Sicherheitsziele
Wozu brauchen wir Kryptographie?â
Bei der Entwicklung und Verwendung kryptographischer Verfahren verfolgen wir vier primÀre Sicherheitsziele:
| Ziel | Bedeutung |
|---|---|
| Vertraulichkeit | Eine Nachricht soll nur von den vorgesehenen EmpfÀngern gelesen und verstanden werden können. |
| IntegritÀt | Eine Nachricht soll auf dem Weg von der Sender:in zur EmpfÀnger:in nicht von Drittpersonen manipuliert werden können. |
| AuthentizitĂ€t | Die EmpfĂ€nger:in soll ĂŒberprĂŒfen können, ob eine Nachricht wirklich von der angegebenen Sender:in stammt. |
| Verbindlichkeit | Die Sender:in soll nachtrÀglich nicht bestreiten können, dass eine bestimmte Nachricht tatsÀchlich von ihr stammt. |
Beispiele aus dem Alltagâ
Wie Sie an diesen Beispielen erkennen werden, sind nicht in jedem Fall alle vier Sicherheitsziele gleich wichtig. Das gilt nicht nur fĂŒr Situationen im Alltag, sondern auch fĂŒr die Verwendung kryptographischer Mittel in der Informatik.
Geheimsprachenâ
Haben Sie mit Ihren Freundinnen und Freunden frĂŒher auch eine eigene Geheimsprache erfunden, oder eine Sprache wie đ GrĂŒfnisch verwendet? Was war da wohl Ihr Ziel? Vermutlich wollten Sie geheime GesprĂ€che fĂŒhren oder "Zetteli" austauschen können, ohne dass jemand versteht, worĂŒber Sie sprechen. Das oberste Ziel war also die Vertraulichkeit.
AuthentizitĂ€t, IntegritĂ€t und Verbindlichkeit spielen in mĂŒndlichen GesprĂ€chen in der Regel keine grosse Rolle, da der Sender (Sprecher) und EmpfĂ€nger (Zuhörer) einander ja sehen und direkt miteinander sprechen. Etwas anders sieht es bei den "Zetteli" aus: Wenn Sie diese nicht direkt ĂŒbergeben, sondern ĂŒber Drittpersonen weitergeben lassen, dann könnten diese Drittpersonen theoretisch auch etwas am Inhalt verĂ€ndern oder hinzufĂŒgen. In dem Fall wĂ€re die IntegritĂ€t verletzt. Gleichermassen könnte Ihnen jemand ein selbstgeschriebenes "Zetteli" ĂŒberreichen, und dabei behaupten, dass es von Ihrem besten Freund oder Ihrer besten Freundin stammt. Dann wĂ€re die AuthentizitĂ€t verletzt. Beides ist jedoch nur möglich, wenn diese Drittperson Ihre Geheimsprache verstehen und sprechen kann. Dasselbe gilt fĂŒr die Verbindlichkeit: Ihr Freund oder Ihre Freundin könnte behaupten, dass das "Zetteli" von einer Drittperson stammt. Dazu mĂŒsste diese Drittperson jedoch auch wieder Ihre Geheimsprache verstehen und sprechen können.
BestĂ€tigung fĂŒr das Lagerâ
Wenn Sie mit der Schule in ein Lager fahren, mĂŒssen Ihre Eltern womöglich vorher eine BestĂ€tigung unterschreiben, in der steht, dass Sie sich an die Regeln halten und die Eltern die Kosten fĂŒr das Lager bezahlen werden. Hierbei ist die Verbindlichkeit das wichtigste Ziel. Mit der Unterschrift sagen Ihre Eltern, dass sie mit dem Inhalt des unterschriebenen Dokuments einverstanden sind. Durch die Unterschrift können sie diese Aussage spĂ€ter nicht mehr bestreiten.
Weil man die Unterschrift (mindestens idealerweise) eindeutig einer bestimmten Person zuordnen kann, decken wir damit auch gleich das Ziel der AuthentizitĂ€t ab: Ihre Lehrperson kann ĂŒberprĂŒfen, ob das Dokument wirklich von Ihren Eltern (und nicht zum Beispiel von Ihnen selbst) unterschrieben wurde.
Mehr oder weniger abgedeckt ist auch das Ziel der IntegritĂ€t: GrundsĂ€tzlich könnten Sie das Dokument unterschreiben lassen und den Inhalt anschliessend mit einem Tipp-Ex noch etwas "ĂŒberarbeiten". Weil solche und Ă€hnliche (zum Beispiel digitale) VerĂ€nderungsversuche jedoch vermutlich auffallen wĂŒrden, können wir dieses Ziel mindestens zum Teil als erreicht ansehen.
Nicht abgedeckt ist hier sicherlich das Ziel der Vertraulichkeit: Das Dokument ist weder verschlĂŒsselt noch irgendwie so verpackt, dass es niemand ausser Ihren Eltern lesen kann. Das ist in diesem Fall jedoch auch kein Problem, da der Inhalt dieser Nachricht nicht geheim ist und auch Sie als SchĂŒler:in ĂŒber den Inhalt informiert sein sollen.
