Advanced Encryption Standard

Der Advanced Encryption Standard ist eine feste Rechenvorschrift, die Daten in ein unlesbares Durcheinander verwandelt. Dafür braucht man einen Schlüssel, also eine sehr lange geheime Zahl. Wer diesen Schlüssel besitzt, kann die Daten wieder in den ursprünglichen Zustand zurückrechnen. Wer ihn nicht besitzt, sieht nur scheinbar zufällige Zeichen. Man spricht hier von einem symmetrischen Verfahren: Zum Zusperren und zum Aufsperren wird derselbe Schlüssel benutzt, wie bei einem Türschloss mit einem einzigen Schlüsselexemplar. Der Kurzname des Verfahrens lautet AES, und er ist seit dem Jahr 2001 der offizielle Standard der US-Behörden.

Warum AES überall steckt

Vor AES benutzte man ein älteres Verfahren namens DES. Dessen Schlüssel war mit 56 Bit sehr kurz, also nach heutigen Maßstäben eine viel zu kleine geheime Zahl. In den 1990er Jahren konnten Spezialrechner alle möglichen DES-Schlüssel innerhalb von Tagen durchprobieren. Die US-Normungsbehörde schrieb deshalb einen öffentlichen Wettbewerb aus. Gewinner wurde ein Verfahren zweier belgischer Forscher namens Rijndael, das seitdem AES heißt.

Entscheidend war das offene Verfahren. Jeder durfte die Kandidaten prüfen und angreifen, jahrelang und öffentlich. Das ist in der Kryptografie der Normalfall: Ein Verschlüsselungsverfahren gilt erst als sicher, wenn es öffentlich bekannt ist und trotzdem niemand es knacken kann. Geheimhaltung des Verfahrens selbst wäre ein Warnzeichen, denn dann hätte niemand von außen nach Fehlern gesucht.

Heute ist AES praktisch konkurrenzlos. Prozessoren von Intel, AMD und Apple enthalten eigene Schaltungen nur für AES. Dadurch läuft die Verschlüsselung fast ohne spürbaren Zeitverlust. Wer eine Festplatte verschlüsselt, merkt beim Arbeiten normalerweise keinen Unterschied.

Runden, Blöcke und Schlüssellängen

AES bearbeitet die Daten nicht am Stück, sondern in Häppchen von je 16 Zeichen, sogenannten Blöcken. Jeder Block wird mehrfach durcheinandergewirbelt. Ein solcher Durchgang heißt Runde. In jeder Runde werden Zeichen nach einer festen Tabelle ausgetauscht, Zeilen verschoben, Spalten vermischt und der Schlüssel eingerechnet. Je nach Schlüssellänge sind es 10, 12 oder 14 Runden.

Die Schlüssellänge steht im Namen: AES-128, AES-192 oder AES-256, gemessen in Bit. Ein 128-Bit-Schlüssel hat etwa 340 Sextillionen mögliche Werte, also eine Zahl mit 39 Stellen. Alle davon durchzuprobieren ist mit heutiger und absehbarer Technik ausgeschlossen. AES-256 gilt zusätzlich als robust gegenüber künftigen Quantencomputern, weil diese den Aufwand zwar verringern, aber nicht auf ein machbares Maß.

Ein häufiger Irrtum: Eine lange Schlüssellänge allein macht ein System nicht sicher. Wichtig ist auch, wie die vielen Blöcke miteinander verkettet werden, der sogenannte Betriebsmodus. Wird jeder Block einzeln und gleich verschlüsselt, bleiben Muster im Bild oder Text sichtbar. Und der beste Algorithmus hilft nichts, wenn der Schlüssel aus einem schwachen Passwort stammt oder unsicher gespeichert wird.

AES im Alltag erkennen

Beim Aufruf einer Webseite mit https handeln Browser und Server im Hintergrund ein Verfahren aus. Meist fällt die Wahl auf AES. Auch das heimische WLAN nutzt AES, sobald die Verschlüsselung WPA2 oder WPA3 eingestellt ist. Messenger wie WhatsApp und Signal verschlüsseln Nachrichteninhalte ebenfalls damit.

Auf Geräten begegnet einem AES bei der Festplattenverschlüsselung, etwa BitLocker unter Windows oder FileVault auf dem Mac. Smartphones verschlüsseln ihren gesamten Speicher standardmäßig. Passwort-Manager und verschlüsselte ZIP-Archive setzen auf dasselbe Verfahren. In Produktbeschreibungen taucht dann oft der Werbebegriff „militärische Verschlüsselung“ auf, gemeint ist schlicht AES-256.

In Nachrichtenmeldungen liest man AES meist im Zusammenhang mit Datenschutz oder Datenlecks. Wichtig ist dabei die Unterscheidung: Fast nie wird AES selbst gebrochen. Angreifer nutzen stattdessen gestohlene Schlüssel, unverschlüsselte Sicherungskopien oder Fehler in der Software drumherum. Das Schloss hält, geöffnet wird meist das Fenster daneben.