Alles, was Sie über Verschlüsselung wissen müssen

Im Grunde genommen ist die Verschlüsselung ein Prozess, bei dem Daten so umgewandelt werden, dass niemand außer dem vorgesehenen Empfänger sie lesen kann. Genauer gesagt werden die Informationen mithilfe von mathematischen Modellen, die Verschlüsselungsalgorithmen genannt werden, so durcheinander gebracht, dass sie nur mit einem bestimmten Schlüssel wiederhergestellt werden können – ein umgekehrter Prozess, der als Entschlüsselung bezeichnet wird.

Die Verschlüsselung kann je nach Anwendung sehr einfach oder sehr komplex sein. Ein Unternehmen, das sensible Daten (z. B. Finanzdaten) verarbeitet, benötigt beispielsweise einen starken, zuverlässigen Algorithmus zur Verschlüsselung. Anwendungsfälle mit geringerem Risiko benötigen nicht ganz so viel Sicherheit, sodass eine einfachere Verschlüsselungstechnik ausreichend sein kann.

Was ist der Unterschied zwischen Verschlüsselung und Kryptografie?

Die Verschlüsselung ist eng mit der Kryptografie verwandt, aber sie ist nicht dasselbe.

Allgemein ist die Kryptografie die Wissenschaft zur Sicherung der Kommunikation durch Codes. Es ist ein Oberbegriff für eine lange Liste von kryptografischen Techniken, von denen die Datenverschlüsselung nur eine ist. Kurz gesagt ist die Verschlüsselung eine spezielle Anwendung der Kryptografie, bei der Informationen mithilfe von Algorithmen codiert werden.

Warum ist Verschlüsselung wichtig?

Die Verschlüsselung ist eines der wichtigsten Elemente der modernen Datensicherheit. Da böswillige Akteure versuchen, sich immer schneller Zugang zu sensiblen Daten zu verschaffen, verwenden Organisationen verschiedene Verschlüsselungsmethoden, um ihre Daten zu schützen.

Gerade jetzt, wo enorme Datenmengen online und in der Cloud verwaltet, gespeichert und übertragen werden, ist es für Unternehmen besonders wichtig, sensible Daten zu verschlüsseln. Früher, als Unternehmen den Großteil ihrer Daten vor Ort speicherten, war es etwas einfacher, Daten zu schützen.

Die meisten Geschäftsprozesse laufen heute jedoch digital ab. Infolgedessen sind Unmengen finanzieller, medizinischer und personenbezogener Daten dem Risiko des unbefugten Zugriffs und der Offenlegung ausgesetzt – wenn sie nicht angemessen geschützt sind.

Die Verschlüsselung ist ein wichtiger Schutz, wenn Ihre Organisation von einer Datenschutzverletzung betroffen ist. Sie schützt nicht nur sensible Informationen, sondern kann auch ihre Herkunft authentifizieren, ihre Integrität validieren und verhindern, dass sie abgelehnt werden. Mit anderen Worten: Mit Verschlüsselungsmethoden können Sie sicherstellen, dass wichtige Daten nicht manipuliert, fehlerhaft oder in irgendeiner Weise anfechtbar sind.

Neben der Informationssicherheit ist dieser Prozess auch unter dem Gesichtspunkt der Compliance wichtig. Organisationen unterliegen strengen Datensicherheitsgesetzen, die sich je nach Standort unterscheiden. Die US-Regierungsbehörden sind beispielsweise verpflichtet, die Federal Information Processing Standards (FIPS) zu befolgen. Laut Gesetz müssen Behörden und Auftragnehmer Kryptographie einsetzen.

Ein anderes Beispiel ist die General Data Protection Regulation (Datenschutz-Grundverordnung, DSGVO) in Europa. Die Datenschutz-Grundverordnung sieht hohe Geldstrafen für Organisationen vor, die personenbezogene Daten nicht schützen. Deshalb nehmen die meisten Organisationen, die Daten von EU-Bürgern verarbeiten, die Ver- und Entschlüsselung so ernst.

