Grundlagen der Computersicherheit und Kryptografie

1. Computersicherheit

Computersicherheit ist ein Weg, um ein ganzes Computersystem – bestehend aus Nutzern, Hardware, Software und Dateien – zu schützen.

2. Verschlüsselung

Verschlüsselung ist eine Methode, um eine Nachricht für Benutzer, die den Schlüssel nicht kennen, unverständlich zu machen. Dies sorgt für eine sichere Kommunikation innerhalb einer bestimmten Gruppe.

3. Manuelle Verschlüsselungsverfahren

• Skytale (Lykurg): Der Sender schreibt die Nachricht auf ein Band, das um einen Stab gewickelt ist. Das Band wird zu einer sinnlosen Buchstabenfolge. Der Empfänger benötigt einen Stab mit demselben Durchmesser, um die Nachricht lesen zu können.
• Polybius-Code: Jeder Buchstabe wird durch eine Kombination aus zwei Zahlen ersetzt, die auf seine Position in einer Matrix verweisen.
• Caesar-Verschlüsselung: Jeder Buchstabe wird im Alphabet um drei Positionen verschoben (A wird zu D, B zu E usw.).

4. Kryptografische Algorithmen

Kryptografische Algorithmen sind mathematische Transformationen, die eine klare Botschaft in eine verschlüsselte Nachricht umwandeln und umgekehrt.

5. Schwache vs. starke Verschlüsselung

• Schwache Verschlüsselung: Banaler Weg, um Informationen vor Laien zu verbergen (z. B. Kryptogramm-Spiele).
• Starke Verschlüsselung: Hohe Komplexität, die Informationen selbst unter intensiver Analyse durch Supercomputer schützt (z. B. PGP).

6. Formen der manuellen Verschlüsselung

• Prozess-Maschine: Die Kombination aus einer Tabelle und einer mechanischen Vorrichtung, mit der der Bediener verschlüsselte Nachrichten senden konnte.
• Netzwerknachricht: Nachrichten, die unter Verwendung komplexer Algorithmen verschlüsselt werden.

7. Steganografie

Steganografie bezeichnet das Verbergen geheimer Botschaften in anderen Medien. Praktische Beispiele sind digitale Wasserzeichen oder Fingerabdrücke.

8. Konzepte der Informationssicherheit

• Verfügbarkeit: Stellt sicher, dass Informationen zum gewünschten Zeitpunkt zugänglich sind.
• Integrität: Garantiert, dass der Inhalt der Nachricht nicht unbefugt verändert wurde.
• Zugriffskontrolle: Stellt sicher, dass nur autorisierte Personen auf den Inhalt zugreifen können.
• Authentizität: Gewährleistet die Identität des Absenders.
• Nichtabstreitbarkeit: Verhindert, dass das Senden oder Empfangen einer Nachricht geleugnet werden kann.
• Privatsphäre (Vertraulichkeit): Verhindert unbefugten Zugriff, sodass nur Sender und Empfänger den Inhalt kennen.

9. Der Begriff „Schlüssel“

Der Schlüssel ist der Code, der die Verschlüsselung und Entschlüsselung steuert. Er kann öffentlich oder privat sein.

10. Symmetrische vs. asymmetrische Verschlüsselung

• Symmetrische Algorithmen: Erfordern, dass der Schlüssel geheim gehalten wird und nur den Kommunikationspartnern bekannt ist.
• Asymmetrische Algorithmen: Ermöglichen die Veröffentlichung eines öffentlichen Schlüssels, während der private Schlüssel geheim bleibt.