Blockchiffren

Blockchiffren sind symmetrische Verschlüsselungsalgorithmen, die Daten in festgelegte Blöcke verschlüsseln. Mit einem geheimen Schlüssel wird jeder Klartextblock durch eine schlüsselabhängige Permutation in einen Chifftextblock überführt. Um längere Nachrichten zu verschlüsseln, werden mehrere Blöcke hintereinander verarbeitet. Im Gegensatz zu Stromchiffren verwenden Blockchiffren typischerweise Padding, um unvollständige Blöcke zu füllen, und arbeiten mit Moden der Blockverarbeitung.

Typische Blockgrößen sind 64 Bit (DES) und 128 Bit (AES). Beliebte Betriebsmodi umfassen ECB, CBC, CFB, OFB und CTR; manche Modi, wie GCM, bieten zusätzlich Authentizität (Integrität). Die Wahl von Blockgröße, Modus und Padding beeinflusst Sicherheit und Effizienz.

Die Sicherheit einer Blockchiffre hängt von der Schlüsselstärke, dem Algorithmusdesign und der richtigen Nutzung ab. Unsichere Praktiken, wie die wiederholte Verwendung gleicher Initialisierungsvektoren oder ECB mit wiederkehrenden Blöcken, führen zu Schwächen. Padding-Fehler und falsch implementierte Modi erhöhen das Risiko von Angriffen. Sichere Implementierung und sauberes Schlüssel-Management sind entscheidend.

Zu den bekanntesten Blockchiffren gehören AES (Advanced Encryption Standard), DES (veraltet) sowie dessen Nachfolge 3DES, Blowfish, Twofish, Camellia und IDEA. AES dominiert heute in Standardanwendungen; leichte Blockchiffren wie PRESENT werden für eingeschränkt Ressourcen verwendete Geräte entwickelt.

Anwendungen finden Blockchiffren in der Verschlüsselung von Daten im Ruhezustand und bei der Übertragung, etwa in TLS, VPNs, Festplattenverschlüsselung und sicheren Speichersystemen. Moderne Standards empfehlen AES in einem modernen Modus wie GCM oder CCM, um Vertraulichkeit und Integrität zu gewährleisten.