Öffentlicher Schlüssel
Was ist ein öffentlicher Schlüssel?
Ein öffentlicher Schlüssel ist der Schlüssel, der innerhalb einer Public-Key-Infrastruktur (PKI) gegenüber Dritten offengelegt wird. In der Public-Key-Kryptografie ist ein öffentlicher Schlüssel mit einem zugehörigen privaten Schlüssel gekoppelt. Während der öffentliche Schlüssel frei weitergegeben wird, muss der private Schlüssel von seinem Besitzer geheim gehalten werden.
Vor der Einführung der Public-Key-Kryptografie war die symmetrische Kryptografie weit verbreitet. Bei diesem Verfahren wurde derselbe Schlüssel sowohl für die Verschlüsselung als auch für die Entschlüsselung verwendet und zwischen den Kommunikationspartnern ausgetauscht, um eine sichere Kommunikation zu ermöglichen. Wurde der Schlüssel jedoch während des Austauschs abgefangen, war die Sicherheit der Verschlüsselung gefährdet. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Public-Key-Kryptografie entwickelt.
Bei der Public-Key-Kryptografie gibt der Schlüsselinhaber zunächst den öffentlichen Schlüssel an den Kommunikationspartner weiter. Dieser verwendet den öffentlichen Schlüssel, um eine Nachricht oder Daten zu verschlüsseln, und sendet die verschlüsselte Nachricht an den Schlüsselinhaber. Anschließend entschlüsselt der Schlüsselinhaber die Nachricht mit dem zugehörigen privaten Schlüssel. Da der private Schlüssel niemals über den Kommunikationskanal übertragen wird, ist das Risiko, dass er abgefangen wird, erheblich geringer, was die Sicherheit erhöht.
Das heute am weitesten verbreitete Verschlüsselungsverfahren mit öffentlichen Schlüsseln ist der RSA-Algorithmus. RSA verwendet ein Schlüsselpaar, bei dem Daten, die mit einem Schlüssel (z. B. dem öffentlichen Schlüssel) verschlüsselt wurden, nur mit dem jeweils anderen Schlüssel (z. B. dem privaten Schlüssel) entschlüsselt werden können – und umgekehrt. Dies ermöglicht flexible Anwendungsfälle, etwa die Verschlüsselung von Daten mit dem öffentlichen Schlüssel und deren Entschlüsselung mit dem privaten Schlüssel oder die Verschlüsselung mit dem privaten Schlüssel und die Entschlüsselung mit dem öffentlichen Schlüssel.
Diese letztgenannte Eigenschaft wird bei digitalen Signaturen genutzt. Ein Dokument, das mit einem bestimmten öffentlichen Schlüssel entschlüsselt werden kann, muss mit dem zugehörigen privaten Schlüssel verschlüsselt worden sein. Dies belegt, dass es vom Besitzer dieses privaten Schlüssels erstellt wurde. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der öffentliche und der private Schlüssel bei RSA nicht symmetrisch sind. Während sich ein öffentlicher Schlüssel aus dem zugehörigen privaten Schlüssel erzeugen lässt, ist es rechnerisch nicht praktikabel, den privaten Schlüssel aus dem öffentlichen Schlüssel abzuleiten. Die Sicherheit von RSA beruht darauf, dass es schwierig ist, große Zahlen in ihre Primfaktoren zu zerlegen. Um die Sicherheit aufrechtzuerhalten, müssen RSA-Schlüssel ausreichend lang sein, um mit den Fortschritten bei der Rechenleistung und möglichen neuen Entschlüsselungsalgorithmen Schritt zu halten. Daher werden Schlüssellängen und Algorithmen im Laufe der Zeit regelmäßig aktualisiert, um die Sicherheit dauerhaft zu gewährleisten.