Blockchiffre

Blockchiffre – Verschlüsselung in festen Datenblöcken

Eine Blockchiffre ist ein kryptografischer Algorithmus, der Daten in festen, gleich großen Blöcken verschlüsselt. Im Gegensatz zu Stromchiffren, die Daten bitweise oder byteweise verarbeiten, arbeitet eine Blockchiffre immer mit einer festen Blockgröße (z. B. 64 oder 128 Bit) und verschlüsselt diese Datenblöcke unabhängig voneinander oder in einer festgelegten Abhängigkeit.

Wie funktioniert eine Blockchiffre?

Eine Blockchiffre funktioniert in mehreren Schritten:

1. Aufteilung der Daten: Die zu verschlüsselnden Daten werden in gleich große Blöcke unterteilt. Falls die Daten nicht die Blockgröße erreichen, wird der letzte Block mit einem Padding (Auffüllung) ergänzt.
2. Schlüsselanwendung: Jeder Block wird mithilfe eines geheimen Schlüssels und eines Verschlüsselungsalgorithmus in einen verschlüsselten Block umgewandelt.
3. Verschlüsselungsmodus: Je nach Modus werden die Datenblöcke unabhängig oder abhängig voneinander verschlüsselt, z. B. durch Verknüpfung mit vorherigen Blöcken.

Typische Verschlüsselungsmodi für Blockchiffren

Blockchiffren können mit verschiedenen Modi verwendet werden, die unterschiedliche Sicherheits- und Funktionsmerkmale bieten:

• ECB (Electronic Codebook): Jeder Block wird unabhängig verschlüsselt. Einfach, aber anfällig für Mustererkennung.
• CBC (Cipher Block Chaining): Jeder Block wird mit dem vorherigen Block verknüpft, was Mustererkennung erschwert.
• CFB (Cipher Feedback): Ermöglicht die Verschlüsselung von Daten in kleineren Einheiten als der Blockgröße.
• OFB (Output Feedback): Verwendet einen Stream-ähnlichen Modus und bietet eine konsistente Ausgabe unabhängig von Eingabefehlern.
• GCM (Galois/Counter Mode): Bietet Authentifizierung und Datenintegrität neben der Verschlüsselung.

Beispiele für Blockchiffren

• AES (Advanced Encryption Standard): Eine weit verbreitete und sichere Blockchiffre mit Blockgrößen von 128 Bit.
• DES (Data Encryption Standard): Ein älterer Standard mit einer Blockgröße von 64 Bit, der inzwischen als unsicher gilt.
• 3DES (Triple DES): Eine Erweiterung von DES, bei der jeder Block dreifach verschlüsselt wird.
• Blowfish: Eine schnelle Blockchiffre mit variabler Blockgröße, häufig in Anwendungen wie VPNs genutzt.

Vorteile von Blockchiffren

• Sicherheit: Bietet starke Verschlüsselung, insbesondere bei Verwendung moderner Algorithmen wie AES.
• Flexibilität: Verschiedene Modi ermöglichen Anpassung an spezifische Anforderungen.
• Standardisierung: Blockchiffren wie AES sind in vielen Protokollen (z. B. TLS, IPsec) integriert.

Herausforderungen von Blockchiffren

• Padding: Wenn die Eingabedaten nicht genau zur Blockgröße passen, wird Padding benötigt, was zu zusätzlichen Daten führen kann.
• Modusabhängigkeit: Unsichere Modi wie ECB können anfällig für Mustererkennung sein und die Sicherheit beeinträchtigen.
• Performance: Die Verarbeitung in Blöcken kann in bestimmten Anwendungen langsamer sein als Streamchiffren.

Bedeutung von Blockchiffren

Blockchiffren sind ein zentraler Bestandteil der modernen Kryptografie und werden in vielen Anwendungen und Protokollen verwendet, um Daten sicher zu verschlüsseln. Mit der richtigen Auswahl von Algorithmen und Modi bieten Blockchiffren hohe Sicherheit und Verlässlichkeit, was sie unverzichtbar für den Schutz sensibler Informationen macht.

Alle Angaben ohne Gewähr.