Was bedeutet Codieren?

1. Codieren: Daten verschlüsseln
2. Symmetrische Codierungsverfahren
3. Asymmetrische Codierungsverfahren
4. HTTPS: Sicher codierte Daten
5. Public-Key-Infrastrukturen
6. Sicherer Datentransfer im Internet

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Codieren: Daten verschlüsseln

Datenschutz ist im Internet zentral. Das gilt besonders, wenn sensible Daten übermittelt werden, etwa Bank- und Adressdaten bei Onlinekäufen oder Ausweisnummern bei einer Flugbuchung. Damit niemand solche Daten abgreifen und missbrauchen kann, werden sie codiert, also verschlüsselt.

Das heißt: Die Daten werden in ein anderes Format umgewandelt und erst danach verschickt. Die Empfangsstelle, also zum Beispiel der Server eines Onlineshops, verwandelt sie dann wieder zurück in das ursprüngliche Format.

Durch eine geeignete Codierung lässt sich also sicherstellen, dass nur authentifizierte und autorisierte Personen sensible Daten lesen können und ihre Integrität gewahrt bleibt, sie sich also während der Übermittlung nicht ändern lassen. Dabei kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, die wir im Folgenden beschreiben.

Symmetrische Codierungsverfahren

Bei symmetrischen Verfahren werden Nachrichten mit dem gleichen Schlüssel codiert und decodiert. Die Empfänger:innen einer Nachricht (Menschen oder zum Beispiel Webserver) müssen also den Schlüssel besitzen, mit dem sie verschlüsselt wurde. Solche Verfahren waren bereits in der Antike in Gebrauch.

Am bekanntesten ist die nach dem römischen Feldherrn Gaius Iulius Caesar benannte Caesar-Chiffre. Dieser chiffrierte seine Geheimkorrespondenz, indem er etwa A durch D ersetzte, B durch E und so weiter. Aus dem deutschen Wort „Angriff“ würde also „Dqjulii“. Die Empfänger kannten den Schlüssel – und mussten die Buchstaben nur um drei Stellen im Alphabet „zurückverschieben“, um den Text zu entziffern.

Das große Problem des symmetrischen Verfahrens, auch Secret-Key-Verfahren genannt, ist jedoch die Frage des Schlüsselaustauschs. Wenn der Schlüssel auf die gleiche Weise übermittelt wird wie die Daten, zum Beispiel per E-Mail, lässt er sich abfangen – und die Daten sind auslesbar.

Asymmetrische Codierungsverfahren

Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren lösen das Problem des sicheren Schlüsselaustauschs. Sie kommen insbesondere bei der Kommunikation zwischen Computern zum Einsatz – etwa bei verschlüsselten E-Mails oder sicheren Datenübertragungen per Browser.

Solche Verfahren arbeiten stets mit zwei Schlüsseln, die sich ergänzen. Dabei besitzt jede Seite der Kommunikation ein eigenes Schlüsselpaar, das aus einem geheimen (privaten) Schlüssel und einem öffentlichen Schlüssel besteht.

Beide Schlüssel werden durch einen mathematischen Algorithmus erzeugt und verbunden: Mit dem öffentlichen Schlüssel verschlüsselte Daten lassen sich nur mithilfe des dazu passenden privaten Schlüssels wieder entschlüsseln.

Das Verfahren funktioniert so: Zum Start des Datenaustauschs generiert die jeweils aufgerufene Seite (also der Empfänger, etwa ein Webserver) ein Schlüsselpaar – und macht den öffentlichen Schlüssel dem Sender zugänglich, etwa einem Privatcomputer. Mithilfe des öffentlichen Schlüssels codiert der Sender die zu übermittelnden Daten. Diese werden also als „Geheimtext“ verschickt – und lassen sich nur noch mit dem privaten Schlüssel des Empfängers decodieren, also entschlüsseln.

HTTPS: Sicher codierte Daten

Wenn du Bank- und Adressdaten in einem Internetshop eingibst, sollten sie vor der Übertragung unbedingt codiert, also verschlüsselt werden. Dafür dient das „Hypertext Transfer Protocol Secure“, kurz HTTPS, das auf die Verschlüsselungstechnik TLS zurückgreift (siehe Kasten oben). Die Internetadresse (URL) der entsprechenden Webseiten beginnt mit „https://“.

Das Verfahren kombiniert symmetrische und asymmetrische Codierungsverfahren. Vereinfacht gesagt funktioniert es so:

• Kontaktaufnahme: Beim Aufrufen der Webseite stellt der Computer („Client“) eine Verbindung zum Webserver des Seitenbetreibers her, etwa eines Internetshops. Dieser authentifiziert sich über ein digitales Zertifikat.
• Asymmetrische Verschlüsselung: Der Server übermittelt seinen öffentlichen Schlüssel und das Zertifikat an den Client, der es prüft. Ist das Zertifikat gültig, erzeugt der Client einen symmetrischen Sitzungsschlüssel, codiert ihn mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers und schickt ihn dorthin.
• Entschlüsselung: Der Server decodiert den Sitzungsschlüssel mit seinem privaten Schlüssel und bestätigt ihn.
• Symmetrische Verschlüsselung: Die folgenden Datenübertragungen, etwa von Bankdaten, werden dann mit dem symmetrischen Sitzungsschlüssel verschlüsselt.

Digitale Zertifikate

Digitale Zertifikate sind elektronische Echtheitsnachweise, die die Identität einer Person, eines Computers oder einer Organisation bescheinigen, also eine Art digitaler Personalausweise. Sie kommen bei asymmetrischen Codierungen zum Einsatz und sollen garantieren, dass eine Webseite tatsächlich von der angezeigten Internetadresse stammt.

Die Zertifikate verhindern zudem „Man in the middle“-Attacken, also das unbemerkte Abgreifen der Kommunikation durch Unbefugte, und schützen Schlüssel vor Manipulationen.

Um Sicherheit zu gewährleisten, werden Zertifikate durch Zertifizierungsstellen einer Public Key Infrastruktur bereitgestellt. Die Namen „vertrauenswürdiger“ Stellen sind im Browser hinterlegt, andere Zertifikate akzeptiert er nicht.

Wenn du eine Website besuchst und der Hinweis „Sicherheitszertifikat abgelaufen“ oder ein anderer Warnhinweis erscheint, solltest du deshalb vorsichtig sein – und insbesondere keine Daten auf der Seite eingeben.

Public-Key-Infrastrukturen

Eine Public Key Infrastruktur (PKI, Infrastruktur für öffentliche Schlüssel) ist eine Sicherheitsinfrastruktur, die einen sicheren Datenaustausch ermöglicht. Eine PKI stellt digitale Zertifikate aus, verteilt und prüft sie.

PKI-Anbieter können staatliche Organisationen wie die Bundesdruckerei sein, aber auch private IT- und Software-Unternehmen. Eine PKI wird im Onlinehandel, auf Portalen der öffentlichen Verwaltung oder von VPN (Virtual Private Networks) verwendet. VPN ist eine Netzwerkverbindung, die nicht von Unbeteiligten gesehen werden kann.

Sicherer Datentransfer im Internet

Die meisten Websites und Dienste im Internet verwenden Verschlüsselungstechniken, um die Übertragung der Daten zwischen den Browsern der Privatnutzer:innen und dem Server der Website abzusichern. Doch neben der Verschlüsselung solltest du natürlich auch weitere Sicherheitsaspekte im Blick behalten, zum Beispiel regelmäßige Software-Updates durchführen sowie sichere Passwörter, eine Firewall und eine Antiviren-Software verwenden.