Symmetrische Verschlüsselung ist die klassische Form der Kryptographie: Sender und Empfänger verwenden denselben geheimen Schlüssel (Shared Secret) sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln. Wer den Schlüssel besitzt, kann alle Nachrichten lesen — der Schlüssel muss daher geheim bleiben.
Funktionsweise
Ein Algorithmus wie AES verwandelt den Klartext mit Hilfe des Schlüssels in Geheimtext; der Empfänger führt die Umkehroperation mit demselben Schlüssel aus. Symmetrische Verfahren sind sehr schnell und eignen sich für beliebig große Datenmengen — ein Datei- oder Festplatten-Verschlüsselungswerkzeug arbeitet fast immer symmetrisch.
AES — der Standard
Der Advanced Encryption Standard (AES) wurde 2001 vom NIST als FIPS-197-Standard veröffentlicht. AES ist eine Blockchiffre, die Daten in 128-Bit-Blöcken verarbeitet und mit Schlüsseln von 128, 192 oder 256 Bit arbeitet. Moderne Prozessoren besitzen AES-NI-Befehle, die eine hardwarebeschleunigte Ver- und Entschlüsselung ermöglichen. AES gilt als Goldstandard: Selbst AES-128 ist praktisch nicht mit Brute-Force angreifbar.
Schwäche: die Schlüsselverteilung
Das zentrale Problem der symmetrischen Verschlüsselung ist der Schlüsselaustausch: Jede Verbindung zwischen zwei Partnern braucht einen eigenen geheimen Schlüssel, und der muss sicher übertragen werden. Bei n Teilnehmern wären n·(n-1)/2 Schlüssel nötig — für das Internet keine praktikable Lösung. Genau hier setzen asymmetrische Verfahren an.
Deshalb kombinieren moderne Systeme beide Welten zur hybriden Verschlüsselung: Der Schlüsselaustausch läuft asymmetrisch, die eigentliche Datenverschlüsselung symmetrisch. In TLS werden die Nutzdaten etwa mit AES-GCM verschlüsselt (siehe AEAD), während der Sitzungsschlüssel per ECDHE ausgehandelt wird.
Beispiele für symmetrische Verfahren: AES, ChaCha20 (eine Streamchiffre, schnell ohne Hardware-Unterstützung), historisch DES und 3DES (heute veraltet). Grundbegriff: Verschlüsselung. Anwendung: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.