Anwendungsfälle für die Verschlüsselung

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Sie die Datenverschlüsselung für Ihr Unternehmen nutzen können, sei es zur Informationssicherheit, zu Compliance-Zwecken oder als Wettbewerbsvorteil. Sehen wir uns drei gängige Anwendungsfälle an:

1. Datenverschlüsselung: Die digitale Transformation ist mit Daten verbunden und damit auch mit einem Schwarm bösartiger Akteure, die versuchen, diese Daten zu stehlen. Datenverschlüsselung schützt vor der Gefahr, dass auf Computersystemen gespeicherte oder über das Internet übertragene Informationen von anderen als den vorgesehenen Empfängern eingesehen werden können.
2. Cloud-Verschlüsselung: Da immer mehr Unternehmen von lokalen Technologien abrücken, hilft ihnen die Cloud-Verschlüsselung, sicher auf Ressourcen zuzugreifen. Anbieter von Cloud-Speichern verschlüsseln die Daten, bevor sie gespeichert werden, damit sie im Falle einer Datenschutzverletzung nicht gelesen werden können. Verschlüsselungsmethoden verbrauchen mehr Bandbreite, weshalb Anbieter von Cloud-Speichern in der Regel nur einfache Techniken anbieten.
3. Surfen im Internet: Secure Sockets Layer (SSL) und Transport Layer Security (TLS) sind Protokolle, die zur Verschlüsselung von Internetverbindungen verwendet werden. Sie verwenden kryptografische Ressourcen, die als „digitale Zertifikate“ bezeichnet werden, um die Authentizität einer Website, eines Browsers oder einer anderen Einrichtung zu bestätigen, sodass Sie sensible Daten während einer Sitzung sicher weitergeben können.

Im Allgemeinen wird bei der Verschlüsselung ein Algorithmus verwendet, um Klartext (für Menschen lesbare Daten) in Chiffretext (eine verschlüsselte Nachricht) umzuwandeln. Die Nachricht kann nur mithilfe eines Passworts oder einer Zahlenfolge, dem so genannten Verschlüsselungsschlüssel, entschlüsselt werden. Die heutigen fortschrittlichen Algorithmen stellen sicher, dass jeder Verschlüsselungsschlüssel zufällig und einzigartig ist, sodass es fast unmöglich ist, ihn richtig zu erraten.

In der Tat hat die Kryptographie einen langen Weg von ihren einfachen Ursprüngen zurückgelegt. Nehmen wir beispielsweise die „Caesar-Verschlüsselung“. Benannt nach dem berühmten römischen Kaiser Julius Cäsar, der diese Verschlüsselungstechnik in seiner privaten Korrespondenz verwendete, funktionierte die Caesar-Verschlüsselung, indem ein Buchstabe des Alphabets durch einen anderen ersetzt wurde, wodurch die Nachricht für Uneingeweihte unverständlich wurde.

Moderne Techniken sind viel fortschrittlicher geworden und umfassen Tausende von computergenerierten Zeichen, um den Entschlüsselungsschlüssel darzustellen. Dennoch können wir alle Algorithmen in zwei verschiedene Typen einteilen: Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung.

Symmetrische Verschlüsselung

Bei der symmetrischen Verschlüsselung wird derselbe Schlüssel für die Ver- und die Entschlüsselung verwendet. Das bedeutet, dass der Absender der verschlüsselten Nachricht den geheimen Schlüssel mit allen autorisierten Parteien teilen muss, damit diese auf die Informationen zugreifen können. Die symmetrische Verschlüsselung wird in der Regel für die Speicherung von Daten im Ruhezustand verwendet (Daten, die nicht aktiv genutzt werden oder von einem Ort zum anderen übertragen werden).

Dadurch können sie zwar schneller bereitgestellt werden, doch diese Art der Verschlüsselung erfordert eine parallele und sichere Methode, um den Schlüssel zur Entschlüsselung an den Empfänger zu übermitteln. Das wiederum kann schwerfällig in der Umsetzung sein.

