Kryptofunktionen

KryptoFunktionen ist ein Oberbegriff in der Kryptographie für mathematische Funktionen, die in kryptographischen Protokollen genutzt werden, um Vertraulichkeit, Integrität oder Authentizität von Informationen zu gewährleisten. Dazu gehören Einwegfunktionen, Verschlüsselungsfunktionen, Hashfunktionen, Signaturfunktionen und Pseudorandomzahlengeneratoren. Wichtige Sicherheitsziele sind unter anderem die Unmöglichkeit, eine Nachricht ohne Schlüssel inhaltlich zurückzuerzeugen (Einwegigkeit), die Unmöglichkeit, zwei verschiedene Eingaben mit derselben Ausgabe zu finden (Kollisionsresistenz bei Hashfunktionen) sowie die Unterscheidungskraft von Verschlüsselung gegen angreifende Beobachter (Indistinguishability).

Hashfunktionen wandeln Eingaben beliebiger Länge in Ausgaben fester Länge um. Sie dienen der Integrität, Passwortspeicherung und Signaturvorbereitung. Typische Eigenschaften sind Einwegigkeit, Kollisionsresistenz und Determinismus. Beispiele sind SHA-256, SHA-3 und BLAKE2.

Verschlüsselungsfunktionen teilen sich in symmetrische und asymmetrische Systeme. Symmetrische Verschlüsselung verwendet denselben Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln (z. B. AES, ChaCha20) und wird oft mit Modi wie GCM für Integrität kombiniert. Asymmetrische Verschlüsselung nutzt ein Schlüsselpaar (öffentlich/privat), wie RSA oder Elliptic Curve Cryptography, und ermöglicht sichere Verschlüsselung sowie digitale Signaturen.

Weitere KryptoFunktionen umfassen digitale Signaturen und Pseudorandomzahlengeneratoren, die Unberechenbarkeit und Vorhersagehindernisse bereitstellen. Anwendungen finden sich in TLS, E-Mail-Signaturen, digitalen Identitäten und Blockchains. Die Sicherheit hängt von sorgfältiger Parameterauswahl, Modellannahmen und formalen Nachweisen ab.