Integritätsfunktionen

Integritätsfunktionen sind mathematische Verfahren, die aus einer Datenmenge einen kurzen Wert erzeugen, der als Prüfsumme oder Digest dient. Mit diesem Wert lässt sich feststellen, ob die Daten seit der Erzeugung unverändert geblieben sind.

Es gibt nicht-cryptografische Integritätsfunktionen wie Prüfsummen oder CRC, die vor allem Fehler bei Übertragung oder Speicherung erkennen sollen. Sie bieten jedoch nur begrenzte Sicherheit gegen absichtliche Manipulationen und sollten nicht für Authentizität eingesetzt werden.

Zu den kryptographischen Integritätsfunktionen gehören Hash-Funktionen und Message Authentication Codes (MACs). Hash-Funktionen wie SHA-256 oder SHA-3 liefern eine feste Ausgabelänge und gelten bei ausreichender Länge als schwer reversibel. MACs wie HMAC kombinieren einen geheimen Schlüssel mit der Nachricht, um Integrität und Herkunft zu gewährleisten.

Wichtige Eigenschaften umfassen Determinismus, feste Ausgabelänge, Effizienz sowie Sicherheitsmerkmale wie Kollisionsresistenz, Preimage-Resistenz und Second-Preimage-Resistenz. Nicht-cryptographische Funktionen fokussieren sich primär auf fehlerbasierte Erkennung, nicht auf Schutz vor gezielter Manipulation.

Anwendungsbereiche sind Datei- oder Software-Downloads, Backups, Prüfsummen in Speichersystemen und Transportprotokolle. Kryptografische Hashes kommen in digitalen Signaturen, Zertifikaten und Integritätsprüfungen bei sicherheitskritischen Prozessen zum Einsatz. Es ist wichtig zu beachten, dass veraltete Algorithmen wie MD5 oder SHA-1 als unsicher gelten; für starke Integritätsschutzmechanismen sollten aktuelle Funktionen wie SHA-256 oder SHA-3 verwendet werden. Für zusätzliche Authentizität empfiehlt sich der Einsatz von MACs oder digital signierten Nachweisen.