Kryptoanalyse

Einführung

Die Kryptoanalyse bezeichnet Methoden und Techniken, um Informationen aus verschlüsselten Texten zu gewinnen. Diese Informationen können sowohl der verwendete Schlüssel als auch der Originaltext sein. Kryptoanalyse ist damit das „Gegenstück“ zur Kryptographie.

In der Kryptologie haben die Begriffe „Entzifferung“ und „Entschlüsselung“ unterschiedliche Bedeutung: Als (befugte) Entschlüsselung bezeichnet man das Verfahren, mit Hilfe des bekannten Schlüssels den Geheimtext wieder in den Klartext zurückzuverwandeln und so die Nachricht lesen zu können. Die (unbefugte) Entzifferung hingegen ist die Kunst, dem Geheimtext ohne Kenntnis des Schlüssels die Nachricht zu entringen. Statt des Verbs entziffern wird in der Kryptanalyse auch der Ausdruck „brechen“ oder umgangssprachlich auch „knacken“ verwendet.

Methoden

Ein wichtiger Ansatz der Kryptoanalyse ist es, alle verfügbaren Informationen über das untersuchte Verfahren, seine Parameter und die geschützten Daten in die Analyse miteinzubeziehen. Diese Informationen können öffentlich sein, plausiblen Vermutungen entstammen oder gezielt in Erfahrung gebracht werden.

Klassische Verschlüsselungsverfahren sind meist durch die Statistik angreifbar. Mit ihr wird die Häufigkeit bestimmter Zeichen und Zeichenfolgen bestimmt. Mit dem Wissen über die Gesetzmäßigkeiten einer Sprache können Buchstaben und Wörter zugeordnet werden und der Klartext rekonstruiert werden. Bekannte Verfahren sind das der Kasiski-Test oder der Koinzedenzindex.

Ein heutiger Computer kann etwa 10 Millionen Schlüssel pro Sekunde prüfen. Durch verteilte Systeme wie das von distributed.net sind sogar weit über 100 Milliarden Überprüfungen möglich. Damit sind klassische Verschlüsselungsverfahren im Zeitalter der digitalen Informationsverarbeitung durch einfaches Ausprobieren (Brute-Force) leicht zu knacken.

In modernen Verschlüsselungsverfahren spielen statistische Verfahren kaum noch eine Rolle. Seitdem Computer durch ihre Geschwindigkeit und Präzision die statistischen Bindungen in einem verschlüsselten Text auf fast Null reduzieren, müssen neue Analysetechniken verwendet werden, den Verschlüsselungsalgorithmus aufzudecken, eine Schwachstelle im Algorithmus auszunutzen (wie auch schon die Statistik Schwachstellen nutzte) und den Schlüssel zu rekonstruieren, mit dem die Nachricht verschlüsselt wurde. Dazu werden häufig komplizierte mathematische Theorien und Verfahren angewendet, z. B. aus der Algebra oder der Stochastik.

Nachfolgend eine Auswahl vom Angriffs- und Analysemethoden:

• Brute-Force-Methode: Alle möglichen Schlüssel werden nacheinander durchprobiert.

• Wörterbuchangriff: Alle Schlüssel aus speziell zu diesem Zweck angefertigten Passwortsammlungen werden nacheinander durchprobiert.

• Seitenkanalattacke: Der Angreifer versucht, außer dem Klartext, dem Chiffrat oder dem Schlüssel zunächst auch andere Daten zu erfassen und daraus Informationen über den verwendeten Algorithmus und Schlüssel zu gewinnen. Hierfür kommen zum Beispiel in Frage: die Dauer der Verschlüsselung (Timing Attack), der zeitliche Verlauf des Stromverbrauchs eines Chips (Simple/Differential Power Analysis).

• Man-in-the-middle-Angriff: Der Angreifer befindet sich zwischen zwei Kommunikationspartnern und kann alle Nachrichten mithören und sogar verändern oder neue Nachrichten einfügen.