Asymmetrische Verschlüsselung

Die asymmetrische Verschlüsselung verwendet ein System namens „Public Key Infrastructure“. Anstelle eines einzigen gemeinsamen Schlüssels sind bei dieser Technik zwei getrennte kryptografische Ressourcen für die Ver- und Entschlüsselung erforderlich – der „öffentliche Schlüssel“ und der „private Schlüssel“.

Obwohl sie getrennt sind, sind beide Schlüssel mathematisch miteinander verbunden. Normalerweise wird der öffentliche Schlüssel allen Beteiligten bekannt gegeben, während der private Schlüssel nur dem Empfänger der verschlüsselten Nachricht mitgeteilt wird. Obwohl die asymmetrische Verschlüsselung ressourcenintensiver ist, gilt sie als die sicherere Technik, die einem hohen Sicherheitsstandard entspricht. Im Großen und Ganzen nutzen die meisten Organisationen jedoch beide Techniken zu ihrem Vorteil, um eine umfassendere Verschlüsselungsstrategie zu gewährleisten.

Was ist Hashing?

Hash-Funktionen wandeln Eingaben variabler Länge um und geben Ausgaben fester Länge zurück. Mit anderen Worten: Beim Hashing wird ein Schlüssel oder eine Zeichenfolge in einen zufälligen „Hash-Wert“ umgewandelt, der schwerer zu entschlüsseln ist.

Im Gegensatz zur Verschlüsselung ist das Hashing ein einseitiger Prozess, der nicht einfach rückgängig gemacht werden kann. Unternehmen können Hashing-Algorithmen auf Daten anwenden und so sicherstellen, dass die Informationen auch nach einer Datenschutzverletzung geheim bleiben.

Verschlüsselung und Hashing sind verwandte, aber unterschiedliche Verfahren. Während ersteres den Datenschutz bei einer kleinen Menge an zu übertragenden Daten sicherstellt, gewährleistet letzteres die Integrität bei der Speicherung großer Datenmengen.

Ein Verschlüsselungsalgorithmus ist ein mathematischer Satz von Regeln, der Klartext in Chiffretext umwandelt. Der Algorithmus verwendet Verschlüsselungsschlüssel, um Daten so zu verändern, dass sie zufällig erscheinen, aber mit dem Entschlüsselungsschlüssel entschlüsselt werden können.

Dabei ist zu beachten, dass keine zwei Algorithmen genau gleich sind. Im Laufe der Jahre sind viele verschiedene Typen entstanden, die jeweils einen anderen Ansatz für die Kryptografie verfolgen. Zu den häufigsten und wichtigsten gehören die folgenden:

• Data Encryption Standard (DES): DES wurde in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt und ist durch die moderne Computertechnik längst überholt. Bedenken Sie Folgendes: 1999 brauchten Experten 22 Stunden, um die DES-Verschlüsselung zu knacken. Aber jetzt? Mit den heutigen Mitteln dauert das nur Minuten.
• Triple Data Encryption Standard (3DES): Wie der Name bereits andeutet, wird bei 3DES die DES-Verschlüsselung dreimal durchgeführt. Die Daten werden verschlüsselt, entschlüsselt und erneut verschlüsselt. Obwohl diese Alternative mehr Sicherheit als das ursprüngliche Verschlüsselungsprotokoll bietet, wird sie inzwischen als zu schwach für sensible Daten angesehen.
• Advanced Encryption Standard (AES): Die AES-Verschlüsselung ist seit ihrer Einführung im Jahr 2001 die am häufigsten verwendete Verschlüsselungsart. Dieses Verfahren ist für seine Kombination aus Geschwindigkeit und Sicherheit bekannt. Es verwendet eine Substitutionstechnik, bei der Schlüssel mit einer Länge von 128, 192 oder 256 Bit zum Einsatz kommen.
• Rivest-Shamir-Adleman (RSA): Dieses asymmetrische System ist nach den drei Wissenschaftlern benannt, die es 1977 entwickelt haben. Es ist auch heute noch weit verbreitet und eignet sich besonders für die Verschlüsselung von Informationen über das Internet mit einem öffentlichen oder privaten Schlüssel.
• Elliptische-Kurven-Kryptografie (ECC): Als fortgeschrittene Form der asymmetrischen Verschlüsselung beruht ECC auf der Entdeckung eines bestimmten Logarithmus innerhalb einer elliptischen Zufallskurve. Je größer die Kurve, desto höher die Sicherheit, da die Schlüssel mathematisch schwerer zu entschlüsseln sind. Aus diesem Grund gilt die Elliptische-Kurven-Kryptographie im Vergleich zu RSA als sicherer.
• Kryptographie der nächsten Generation: Das National Institute of Standards and Technology hat mehrere aufstrebende Algorithmen wie CRYSTALS-KYBER und CRYSTALS-Dilithium in die engere Wahl gezogen. Neue, ausgefeiltere Methoden wie diese helfen Organisationen dabei, die Herausforderungen der Cybersicherheit in der nahen und fernen Zukunft zu bewältigen.

