Blockchiffren sind eine Art von kryptographischen Algorithmen, die in vielen Sicherheitsanwendungen verwendet werden. Sie werden zur Ver- und Entschlüsselung von Daten verwendet, d. h. zur Umwandlung von Klartext in Geheimtext und umgekehrt. Blockchiffren verwenden einen symmetrischen Schlüssel, d. h. derselbe Schlüssel wird zum Ver- und Entschlüsseln von Daten verwendet. Die Daten werden in festen Klartextblöcken verschlüsselt, die dann mit demselben symmetrischen Schlüssel entschlüsselt werden.
Eine Blockchiffre ist eine Art symmetrischer Schlüsselalgorithmus, der eine Klartextfolge fester Länge als Eingabe und einen Schlüssel annimmt und dann eine Chiffretextfolge fester Länge als Ausgabe erzeugt. Blockchiffren sind umkehrbar, d. h. der Chiffriertext kann mit demselben Schlüssel entschlüsselt werden, mit dem er verschlüsselt wurde. Die Größe der Datenblöcke, die verschlüsselt und entschlüsselt werden, kann variieren, die gängigste Blockgröße ist jedoch 64 Bit.
Es gibt zwei Hauptarten von Blockchiffren: Stromchiffren und Blockchiffren. Stromchiffren verarbeiten jeweils ein Bit der Daten, während Blockchiffren mit einem Datenblock fester Größe arbeiten. Blockchiffren werden ebenfalls in zwei Unterkategorien unterteilt: Ein-Block-Chiffren und Mehr-Block-Chiffren. Einzelblockchiffren verschlüsseln und entschlüsseln jeweils einen Datenblock, während Mehrfachblockchiffren mehrere Datenblöcke gleichzeitig verschlüsseln und entschlüsseln.
Blockchiffren verwenden verschiedene Betriebsarten, um die Sicherheit der verschlüsselten Daten zu erhöhen. Zu diesen Modi gehören Electronic CodeBook (ECB), Cipher Block Chaining (CBC), Cipher Feedback (CFB), Output Feedback (OFB) und Counter Mode (CTR). Jeder dieser Betriebsmodi bietet unterschiedliche Sicherheitsstufen und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.
Blockchiffren sind so konzipiert, dass sie sicher und resistent gegen Kryptoanalyse sind. Sie verwenden kryptographische Primitive wie Substitution, Transposition und Diffusion, um sie schwer zu knacken. Blockchiffren sind außerdem so konzipiert, dass sie Brute-Force-Angriffen widerstehen, bei denen alle möglichen Schlüsselkombinationen ausprobiert werden, um den Chiffretext zu entschlüsseln.
Kryptografische Primitive sind mathematische Operationen, die zur Ver- und Entschlüsselung von Daten verwendet werden. Die in Blockchiffren am häufigsten verwendeten kryptografischen Primitive sind Substitution, Transposition und Diffusion. Bei der Substitution werden Klartextzeichen durch Chiffretextzeichen ersetzt, bei der Transposition wird die Reihenfolge der Klartextzeichen geändert und bei der Diffusion werden die Klartextzeichen im Chiffretext verteilt.
Die bekanntesten Blockchiffrieralgorithmen sind Data Encryption Standard (DES), Advanced Encryption Standard (AES), Triple DES (3DES) und Blowfish. DES ist eine 64-Bit-Blockchiffre, AES ist eine 128-Bit-Blockchiffre, 3DES ist eine 168-Bit-Blockchiffre und Blowfish ist eine Blockchiffre mit variabler Länge. Jeder dieser Algorithmen hat unterschiedliche Sicherheitsstufen und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.
Blockchiffren werden in vielen Sicherheitsanwendungen eingesetzt, darunter Datenverschlüsselung, sichere Kommunikation, digitale Signaturen und Authentifizierung. Sie kommen auch in sicheren Speichersystemen wie Festplatten und USB-Laufwerken zum Einsatz und werden verwendet, um sensible Daten vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Blockchiffren werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, z. B. im Bankwesen, im Gesundheitswesen und in Behörden.
DES ist eine Blockchiffre, weil sie mit Daten in Blöcken arbeitet und nicht mit einem Datenstrom. Das bedeutet, dass er Daten in 64-Bit-Blöcken verschlüsseln und entschlüsseln kann. DES ist außerdem eine symmetrische Chiffre, was bedeutet, dass derselbe Schlüssel sowohl für die Ver- als auch für die Entschlüsselung verwendet wird.
Kryptografie ist die Praxis der sicheren Kommunikation in Anwesenheit von Dritten. Kryptografie wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter E-Mail, Dateiaustausch und sichere Kommunikation. Kryptografie ist eine mathematische Wissenschaft, die mathematische Algorithmen zur Ver- und Entschlüsselung von Daten verwendet. Kryptografie wird eingesetzt, um Informationen vor unbefugtem Zugriff zu schützen und die Vertraulichkeit der Kommunikation zu gewährleisten.
Die drei Arten von Chiffren sind Substitutionschiffren, Transpositionschiffren und polyalphabetische Chiffren.
Bei Substitutions-Chiffren wird ein Buchstabe des Alphabets durch einen anderen ersetzt. Bei der Transpositions-Chiffre wird die Reihenfolge der Buchstaben umgestellt. Polyalphabetische Chiffren verwenden mehrere Alphabete, um die Nachricht zu verschlüsseln.
Es gibt zwei Arten von Verschlüsselungen: symmetrische und asymmetrische.
Symmetrische Chiffren verwenden denselben Schlüssel für die Ver- und Entschlüsselung, während asymmetrische Chiffren unterschiedliche Schlüssel verwenden. Symmetrische Chiffren sind schneller und einfacher zu implementieren, aber sie sind weniger sicher, da der Schlüssel leichter erraten werden kann. Asymmetrische Verschlüsselungen sind sicherer, aber langsamer und schwieriger zu implementieren.
Das am häufigsten verwendete Blockchiffrierverfahren ist der Advanced Encryption Standard (AES). AES ist ein symmetrischer Schlüsselalgorithmus, der eine Blockgröße von 128 Bit verwendet und Schlüsselgrößen von 128, 192 und 256 Bit unterstützt.