Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- ef:kryptographie:hash [2025/09/25 08:49] – lehmannr
+++ ef:kryptographie:hash [2025/09/29 16:06] (aktuell) – lehmannr
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   - **Kollisionsresistenz (Collision Resistance)**: Es ist praktisch unmöglich, zwei **beliebige, unterschiedliche** Eingaben zu finden, die denselben Hashwert ergeben.
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-Damit diese Eigenschaften in der Praxis gelten, muss die Ausgabelänge des Hashwerts gross genug sein. Für Kollisionsresistenz werden heute mindestens **256 Bit** empfohlen, da dies eine Sicherheit von 128 Bit gegen sogenannte Geburtstagsangriffe bietet.
+Damit diese Eigenschaften in der Praxis gelten, muss die Ausgabelänge des Hashwerts gross genug sein. Für Kollisionsresistenz werden heute mindestens **256 Bit** empfohlen, da dies eine Sicherheit von 128 Bit gegen sogenannte Geburtstagsangriffe bietet. Das aktuell am häufigsten eingesetzte Hashverfahren trägt den Namen SHA-256 aus der SHA2-Famile.
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-==== 2.1 Die Hauptanwendungsgebiete von MACs ====
+==== 2.1 MACs bieten Authentizität und Integrität ====
-  - **Authentifizierung von Nachrichten:** MACs stellen sicher, dass eine Nachricht während der Übertragung nicht manipuliert wurde. Der Empfänger, der denselben geheimen Schlüssel besitzt, kann das Authentifizierungs-TAG für die empfangene Nachricht neu berechnen. Stimmt sein berechnetes Tag mit dem empfangenen überein, kann er sicher sein, dass die Nachricht authentisch und unverändert ist.
+**Authentizität**
-  - **Schutz der Integrität:** Sie garantieren, dass Daten nachweislich vollständig und unverändert sind. Ein Beispiel hierfür ist der Schutz von zustandslosen Cookies auf einer Webseite. Indem ein Cookie mit einem MAC versehen wird, kann der Server verhindern, dass ein Benutzer die Cookie-Daten (z. B. seinen Benutzernamen) manipuliert, da er ohne den geheimen Schlüssel kein gültiges Authentifizierungs-TAG für die geänderten Daten erstellen kann.
+MACs stellen sicher, dass eine Nachricht während der Übertragung nicht manipuliert wurde. Der Empfänger, der denselben geheimen Schlüssel besitzt, kann das Authentifizierungs-TAG für die empfangene Nachricht neu berechnen. Stimmt sein berechnetes Tag mit dem empfangenen überein, kann er sicher sein, dass die Nachricht vom Absender stammt, der den privaten Schlüssel besitzt.
+**Integrität**
+MACs garantieren, dass die Daten vollständig und unverändert sind. Wurden die Daten bei der Übertragung verändert, so erhält der Empfänger bei seiner Berechnung nicht denselben Wert wie der Absender. Ein Beispiel hierfür ist der Schutz von zustandslosen Cookies auf einer Webseite. Indem ein Cookie mit einem MAC versehen wird, kann der Server verhindern, dass ein Benutzer die Cookie-Daten (z. B. seinen Benutzernamen) manipuliert, da er ohne den geheimen Schlüssel kein gültiges Authentifizierungs-TAG für die geänderten Daten erstellen kann.
 Wichtige MAC-Implementierungen sind **HMAC** (Hash-basierter MAC), der oft mit SHA-2 verwendet wird, und **KMAC**, der auf SHA-3 basiert.
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 Eine **digitale Signatur** hingegen kann nur von der Person erstellt werden, die im Besitz des privaten Schlüssels ist. Da der öffentliche Schlüssel zur Überprüfung allgemein bekannt ist, kann der Empfänger die Urheberschaft der Nachricht gegenüber Dritten beweisen. Der Absender kann nicht leugnen, die Nachricht gesendet zu haben. Signaturen bieten also **Verbindlichkeit und Nichtabstreitbarkeit**.
-==== 2.5 Anwendungsfälle ====
+==== 2.5 Anwendungsfälle und Abgrenzung zu Digitalen Signaturen ====
 **MACs** sind ideal, wenn zwei Parteien bereits einen gemeinsamen geheimen Schlüssel haben und ihre Kommunikation vor Manipulation schützen wollen, ohne dass Dritte involviert sind. Sie sind oft auch schneller als digitale Signaturen.
+Mit **MACs** kann der Sender jeweils sicher sein, dass die Nachricht vom Empfänger stammt und umgekehrt, da nur sie den privaten Schlüssel kennen, um den MAC zu erstellen.
+Aber wenn eine ** Drittperson ** sicher sein soll, dass die Meldung vom Sender stammt, **eignen sich MACs nicht**. Denn die Drittperson kann den MAC nicht prüfen, da sie den geheimen Schlüsseln icht kennt. Selsbt wenn Sender/Empfänger der Drittperson den Schlüssel aushändigen würde, könnte sie nicht nachweisen, ob die Nachricht vom Sender oder vom Empfänger stammte, da ja beiden denselben privaten Schlüssel verwenden.
+Um sich gegenüber anderen Parteien zu authentifizieren, verwendet man deshalb ein anderes Konzept: **Digitale Signaturen** (vgl. das nächste Kapitel). Diese basieren auf asymmetrischer Kryptographie.
+===== 3. AEAD-Algorithmen =====
+Bis vor kurzer Zeit (bis zum Standard TLS 1.2) wurden die Daten symmetrisch mit einer Blockchiffre verschlüsselt (z.B: mit AES im CBS-Modus) und dann zusätzlich mit einem MAC versehen (z.B. HMAC-SHA256), um die Integrität und Authentizität zu gewährleisten. Von der Reihenfolge her gab es beide Varianten: Encrypt-then-MAC oder MAC-then-encrypt, wobei letzeres als anfällig für Hackerangriffe gilt.
+Ab TLS 1.3 wurden diese beiden Schritte in einem Protokoll kombiniert. Die sogenannten **AEAD-Algorithmen (Authenticated Encryption with Associated Data)** machen also beides: **sie verschlüsseln die Daten symmmetrisch** und fügen dann einen MAC hinzu, um die Integrität und Authentizität zu gewährleisten. Die zwei AEAD-Algorithmen, die man aktuell antrifft, sind AES-GCM (verwendet AES für die Verschlüsselung und GMAC für den Message Authentication Code) oder ChaCha-Poly1305 (verwendet ChaCha für die symmetrische Verschlüsselung und Poly1305 als MAC).
+In den Protokollen wird häufig noch die Hashfunktion angegeben, welche verwendet werden. Dies ist vorallem beim Handshake relevant. Der gesamte Handshake wird in einer sogenannten Finished-Nachricht gehashed, damit Server und Client vergleichen können, dass beide denselben Handshake vorgenommen haben). Dadurch werden Man-in-the-middle-Attacken verhindert. Aber auch die Signaturen (siehe späteres Kapitel) werden zuerst damit gehashed und dann mit dem privaten Schlüssel des Ausstellers signiert.
-**Digitale Signaturen** sind unerlässlich, wenn die Authentizität einer Nachricht gegenüber jedermann nachweisbar sein muss. Ein zentraler Anwendungsfall ist der **authentifizierte Schlüsselaustausch** in Protokollen wie TLS, wo ein Server seine Identität durch die Signatur seines öffentlichen Schlüssels in einem Zertifikat beweist.
+[[ef:start|Zurück zur Übersicht]]
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