Bei der Datenverschlüsselung gibt es natürlich viele Möglichkeiten. Eine Universallösung gibt es jedoch nicht. Es ist wichtig, dass Sie je nach Ihren Anforderungen an die Datensicherheit verschiedene Faktoren berücksichtigen. Dazu gehören das von Ihnen gewünschte Maß an Sicherheit, Leistungs- und Effizienzstandards, Kompatibilität und vieles mehr.

Ein guter erster Schritt besteht darin, sich darüber klar zu werden, wie sensibel die Daten tatsächlich sind. Fragen Sie sich: Wie schwerwiegend wären die Folgen, wenn auf diese Informationen zugegriffen würde oder sie bei einer Datenschutzverletzung offengelegt würden? Auf diese Weise können Sie ermitteln, welcher Verschlüsselungstyp für Ihren speziellen Anwendungsfall am besten geeignet ist.

Es liegt auf der Hand, dass Verschlüsselung für die moderne Cybersicherheit unerlässlich ist. Doch die Umsetzung und Verwaltung ist leichter gesagt als getan.

Es gibt mehrere aktuelle und neue Herausforderungen, die Sie bei der Nutzung von Verschlüsselung in Ihrer Organisation bewältigen müssen. Schauen wir uns diese nun genauer an:

1. Schlüsselverwaltung

Schlüsselverwaltung ist die Überwachung von kryptografischen Schlüsseln während ihres gesamten Lebenszyklus (z. B. Ausstellung, Verlängerung, Widerruf usw.). Sie ist ein grundlegender Aspekt jeder erfolgreichen Verschlüsselungsimplementierung, da die Kompromittierung eines kryptografischen Schlüssels zum Zusammenbruch der gesamten Sicherheitsinfrastruktur führen kann.

Überlegen Sie sich Folgendes: Wenn ein Hacker Ihre Schlüssel in die Hände bekommt, gibt es kaum ein Hindernis für ihn, sensible Daten zu stehlen und zu entschlüsseln oder sich als privilegierter Benutzer zu authentifizieren. Aus diesem Grund ist die Schlüsselverwaltung so stark auf die Einführung von Standards für die Erstellung, den Austausch, die Speicherung und das Löschen von Schlüsseln angewiesen.

Leider ist die Verwaltung eines kryptografischen Schemas nicht einfach, insbesondere wenn Sie einen manuellen Prozess verwenden. Aus diesem Grund setzen viele Organisationen Schlüsselverwaltungssysteme ein, die den Workflow in großem Umfang automatisieren und vereinfachen können. Mit der richtigen Lösung können Sie häufige Probleme im Lebenszyklus vermeiden, darunter:

• Unsachgemäß wiederverwendete Schlüssel
• Keine Rotation der Schlüssel
• Ungeeignete Speicherung von Schlüsseln
• Unzureichender Schutz
• Sicherheitsrisiken durch Bewegen von Schlüsseln

2. Cyber-Angriffe

Hacker konzentrieren ihre Angriffsstrategien oft auf die Beschaffung von kryptografischen Schlüsseln. Aber wenn ihnen das nicht gelingt, geben sie sich nicht damit zufrieden, sondern tun alles, um trotzdem an Ihre Daten zu gelangen.

