierbare Informationen (PII), Daten der Zahlungsverkehrsindustrie (PCI) und andere geschützte Gesundheitsinformationen (PHI) vor Datenschutzverletzungen.

Klassen von kryptografischen Algorithmen

Diese Algorithmen werden in drei Klassen eingeteilt: Hash-Funktion, symmetrischer Schlüsselalgorithmus und asymmetrischer Schlüsselalgorithmus.

• Eine Hash-Funktion nimmt Daten und erzeugt eine Zeichenkette fester Länge, die für diese spezifischen Daten einzigartig ist. Eine geringfügige Änderung der Daten führt zu einem völlig anderen Hash. Diese einzigartigen Hash-Werte bewahren die Integrität und Authentizität der Daten. Sie bilden die Grundlage für verschiedene Sicherheitsdienste, einschließlich Nachrichtenauthentifizierung, digitale Signaturen und Schlüsselderivation.
• Symmetrischer Schlüsselalgorithmus, oder Geheimschlüsselalgorithmus, verwendet denselben kryptografischen Schlüssel für Verschlüsselung und Entschlüsselung. Sowohl der Absender als auch der Empfänger erhalten den Schlüssel. Verschlüsselungsstandards wie der Triple Data Encryption Standard (DES) und Twofish verwenden symmetrische Verschlüsselung.
• Asymmetrischer Schlüsselalgorithmus, oder Public-Key-Algorithmus, verwendet ein Schlüsselpaar: öffentlichen und privaten Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel ist allen bekannt, und der private Schlüssel ist exklusiv für den Besitzer des Schlüsselpaares. Obwohl diese Schlüssel mathematisch miteinander verbunden sind, kann der private Schlüssel nicht aus dem öffentlichen Schlüssel abgeleitet werden. Unternehmen verwenden dies, um digitale Signaturen zu berechnen und Identitäten zu verifizieren. Verschlüsselungsstandards wie der Diffie–Hellman-Schlüsselaustausch, Rivest, Shamir, Adleman (RSA) verwenden asymmetrische Schlüsselalgorithmen.

Vorteile von kryptografischen Algorithmen

Die Einführung eines kryptografischen Algorithmus bietet Unternehmen mehrere Vorteile, wie zum Beispiel:

• Datenschutz. Unbefugte Parteien können nicht auf sensible Informationen zugreifen, da kryptografische Algorithmen sie verschlüsseln. Die Daten werden ohne den richtigen Entschlüsselungsschlüssel praktisch unlesbar.
• Datenintegrität. Daten werden während der Speicherung oder Übertragung nicht unbefugt verändert.
• Nichtabstreitbarkeit. Kryptografische Algorithmen stellen sicher, dass der Absender oder Initiator den Austausch von Daten oder Nachrichten akzeptiert. Sie machen digitale Austausche rechtlich und halten die beteiligten Parteien verantwortlich.
• Authentifizierung. Diese Algorithmen verifizieren die Identität der beteiligten Parteien und ermöglichen sichere Kommunikation. Sie verhindern betrügerische Aktivitäten und bieten Vertrauen in digitale Interaktionen.
• Privatsphäre. Kryptografie stellt sicher, dass nur autorisierte Parteien auf die Informationen eines Unternehmens zugreifen können, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass ein Hacker vertrauliche Daten manipuliert.

Merkmale eines guten kryptografischen Algorithmus

Die Stärke der Verschlüsselung und Entschlüsselung variiert je nach Algorithmus, aber ein ausgezeichneter kryptografischer Algorithmus sollte die folgenden Eigenschaften haben.

• Der Aufwand für die Verschlüsselung ist direkt proportional zur Geheimhaltung. Der erforderliche Geheimhaltungsgrad bestimmt den angemessenen Aufwand für die Verschlüsselung oder Entschlüsselung. Es spart Geld beim Schutz von etwas von geringem Wert.

• Er sollte einfach sein. Die Schlüssel sollten leicht zu übertragen, zu speichern und zu merken sein. Der Algorithmus sollte die Arten von Klartext oder die Wahl der Schlüssel nicht einschränken.

• Die Implementierung sollte einfach sein. Halten Sie die Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsprozesse so einfach wie möglich.

• Verschlüsselungsfehler beeinträchtigen nicht die Informationen. Ein Fehler bei der Berechnung oder ein menschlicher Fehler sollte die Arbeit des restlichen Chiffriers nicht behindern.

• Die Größe des verschlüsselten Textes ist nicht größer als die ursprüngliche Nachricht. Langer verschlüsselter Text bedeutet mehr Speicherplatz und Zeit für die Kommunikation. Außerdem gibt längerer verschlüsselter Text mehr Daten preis, um Muster abzuleiten.

Anwendungen von kryptografischen Algorithmen

Kryptografische Algorithmen werden in alltäglichen digitalen Erfahrungen weit verbreitet eingesetzt. Blockchains verlassen sich darauf. Weitere verschiedene Anwendungen umfassen:

• Kryptowährungen. Digitale Währungen wie Bitcoin und Ethereum verlassen sich auf kryptografische Algorithmen für Transaktionssicherheit und Privatsphäre. Die Blockchain-Technologie verwendet Kryptografie, um Transaktionen zu sichern und Vertrauen in einer dezentralen Umgebung aufzubauen.
• E-Commerce. Online-Shops verschlüsseln die Transaktionen der Käufer und schützen sie vor unbefugten Änderungen mit kryptografischen Algorithmen.
• Computersicherheit für Passwörter. Wenn jemand ein Passwort für ein Online-Konto erstellt, verschlüsseln oder hashen kryptografische Algorithmen es, um es vor unzulässigem Zugriff zu schützen. Beim Einloggen wird das Passwort gehasht und mit dem gespeicherten Hash-Wert verglichen.
• Militärische Operationen. Kryptografische Algorithmen verschlüsseln militärische Kommunikation und verhindern deren Abfangen.
• Digitale Signaturen. Kryptografische Algorithmen erstellen digitale Signaturen, die helfen, die Quelle und Authentizität digitaler Dokumente zu verifizieren. Diese Signaturen sind manipulationssicher und fügen Transaktionen eine Sicherheitsebene hinzu.
• Sichere Daten- und Backup-Speicherung. Verschlüsselung schützt große Datenmengen im Ruhezustand und während der Übertragung. Die meisten modernen Cloud-Lösungen verwenden Kryptografie, um Daten auf sicheren Backup-Laufwerken zu verschlüsseln.
• Web-Sicherheit. Kryptografische Algorithmen fördern sichere Kommunikation im Internet. Das Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS) verschlüsselt Daten während der Übertragung und stellt sicher, dass der Austausch sensibler Informationen sicher ist.
• E-Mail-Sicherheit. Unter Verwendung kryptografischer Algorithmen setzen die meisten Organisationen Dateiverschlüsselung ein, um E-Mail-Kommunikation zu schützen, insbesondere sensible Gespräche und Anhänge. Verschlüsselungstechnologien wie Secure Multipurpose Internet Mail Extensions (S/MIME) und Pretty Good Privacy (PGP/MIME) gewährleisten, dass die über die Unternehmensdomäne gesendeten E-Mails privat und sicher bleiben.

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