Die Frage des Misstrauensâ
Die Kryptologie ist die Lehre des Verborgenen. Die hier diskutierten Sicherheitsziele zeichnen aber noch ein weiteres Bild: Sie ist auch die Lehre des Misstrauens. Doch wer misstraut eigentlich wem?
| Ziel | Wer... | ...misstraut wem? |
|---|---|---|
| Vertraulichkeit | Sender:in und EmpfÀnger:in | Drittpersonen |
| IntegritÀt | Sender:in und EmpfÀnger:in, Sender:in | Drittpersonen, EmpfÀnger:in |
| AuthentizitÀt | EmpfÀnger:in | Drittpersonen |
| Verbindlichkeit | EmpfÀnger:in | Sender:in |
Bei der Frage der Vertraulichkeit ist die Sachlage klar: Wenn eine Nachricht nur fĂŒr die EmpfĂ€nger:in bestimmt ist, dann misstrauen Sender:in und EmpfĂ€nger:in allen Drittpersonen, die die Nachricht ebenfalls lesen könnten. Das ist beispielsweise immer dann der Fall, wenn wir irgendwelche persönlichen Informationen versenden: Denken Sie etwa an die Nachrichten, die Sie Ihrer besten Freundin oder Ihrem besten Freund per WhatsApp senden.
Etwas mehrdeutiger ist die Lage bei der IntegritĂ€t. Einerseits befĂŒrchten auch hier die Sender:in und die EmpfĂ€nger:in, dass Drittpersonen unterwegs etwas an der Nachricht verĂ€ndern könnten - möglicherweise auch völlig unabsichtlich. Sie erinnern sich bestimmt an das đ Telefonspiel (auch Stille Post genannt) aus Ihrer Kindheit, und wissen, wie schnell sich dabei die ĂŒbertragene Information verĂ€ndert. Andererseits misstraut hier teilweise auch die Sender:in der EmpfĂ€nger:in. Schliesslich könnte auch die EmpfĂ€nger:in etwas an der Nachricht verĂ€ndern und die Sender:in anschliessend auf dieser gefĂ€lschten Aussage behaften wollen.
Die Ziele der AuthentizitĂ€t und Verbindlichkeit gehen beide von einem Misstrauen seitens der EmpfĂ€nger:in aus. Bei der AuthentizitĂ€t befĂŒrchtet die EmpfĂ€nger:in, dass sich Drittpersonen mit betrĂŒgerischen Absichten als eine andere, vertrauenswĂŒrdige Sender:in ausgeben könnten. BetrĂŒgende behaupten beispielsweise oft, eine bekannte Persönlichkeit wie Mark Zuckerberg oder Elon Musk zu sein, oder fĂŒr eine vertrauenswĂŒrdige Institution wie Microsoft, die Polizei oder die Post zu arbeiten.
Bei der Verbindlichkeit misstraut die EmpfĂ€nger:in hingegen keinen Drittpersonen, sondern der Sender:in selbst: Sie befĂŒrchtet, dass diese ihre Aussagen nachtrĂ€glich bestreiten könnte. Stellen Sie sich vor, Ihre Vorgesetzte verspricht Ihnen mĂŒndlich eine Gehaltserhöhung. Auf der nĂ€chsten Gehaltsabrechnung sehen Sie aber, dass sich der Betrag nicht verĂ€ndert hat. Ihre Vorgesetzte könnte nun problemlos behaupten, dass sie nie etwas von einer Gehaltserhöhung gesagt habe.
Es liegt nahe, dass die Massnahmen zur Erreichung von AuthentizitĂ€t und Verbindlichkeit oft sehr eng miteinander verwandt sind. Wenn eine EmpfĂ€nger:in prĂŒfen kann, dass eine Nachricht tatsĂ€chlich von einer bestimmten Sender:in stammt (AuthentizitĂ€t), dann kann diese Sender:in in der Regel auch nicht mehr bestreiten, dass der diese Nachricht gesendet hat (Verbindlichkeit).
Umgekehrt kann die EmpfÀnger:in eine Sender:in auch nur dann wirklich auf einer Aussage behaften (Verbindlichkeit), wenn sie sicherstellen kann, dass die Nachricht tatsÀchlich von dieser Sender:in stammt (AuthentizitÀt).
Diese Wechselwirkung gilt jedoch nur dann, wenn auch das Ziel der IntegritÀt erreicht ist. Andernfalls kann sich die Sender:in immer darauf berufen, dass die Nachricht unterwegs oder von der EmpfÀnger:in manipuliert wurde.
Wieso ist das Thema des Misstrauens in der Informatik und der Informationswissenschaft so wichtig, dass sich daraus ein eigenstÀndiger Wissenschaftszweig ergeben hat? Diskutieren Sie!
Aufgabenâ
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Beim Beispiel der Geheimsprache unter Freund:innen ist das oberste Sicherheitsziel die Vertraulichkeit.