Dies wird als „Brute-Force-Angriff“ bezeichnet. Einfach ausgedrückt: Böswillige Akteure versuchen immer wieder, Passwörter, Anmeldedaten und Verschlüsselungsschlüssel zu knacken, um sich gewaltsam unbefugten Zugang zu verschaffen. Sie gehen alle möglichen Kombinationen durch und hoffen, dass sie richtig raten.

Obwohl diese Hacking-Methode nicht sehr effizient ist, stellt sie dennoch einen erheblichen Risikofaktor dar. Je ausgefeilter Ihr Verschlüsselungsalgorithmus ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass ein Angreifer Erfolg hat. Glücklicherweise sind moderne Schlüssel in der Regel so lang, dass Brute-Force-Angriffe unpraktisch, wenn nicht gar unmöglich sind.

Eine weitere bemerkenswerte Cyber-Bedrohung ist Ransomware. Verschlüsselung wird zwar normalerweise als Datenschutzstrategie eingesetzt, kann aber auch von Cyberkriminellen missbraucht werden. Böswillige Akteure entwenden und verschlüsseln Ihre Daten, damit Sie nicht mehr darauf zugreifen können. Dann verlangen sie ein hohes Lösegeld für die sichere Rückgabe der Daten.

3. Quanten-Computing

Beim Quantencomputing werden die Gesetze der Quantenphysik auf die Computerverarbeitung angewendet. Damit ist ein Quantencomputer wesentlich leistungsfähiger als ein herkömmlicher Computer. Obwohl sich diese Technologie noch in der Entwicklung befindet, wird sie schon bald enorme Vorteile für zahlreiche Branchen wie das Gesundheitswesen, das Finanzwesen und andere haben.

Im Jahr 2019 veröffentlichte Google einen bahnbrechenden Forschungsartikel. In der Studie wird bekannt gegeben, dass ein Quantencomputer zum ersten Mal ein mathematisches Problem schneller gelöst hat als der schnellste Supercomputer der Welt.

Besser noch, er schaffte es in nur 22 Sekunden. Zum Vergleich: Ein klassischer Computer bräuchte über 10.000 Jahre, um das gleiche Problem zu lösen.

Warum ist das wichtig? Weil es einen bedeutenden Meilenstein in der Entwicklung des kryptografisch relevanten Quantencomputings darstellt. Mit anderen Worten: Es wird bald der Tag kommen, an dem ein funktionsfähiger Quantencomputer in der Lage sein wird, selbst die ausgeklügeltsten asymmetrischen Verschlüsselungsalgorithmen, die heute verfügbar sind, zu zerschlagen.

Noch ist es nicht so weit, doch die Experten gehen davon aus, dass dies früher oder später möglich sein wird. McKinsey sagt voraus, dass es bis 2030 mehr als 5.000 funktionsfähige Quantencomputer geben wird. Wenn dies tatsächlich eintritt, ist es nur eine Frage der Zeit, bis einer davon für mehr Schaden als Nutzen eingesetzt wird.

Aus diesem Grund sind Unternehmen wie Entrust wichtig, wenn es um Post-Quanten-Kryptografie (PQC) geht. Wir möchten Organisationen dabei helfen, quantenresistente kryptografische Systeme zu implementieren, die sie vor einer möglichen Bedrohung durch Quanten-Kryptografie schützen können. Indem Sie der Entwicklung einen Schritt voraus sind, können Sie Risiken heute und in Zukunft wirksam mindern.

