Public Key
Ein Public Key (zu Deutsch: öffentlicher Schlüssel) ist eine Abfolge an Zahlen und Buchstaben, die zusammen einen digitalen Schlüssel zur Verschlüsselung von Daten bilden.
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Inhaltsverzeichnis
- Definition Public Key: Was ist ein öffentlicher Schlüssel?
- Was ist der Unterschied zwischen Public und Private Key?
- Was ist das Public Key Verfahren?
- Public Keys im digitalen Signaturverfahren
- Digitale Zertifikate: Wie funktioniert die Public Key Infrastructure?
- Was sind die Vorteile und Nachteile von Public Keys?
Definition Public Key: Was ist ein öffentlicher Schlüssel?
Ein Public Key – oder ein öffentlicher Schlüssel – ist eine digitale Zeichenabfolge, die genutzt werden kann, um Daten sicher zu verschlüsseln. Er wird individuell aus Primzahlen berechnet und kommt in asymmetrischen Verschlüsselungen zum Einsatz: Erstellt wird ein Public Key daher immer als Schlüsselpaar mit einem Private Key. Nur der Besitzer des privaten Schlüssels ist in der Lage, die Daten zu entschlüsseln.
Was ist der Unterschied zwischen Public und Private Key?
Ein Public Key wird zur Verschlüsselung von Daten oder zur Authentifizierung von digitalen Signaturen genutzt. Da der Private Key sich rechnerisch nicht aus dem Public Key ableiten lässt, darf der öffentliche Schlüssel frei weitergegeben werden.
Im Gegensatz dazu darf der Private Key nie weitergegeben werden. Denn unabhängig vom gewählten Verschlüsselungsverfahren dient er zur Entschlüsselung von Daten oder zum Signieren von Nachrichten. Wird er an Unbefugte weitergeleitet, können geheime Daten kompromittiert werden oder Nachrichten unterzeichnet werden.
Was ist das Public Key Verfahren?
Das Public Key Verfahren ist eine asymmetrische Verschlüsselung. Einfach erklärt: In diesem Verschlüsselungsverfahren werden sowohl ein Public Key als auch ein Private Key genutzt, um Nachrichten und Daten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln – daher ein asymmetrisches Verfahren.
Wie funktioniert das Public Key Verfahren?
- Zunächst generiert der Nutzer ein Schlüsselpaar (SSH Key) aus Public Key und Private Key – nur den öffentlichen Schlüssel leitet er an die andere beteiligte Partei weiter. Der private Schlüssel bleibt geheim. Zur Weitergabe wird beispielsweise eine Zertifizierungsstelle oder ein Key Server genutzt.
- Der Sender einer Nachricht nutzt den Public Key, um die Daten zu verschlüsseln. Solange der private Schlüssel geheim bleibt, ist die Nachricht für Dritte nicht mehr lesbar. Daher kann sie über einen beliebigen Kanal versendet werden.
- Der Empfänger decodiert die Nachricht mit seinem Private Key.
Beispiel für Public Key Verschlüsselungen
Als gängiges Programm für Public Key Verschlüsselungen von E-Mails gilt Pretty Good Privacy. Das Programm erzeugt einen privaten und einen öffentlichen Schlüssel, der anschließend weitergegeben werden kann. Er wird auf einer zentralen Datenbank hinzugefügt, die von anderen Nutzern durchsucht werden kann.
Public Keys im digitalen Signaturverfahren
Während man mit einem Private Key Nachrichten digital signieren kann, kann die Signatur mit dem Public Key des Senders überprüft werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Datei von dem echten Sender versendet wurde und unverändert angekommen ist.
Digitale Zertifikate: Wie funktioniert die Public Key Infrastructure?
Die Public Key Infrastructure ist ein technisches System, das für den sicheren Austausch von Public Keys in digitalen Zertifikaten sorgt. Es basiert ebenfalls auf asymmetrischen Verfahren.
Ein digitales Zertifikat enthält Angaben zum öffentlichen Schlüssel eines Senders sowie zum Aussteller des Zertifikats. Bei der Kommunikation tauschen die beteiligten Parteien ihre Zertifikate miteinander aus und können mit den jeweiligen Public Keys Nachrichten verschlüsseln oder Signaturen verifizieren. Allerdings braucht es einen sicheren Kommunikationsweg, über den digitale Zertifikate ausgetauscht werden. Ansonsten können sich Betrüger als die Institution oder Person ausgeben, mit der man eigentlich kommunizieren möchte.
Die PKI (Public Key Infrastructure) schafft einen Mittelweg, über den Zertifikate auf Echtheit überprüft werden. Über die PKI stellt eine Zertifizierungsstelle (Certificate Authority) digitale Zertifikate aus und signiert diese mit einem privaten Schlüssel.
Was sind die Vorteile und Nachteile von Public Keys?
Der größte Vorteil an Public Keys gegenüber Private Keys ist die erhöhte Sicherheit, die beim Austausch von verschlüsselten Nachrichten entsteht.
- Sicherheit: Der Public Key ist völlig unabhängig vom Private Key und macht die Verschlüsselung von Daten besonders sicher. Sickert der Public Key beim Versenden durch, können Daten trotzdem nicht kompromittiert werden: Es besteht ein doppelter Schutz.
- Einfache Authentifizierung: Digitale Signaturen können mit dem dazugehörigen öffentlichen Schlüssel einfach auf ihre Integrität und Echtheit überprüft werden.
- Skalierbarkeit: Public Keys sind lohnenswert, wenn es darum geht, Daten in großen Netzwerken zu verschlüsseln. Denn so müssen geheime Schlüssel nicht weitergegeben werden, was die Wahrscheinlichkeit eines Leaks verringert.
Public Keys bringen aber auch verschiedene Nachteile mit sich, die ihren Nutzen erschweren:
- Langsame Geschwindigkeit: Die Nutzung von Public Keys in einem asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren erfordert wesentlich mehr Rechenleistung als symmetrische Verschlüsselungsverfahren mit nur einem Private Key.
- Große Schlüsselgröße: Der Prozess wird ebenfalls durch große Schlüsselgrößen verlangsamt. Im Gegensatz zu Private Keys sind Public Keys deutlich größer, beispielsweise RSA 2048 Bit im Vergleich zu AES 128 Bit.
- Ineffizienz: Die Verwaltung von Zertifikaten und Public Key Listen ist komplex und ebenfalls fehleranfällig. Daher ist die Ausstellung von Public Keys beziehungsweise SSH Keys besonders aufwendig.
