Von der Schwierigkeit, sichere Kryptosysteme zu entwerfen

Zusammenfassung

Informationstechnische Systeme werden zur Unterstützung von Geschäftsvorgängen in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Im aufkommenden Informationszeitalter werden dabei nicht nur Briefe, Bestellungen, Auftragsbestätigungen, Rechnungen und Mahnungen elektronisch erstellt, gespeichert und über weltweite Netze übertragen. Selbst komplette Geschäftsvorgänge werden elektronisch abgewickelt, dabei sind Electronic Banking, Electronic Commerce und moderne Internetanwendungen Bereiche, die besondere Sicherheitsanforderungen stellen. Neben der Vertraulichkeit von gespeicherten und übertragenen Informationen, der Integrität und Authentizität von Daten sowie der Authentizität der Kommunikationspartner, gewinnt dabei der Aspekt der Verbindlichkeit zunehmend an Bedeutung. Die geforderte Sicherheit kann dabei nicht ohne den Einsatz kryptographischer Basismechanismen erreicht werden. Hierzu ist es allerdings erforderlich, daß die verwendeten Mechanismen das notwendige Sicherheitsniveau erreichen. Im vorliegenden Beitrag werden unterschiedliche Sicherheitsmechanismen betrachtet. Dabei wird das Anwendungsspektrum moderner Kryptologie aufgezeigt, und es wird dargestellt, daß beim Entwurf von Kryptosystemen entscheidende Schwachstellen entstehen können.

Die behandelten Probleme wurden im Rahmen aktueller Forschung beleuchtet und als einprägsame Beispiele in Lehrveranstaltungen behandelt. Die Auswahl der Themen steht hier natürlich auch in einem engen Zusammenhang zu meinem akademischen Lehrer, Professor Dr. Walter Oberschelp. So kann ich mich noch gut an Lehrveranstaltungen erinnern, in denen Verbindungs- bzw. Sortiernetzwerke behandelt wurden. Die seinerzeit betrachteten Nuancen haben letztendlich auch die hier angeführten Untersuchungen beeinflußt. Zunächst werden Basismechanismen der Kryptologie und ihre Wirkungsweise dargestellt. Neben der symmetrischen Kryptologie, die im wesentlichen die Ver- und Entschlüsselung von Daten behandelt, werden auch die Konzepte moderner kryptographischer Techniken erläutert. Bei der Betrachtung asymmetrischer Kryptologie wird insbesondere auf das Konzept digitaler Signaturen eingegangen. An Beispielen werden Probleme aufgezeigt, die im praktischen Einsatz ein Sicherheitsrisiko darstellen, da sie markante Sicherheitsmängel aufweisen. Es werden selbstmodifizierende Verbindungsnetzwerke betrachtet, die prinzipiell als Ver- und Entschlüsselungssystem, als Pseudozufallsgenerator und als kryptographische Hashfunktion eingesetzt werden können. Die Untersuchungen zeigen aber markante Schwachstellen auf. Zudem werden digitale Signaturen auf der Basis des diskreten Logarithmusproblems betrachtet, bei denen Methoden der elementaren Zahlentheorie zur Anwendung kommen. Es zeigt sich, daß selbst nach mehrjähriger weltweiter Forschung elementare Schwachstellen möglicherweise erst dann entdeckt werden, wenn die entwickelten Verfahren tatsächlich in der Praxis eingesetzt werden sollen.