Machen Sie sich Sorgen über die erfolgreiche Implementierung der Verschlüsselung? Das muss nicht sein – wir sind hier, um Ihnen zu helfen. Im Folgenden finden Sie einige Best Practices, die Sie berücksichtigen sollten, um kryptografische Systeme zu Ihrem Vorteil zu nutzen:

1. Verschlüsseln Sie alle Arten von sensiblen Daten. Es klingt zwar selbstverständlich, aber allzu oft verschlüsseln Unternehmen nur die Daten, die offen zugänglich sind und am ehesten gefunden werden können. Verfolgen Sie stattdessen einen ganzheitlichen Ansatz für die Kryptografie und stellen Sie sicher, dass alle wichtigen Informationen geschützt sind.
2. Bewerten Sie die Leistung. Stellen Sie zunächst sicher, dass Ihr Algorithmus die Daten angemessen sichert. Bewerten Sie dann die Leistung, um festzustellen, ob zu viel Rechenleistung oder Speicherplatz verbraucht wird. Dies ist wichtig, da Sie die Systemressourcen nicht übermäßig belasten wollen. Außerdem ist wichtig, dass Ihre Verschlüsselungstechnik skaliert werden kann, wenn Ihr Datenvolumen wächst.
3. Entwickeln Sie eine Strategie für Daten im Ruhezustand und in Bewegung. Dies sind oft die Zeitpunkte, zu denen Informationen am verwundbarsten sind. Die Verschlüsselung von Daten im Ruhezustand schützt die auf physischen Geräten gespeicherten Werte, während die Absicherung der Datenübertragung das Risiko des Abfangens und der Aufdeckung mindert.
4. Berücksichtigen Sie die branchenspezifische Vorschriften und Gesetze. Es gibt viele sich überschneidende Anforderungen in Bezug auf Datensicherheit und Datenschutz. Am besten ist es, wenn Sie die spezifischen Verpflichtungen Ihres Unternehmens kennen, damit Sie die richtigen Lösungen angemessen umsetzen und verwalten können.
5. Schützen Sie immer Ihre Schlüssel. Kryptografische Schlüssel sind die Grundlage für die Sicherheit der gesamten Verschlüsselungsstrategie. Schützen Sie sie durch eine Umgebung mit erhöhter Sicherheit, beispielsweise ein Hardware-Sicherheitsmodul (HSM).
6. Nehmen Sie eine Umstellung auf Post-Quanten-Kryptografie vor. Legen Sie dazu am besten fest, welche Ressourcen Ihnen am wichtigsten sind und erstellen eine Bestandsaufnahme Ihrer kryptografischen Schlüssel. Testen Sie dann unter Berücksichtigung von Best Practices, ob Ihr System auf Quanteneffekte vorbereitet ist. Nachdem Sie Ihre Fähigkeiten bewertet haben, sollten Sie planen, wie Sie die Standards der Post-Quanten-Kryptografie im Laufe der Zeit erfüllen können.

Die Implementierung von Verschlüsselung kann zu Beginn entmutigend sein. Wir von Entrust helfen Ihnen jedoch, den Ball in die richtige Richtung zu lenken. Wie? Mit dem branchenweit umfangreichsten Portfolio an kryptografischen Produkten und Lösungen.

Nehmen Sie beispielsweise die SSL-Verschlüsselung. Wir bieten Secure Sockets Layer- und Transport Layer Security-Dienste an, die Sie bei der Verwaltung von Verschlüsselungsschlüsseln und Zertifikaten in großem Umfang unterstützen. Unsere hochsicheren Lösungen sorgen für die Sicherheit Ihrer Geschäfts- und Kundendaten, ohne dass Sie auf Geschwindigkeit und Effizienz verzichten müssen.

Besser noch: Die nShield-Hardware-Sicherheitsmodule von Entrust sind ein idealer Vertrauensanker für Ihr gesamtes kryptographisches System. Bei unseren HSMs handelt es sich um robuste, manipulationssichere Geräte, mit denen Sie Verschlüsselungs- und Signierschlüssel für die komplette Verwaltung der Laufzeit sicher generieren, verwalten und speichern können.

Die Quintessenz: Die Verschlüsselung ist ein grundlegender Bestandteil jeder wirksamen Datensicherheitsstrategie. Mit Entrust können Sie den Aufwand verringern und Ihr Unternehmen vor Bedrohungen jeglicher Art und Größe schützen.