AES

AES ist eine Rechenvorschrift, die lesbaren Text in unlesbaren Zeichensalat verwandelt. Dafür braucht sie einen Schlüssel: eine geheime Zahlenfolge, die Sender und Empfänger kennen. Wer diesen Schlüssel hat, kann den Zeichensalat wieder in den Originaltext zurückverwandeln. Wer ihn nicht hat, sieht nur zufällig wirkende Daten. Weil beide Seiten denselben Schlüssel benutzen, spricht man von einem symmetrischen Verfahren. Die Abkürzung steht für Advanced Encryption Standard, also etwa "fortgeschrittener Verschlüsselungsstandard".

Der Standard, auf den sich fast alle geeinigt haben

Vor AES war das Verfahren DES üblich. Dessen Schlüssel waren mit 56 Bit zu kurz. Ende der 1990er konnten Spezialrechner sie in Tagen durchprobieren. Die US-Behörde NIST schrieb deshalb einen öffentlichen Wettbewerb aus. 2000 gewann ein Entwurf zweier belgischer Forscher namens Rijndael, seit 2001 ist er offizieller Standard.

Entscheidend war die Offenheit des Verfahrens. Jeder darf nachlesen, wie AES rechnet, und versuchen, es zu brechen. Seit über zwanzig Jahren ist das niemandem praktisch gelungen. Sicherheit durch Geheimhaltung des Verfahrens gilt in der Kryptografie als schlechtes Zeichen — geheim bleiben soll nur der Schlüssel.

Weil sich alle auf denselben Standard geeinigt haben, funktioniert Verschlüsselung geräteübergreifend. Ein Android-Handy und ein Server in Irland verstehen einander. Zusätzlich haben Prozessoren von Intel, AMD und Apple eigene Befehle für AES eingebaut. Verschlüsseln kostet dadurch kaum spürbar Rechenzeit.

Runden, Blöcke und die Länge des Schlüssels

AES zerlegt die Daten in Blöcke zu je 16 Bytes. Jeder Block wandert durch mehrere Runden. In jeder Runde werden die Bytes vertauscht, verschoben, vermischt und mit einem Teil des Schlüssels verrechnet. Bei einem 128-Bit-Schlüssel sind es zehn Runden, bei 256 Bit vierzehn. Das Ziel ist Verwirrung: Ändert man ein einziges Bit im Text, sieht das Ergebnis komplett anders aus.

Die Schlüssellänge sagt, wie viele Möglichkeiten ein Angreifer durchprobieren müsste. Bei 128 Bit sind das rund 340 Sextillionen Kombinationen. Selbst alle Computer der Welt zusammen bräuchten dafür unvorstellbar lange. Man vergleicht das gern mit einem Zahlenschloss, dessen Ziffernzahl man einfach verdoppelt — der Aufwand wächst nicht doppelt, sondern explosionsartig.

Ein häufiger Irrtum: AES allein reicht nicht. Man muss auch festlegen, wie die vielen Blöcke miteinander verkettet werden. Diese Betriebsart heißt Modus. Ein schlecht gewählter Modus verrät Muster, obwohl der Algorithmus selbst intakt ist. Heute üblich ist GCM, weil es zusätzlich prüft, ob jemand die Daten unterwegs verändert hat.

AES im Handy, im WLAN und in der Cloud

Wenn eine Webseite mit "https" beginnt, läuft die Verbindung fast immer über AES. Auch das WLAN zu Hause nutzt es, sobald die Verschlüsselung WPA2 oder WPA3 aktiv ist. Messenger wie WhatsApp oder Signal verschlüsseln Nachrichten damit. Die Festplatte eines iPhones oder eines Windows-Rechners mit BitLocker ist ebenfalls AES-verschlüsselt.

In Nachrichtenmeldungen taucht der Begriff oft bei Datenlecks auf. Firmen betonen dann, Daten seien "AES-256-verschlüsselt gespeichert". Das ist nur dann beruhigend, wenn die Schlüssel getrennt und sicher liegen. Wurden Daten und Schlüssel zusammen gestohlen, hilft die beste Verschlüsselung nichts.

Auch bei KI-Diensten spielt AES eine Rolle. Anfragen an einen Chatbot laufen verschlüsselt zum Rechenzentrum, und dort gespeicherte Trainingsdaten liegen häufig verschlüsselt auf den Festplatten. Diskutiert wird zudem, ob Quantencomputer AES gefährden. Nach heutigem Stand nicht ernsthaft: Sie halbieren die effektive Schlüssellänge, weshalb AES-256 als langfristig sicher gilt.