16-Bit Verschlüsselung
Artikelserie: "Von der bitweisen bis zur asymmetrischen Verschlüsselung"
Noch mehr Sicherheit als die 8-Bit Verschlüsselung bietet die 16-Bit Verschlüsselung.
Dabei wird ein Schlüssel verwendet, der aus einer Zahlenreihe von 16 Nullen und Einsen besteht.
Ein 16-Bit-Schlüssel hat nicht nur doppelt so viele Kombinationsmöglichkeiten, wie ein 8-Bit-Schlüssel, sondern insgesamt 65536 Möglichkeiten!
Teil 1: Die bitweise Verschlüsselung
Teil 2: 8-Bit Verschlüsselung
Teil 3: 16-Bit Verschlüsselung
Teil 4: Asymmetrische Verschlüsselung
- Zahlenreihe aus 8 Nullen und Einsen = 2 hoch 8 = 256 Möglichkeiten
- Zahlenreihe aus 16 Nullen und Einsen = 2 hoch 16 = 65536 Möglichkeiten
- Zahlenreihe aus 32 Nullen und Einsen = 2 hoch 32 = 4294967296 Möglichkeiten, usw.
Für das folgende Beispiel wird ein 16-Bit-Schlüssel benötigt, also irgendeine x-beliebige sechzehnstellige Zahlenreihe aus Nullen und Einsen,
z.B. 1011100101001100:
Da jeweils 8 Bit immer als 1 Byte bezeichnet werden, kann man genauso sagen, dass ein 16-Bit-Schlüssel eine Länge von 2 Byte hat.
Zur leichteren Erkennbarkeit wird der Schlüssel im weiteren Verlauf der Beispiele in der Mitte der 16-stelligen Zahlenreihe mit einem senkrechten Trennstrich dargestellt. Das bedeutet jedoch nicht, dass es sich hierbei um zwei unterschiedliche 8-Bit-Schlüssel handeln soll, sondern auch weiterhin um einen einzelnen 16-Bit-Schlüssel.
10111001|01001100
(der senkrechte Trennstrich "|" dient nur der leichteren Erkennbarkeit)
Soll nun z.B. wieder das Wort "Apfel" verschlüsselt werden, dann wird der Schlüssel auch wieder unter den ASCII-Code der einzelnen Buchstaben gesetzt...
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A 10111001|01001100 |
...wie jedoch beim Buchstaben "A" zu sehen ist, kann der Schlüssel aufgrund seiner Länge... |
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A p 01000001 01110000 10111001|01001100 |
...sogar unter die beiden ersten Buchstaben "A" und "p" des zu verschlüsselnden Wortes "Apfel" gesetzt werden... |
Bei der Verschlüsselung des Wortes "Apfel" wird die sechzehnstellige Schlüssel-Zahlenreihe 10111001|01001100 immer wiederholt, nur dass sie diesmal aufgrund ihrer Länge, den ASCII-Code von jeweils zwei Buchstaben umfasst.
(Da das Wort "Apfel" nur aus 5 Buchstaben besteht, wird für den letzten Buchstaben nur die erste Hälfte des Schlüssels benötigt, sodass die zweite, nicht benötigte Hälfte des Schlüssels in diesem einfachen Beispiel nicht weiter mit berücksichtigt wird.)
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A p 01000001 01110000 10111001|01001100 11111000 00111100 |
f e 01100110 01100101 10111001|01001100 11011111 00101001 |
l 01101100 10111001|01001100 11010101 |
(Hier wurde als "Rechenverfahren" wieder die "XOR-Verknüpfung" verwendet:
unter zwei ungleichen Zahlen steht eine 1; unter zwei gleichen Zahlen steht eine 0)
Das Ergebnis ist der verschlüsselte Text:
11111000 00111100 11011111 00101001 11010101
Im folgenden Beispiel soll das Wort "Orange" verschlüsselt werden, wieder mit einem 16-Bit-Schlüssel und der XOR-Verknüpfung. Es wird der gleiche Schlüssel, wie im vorigen Beispiel (10111001|01001100) verwendet.
"Orange"
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O r 01001111 01110010 10111001|01001100 11110110 00111110 |
a n 01100001 01101110 10111001|01001100 11011000 00100010 |
g e 01100111 01100101 10111001|01001100 11011110 00101001 |
Das Ergebnis ist der verschlüsselte Text:
11110110 00111110 11011000 00100010 11011110 00101001
Die Entschlüsselung geschieht wieder in umgekehrter Reihenfolge...
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11110110 00111110 10111001|01001100 01001111 01110010 (O) (r) |
11011000 00100010 10111001|01001100 01100001 01101110 (a) (n) |
11011110 00101001 10111001|01001100 01100111 01100101 (g) (e) |
...und ergibt wieder den Originaltext:
01001111 01110010 01100001 01101110 01100111 01100101
(das Wort "Orange" als ASCII-Code)
Der verschlüsselte Text, also in diesem Fall die Zahlenreihe...
11110110 00111110 11011000 00100010 11011110 00101001
...und der Schlüssel (10111001|01001100) inklusive dem "Rechenverfahren" (XOR-Verknüpfung), dürfen nicht in der selben Email stehen, denn sonst könnte jede Person, die diese Email liest, auch wenn sie nicht dazu berechtigt ist, den "geheimen" Text ganz schnell wieder entschlüsseln. Den verschlüsselten Text und den Schlüssel inklusive Rechenverfahren zur "Entschlüsselung", müssen daher dem Empfänger in zwei getrennten Emails mitgeteilt werden.
Das Sicherheitsproblem, das bei einem 8-Bit-Schlüssel darin besteht, alle 256 möglichen Kombinationen einer achtstelligen Zahlenreihe aus Nullen und Einsen einfach nacheinander auszuprobieren, ist bei einem 16-Bit-Schlüssel geringer. Hier müsste man nicht nur 256, sondern 65536 Kombinationen ausprobieren!
In der praktischen Anwendung werden heutzutage 128-Bit-Schlüssel oder Schlüssel mit noch viel höheren Schlüssellängen verwendet!
128 Bit = 340 2823 6692 0938 4634 6337 4607 4317 6821 1456 Kombinationen
Außerdem werden wesentlich komplexere Rechenverfahren als die XOR-Verknüpfung verwendet.