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Quantenkryptographie

Quantenkryptographie

Wie Verschlüsselung unknackbar wird

von Lucia Härer

Verschlüsselung ist unverzichtbar für unseren Alltag. Ob Online-Shopping oder Whatsapp-Diskussion, stets verlassen wir uns darauf, dass unsere Daten sicher sind und nicht abgehört werden. Doch auch moderne Verschlüsselungsverfahren können geknackt werden. Das ist sehr rechenintensiv, könnte aber durch den rasanten Fortschritt von Quantencomputern bald schnell und einfach möglich sein.

Stefan Richter arbeitet mit seinen Kollegen vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichtes in Erlangen an einer Lösung dieses Problems: Quantenkryptographie. Diese Technologie verspricht unknackbar zu sein, durch mathematische Beweise und physikalische Gesetze.

Nach einer Einführung in die Verschlüsselung wird im Interview mit Stefan die Frage behandelt, wie Quantenkryptographie funktioniert, was sie sicher macht und welche Entwicklungen die nächsten Jahre bringen werden.

 


Dauer in Minuten: 23:51

Veröffentlichungsdatum: 09.03.2020

 

Hast du das Zeug zum Code-Knacker? Bei 5:12 Min. stellt der Podcast die Aufgabe, einen Geheimtext zu entschlüsseln, der die Caesar-Verschlüsselung verwendet. Hier ist er:

Laxkehvd Ahefxl atmmx lmngwxgetgz nxuxk xbgx Ihksxeetglvatex zxuxnzm zxlxllxg, bg wxk xk xbg uxlhgwxkl nxuxekbxvaxgwxl vaxfblvaxl Xksxnzgbl uktnmx. Lxbg Dhiy ptk tny wbx Uknlm axktuzxlngdxg, ngw wxk etgzx, lvaftex Knxvdxg ptk lh zxdknxffm, wtll wbx Zxlmtem fxbgxl Ykxngwxl xbgxf lvaetgdxg Ohzxe fbm zktnxf Zxybxwxk ngw lvaptksxk Atnux zebva.

LINK setzen: Rätsel, Lösung und Glossar zum Podcast Quantenkryptographie

Sherlock Holmes hatte stundenlang über eine Porzellanschale gebeugt gesessen, in der er ein besonders übelriechendes chemisches Erzeugnis braute. Sein Kopf war auf die Brust herabgesunken, und der lange, schmale Rücken war so gekrümmt, dass die Gestalt meines Freundes einem schlanken Vogel mit grauem Gefieder und schwarzer Haube glich.

(Anfang aus der Sherlock Holmes Geschichte „Die tanzenden Männchen“ von A. C. Doyle)

Hier sind die wichtigsten Begriffe aus dem Podcast noch einmal kurz erklärt.

  • Asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren: Verschlüsselungs-Verfahren, bei dem verschiedene Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln zum Einsatz kommen.
  • Caesar-Verschlüsselung: Verschlüsselungs-Verfahren, bei dem ein um eine feste Anzahl Stellen verschobenes Alphabet verwendet wird. Bsp.: Bei einer Verschiebung um 3 wird aus jeden A ein D, jedem B ein E usw. So wird GEHEIM wird zu JHKHLP.
  • Enigma: Maschine zur Verschlüsselung von Nachrichten, die im Zweiten Weltkrieg von der Wehrmacht eingesetzt wurde und lange als sicher galt. Noch vor Kriegende wurde ihre Verschlüsselung jedoch unter maßgeblicher Beteiligung des Mathematikers Alan Turing geknackt, mit deutlichen Folgen für den weiteren Kriegsverlauf.
  • Heißer Draht: Telegraphische Verbindung zwischen Washington und New York zur Zeit des Kalten Krieges. Die Verbindung wurde mit dem One-Time-Pad Verfahren verschlüsselt.
  • Mathematisch beweisbar sicher: Eine mathematisch beweisbar sichere Kommunikation kann nicht abgehört werden, auch durch technologische Fortschritte der Zukunft nicht. Ihre Sicherheit ist ein unumstößlicher Fakt, genauso wie die Aussage „0 ist ungleich 1“. Dennoch können technische Schwachstellen dazu führen, dass Technologie, die auf mathematisch beweisbar sicheren Verfahren beruht, angreifbar ist.
  • One-Time-Pad: Einziges Verschlüsselungsverfahren, bei dem mathematisch bewiesen werden kann, dass es unknackbar ist. Entscheidende Nachteile in der Praxis sind, dass der Schlüssel mindestens so lang sein muss, wie die Nachricht selbst und dass jeder Schlüssel nur ein einziges Mal verwendet werden kann.
  • Primfaktorzerlegung: Zerlegung einer Zahl in ein Produkt aus Primzahlen, d.h. Zahlen die nur durch 1 und sich selbst teilbar sind. Bsp.: 6 = 2 * 3, 8 = 2 * 2 * 2.
  • Quantencomputer: Ein Computer, der sich Effekte der Quanten-Physik zunutze macht und deswegen bestimmte Berechnungen schneller und effizienter durchführen kann.
  • Quantenkryptographie/Quantenverschlüsselung: Synonyme Überbegriffe für die Nutzung von Effekten der Quantenphysik zur sicheren Kommunikation.
  • Quantenschlüsselverteilung: Überbegriff für mathematisch beweisbar sichere Verfahren zum Austausch eines Schlüssels zwischen zwei Parteien. Ist der Austausch erfolgt, können beide Parteien sicher kommunizieren, z.B. über das One-Time-Pad Verfahren.
  • RSA: Asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren, das auf dem mathematischen Problem der Primfaktorzerlegung basiert und viel genutzt wird, z.B. für die Verschlüsselung von E-Mails.
  • Schlüssel: Zeichensequenz, die das Ver- und/oder Entschlüsseln einer Nachricht erlaubt. Bsp.: Die Nachricht „123“ wird durch Addition des Schlüssels „321“ zu „444“. Die Nachricht kann entschlüsselt werden, in dem der Schlüssel „321“ wieder von „444“ abgezogen wird.
  • Verschlüsselungsverfahren: Mathematische Operation, die aus Nachricht und Schlüssel eine verschlüsselte Nachricht erzeugt. Im Beispiel des Glossar-Eintrags zu „Schlüssel“ ist diese Operation die Addition. Andere Operationen wären auch möglich, z.B. die Multiplikation.

 

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