Was sind die Grundlagen der Netzwerksicherheit?

Verschlüsselung ist wichtig, um vertrauliche Daten und Kommunikationen vor neugierigen Blicken zu schützen. Die Verschlüsselung schützt Dateien auf Ihrer Festplatte, Ihre Banking-Sitzungen, in der Cloud gespeicherte Daten, vertrauliche E-Mails und noch viele andere Anwendungen. Kryptografie ermöglicht auch die Überprüfung der Datenintegrität und die Authentifizierung der Datenquelle. 

Bei der Verschlüsselung unterscheidet man zwei Grundtypen: symmetrisch und asymmetrisch. 

• Bei der symmetrischen Kryptografie gibt es einen einzigen Schlüssel zum Ver- und Entschlüsseln. Dieser muss dem Empfänger bereitgestellt werden, um die verschlüsselte Kommunikation abzuschließen. Zu den gängigen Algorithmen gehören Advanced Encryption Standard (AES), Blowfish, Triple-DES (Data Encryption Standard) und viele mehr.
• Bei der asymmetrischen Kryptografie gibt es zwei verschiedene Schlüssel: einen öffentlichen (Public Key) und einen privaten (Private Key), die gemeinsam als Satz funktionieren. Der Schlüsselsatz gehört jeweils einem Anwender oder einem Dienst, z. B. einem Webserver. Ein Schlüssel ist für die Verschlüsselung bestimmt, der andere für die Entschlüsselung. 
• Wenn der Public Key die Daten verschlüsselt, hält er die Daten dadurch geheim. Denn nur der Besitzer des Private Keys kann sie entschlüsseln.
• Verschlüsselt der Private Key die Daten, beweist er dadurch die Authentizität der Quelle. Denn wenn die Daten erfolgreich mit dem Public Key entschlüsselt werden können, heißt das, dass nur der Private Key die Daten verschlüsselt haben kann. Der Public Key ist tatsächlich öffentlich und für jeden zugänglich.

Ein drittes Thema ist das Hashing. Auch wenn es sich hierbei nicht wirklich um eine Verschlüsselung handelt, muss Hashing Teil der Sicherheitsdiskussion sein. Beim Hashing wird ein Algorithmus auf eine Nachricht angewendet, der aus den Bits dieser Nachricht eine Antwort, den sogenannten Hash, errechnet. Bei den Bits kann es sich um Daten, Sprache oder Videos handeln. Beim Hashing wird der Wert der Daten in keiner Weise verändert. Im Gegensatz dazu werden bei der Verschlüsselung die Daten in einen unlesbaren Zustand versetzt. 

Hashing beweist, dass sich die Bits der Nachricht nicht verändert haben. Es stellt sicher, dass die Daten integer sind und in ihrem ursprünglichen Format vorliegen. Nur Hashing schützt Daten vor versehentlichen Änderungen.

Wenn der Hash mit einem asymmetrischen Private Key verschlüsselt ist, beweist er, dass die Daten nicht von einem Hacker manipuliert wurden. Böswillige Änderungen sind nur möglich, wenn der Private Key kompromittiert ist.

Wenn der Schlüssel nicht kompromittiert wurde, dann wissen Sie, dass die Person, die den Private Key besitzt, auch die Person sein muss, die den Hash berechnet hat. Dieser Key kann ein symmetrischer Schlüssel sein, der manchmal auch als Private Key bezeichnet wird, oder ein asymmetrischer Private Key.

Es ist schwierig, Daten, Sprache oder Videos zu schützen, die über ein kabelloses Netzwerk übertragen werden. Bei kabellosen Übertragungen muss ein Signal gesendet werden, und damit können Hacker in Reichweite die Übertragung leichter erfassen. Es gibt Verschlüsselungsstandards für kabellose Netzwerke, aber die meisten wurden bereits in irgendeiner Form geknackt.

Zu den Verschlüsselungsstandards gehören WEP, WPA, WPA2 und jetzt auch WPA3.

• Wired Equivalent Privacy (WEP) verwendet den symmetrischen RC4-Algorithmus zur Verschlüsselung der kabellosen Übertragung. Hacker haben den Standard schnell geknackt – und es gibt mittlerweile sogar ein praktisches Hacking-Tool namens WEP Crack genau für diesen Zweck.
• Wi-Fi Protected Access (WPA) ersetzte damals WEP, verwendete aber weiterhin RC4. Also haben Hacker WEP Crack modifiziert, um auch WPA zu knacken.
• WPA2, die zweite Version von WPA, umfasst zwei Optionen.
  • WPA2-Personal verwendet einen Pre-Shared Key, der auch einfach als Sicherheitsschlüssel bezeichnet wird. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um ein Passwort, das in ein kabelloses Gerät, wie einen Laptop oder ein Telefon, sowie in den kabellosen Zugangspunkt (Wireless Access Point, WAP) eingegeben wird. 2017 entdeckten Hacker die erste Schwachstelle namens  Key Reinstallation AttaCK (KRACK).
  • WPA2-Enterprise verwendet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem es den Anwender bei einem zentralen RADIUS-Server (Remote Authentication Dial-in User Service) authentifiziert. Außerdem wird das EAP-Protokoll (Extensible Authentication Protocol) verwendet, um die Authentifizierungsinformationen über die lokale kabellose Verbindung weiterzuleiten. Die Kombination aus RADIUS und EAP als Sicherheitsprotokoll wird als IEEE 802.1x bezeichnet.

• WPA3 bietet ebenfalls zwei Optionen.
  • WPA3-Personal bietet Anwendern ein höheres Maß an Schutz durch einen 128-Bit-Verschlüsselungsschlüssel. Dies ermöglicht eine zuverlässige Passwortauthentifizierung, selbst wenn die Passwörter der Anwender eigentlich zu einfach sind, um sicher zu sein. WPA3-Personal erreicht diesen Schutz durch das SAE-Protokoll (Simultaneous Authentication of Equals) anstelle des Pre-Shared Keys in WPA2-Personal.   
  • WPA3-Enterprise[SM2] [TA(3] [SM4]  verwendet einen 192-Bit-Verschlüsselungsschlüssel für gesteigerte Sicherheit. Der Standard stellt eine Erweiterung von WPA2 dar, das Sicherheitsprotokolle im gesamten Unternehmensnetzwerk einheitlich anwendet.