Advanced-Encryption-Standard

AES oder Advanced Encryption Standard ist ein Kryptosystem und der offizielle Nachfolger von DES (Data Encryption Standard) nach einem Auswahlverfahren das durch die NIST geleitet wurde.  DES wurde 1976 von IBM und der NSA entwickelt, um Behörden ein sicheres Kommunizieren zu ermöglichen.  Der aktuelle Algorithmus AES wurde im Jahr 2000 von dem National Institute of Standards and Technology (NIST) als Standard ausgewählt. AES ist für oberste Geheimhaltungsstufen für Dokumente von US-Behörden zugelassen.  Nach seinen Entwicklern Joan Daemen und Vincent Rijmen wird AES auch "Rijndael-Algorithmus" (sprich Rheindahl) genannt. AES ist eine spezielle Ausprägung des Rijndael-Algorithmus.  Es handelt sich um ein symmetrisches Kryptosystem mit einer variablen Blockgrösse von 128, 192 und 256 Bit und einer variablen Schlüssellänge von 128, 192 und 256 Bit. Damit AES genügend sicher ist, sollte ein komplexes Passwort verwendet werden.  Die Schlüssellänge kann gewählt werden: 128 Bit, 192 bit oder 256 Bit. Bei AES ist die Länge der Blöcke auf 128 Bit festgelegt.

AES und Rijndael 
Es handelt sich bei AES um eine Blockchiffre. AES schreibt jeden Block in eine zweidimensionale Matrix. Diese Matrix enthält je vier Zeilen bzw Spalten mit 1-Byte-Feldern. Bei Rijndael variiert je nach Blockgrösse die Anzahl der Spalten  in der Matrix: von 4 (128 Bit) bis 8 (256 Bit). Die Blöcke werden nach einem bestimmten Algorithmus verarbeitet. Der Rijndael-Algorithmus verwendet nacheinander unterschiedliche Schlüsselteile des ursprünglichen Schlüssels für den Klartextblock.  Dabei geht der Rijndael-Algorithmus so vor, dass das Verfahren in mehreren Runden angewendet wird. Die Anzahl der Runden bestimmt sich nach der Blockgösse und der Schlüsselstärke. Bei AES ist nur die Schlüsselstärke entscheidend, da die Blockgrösse  konstant bei 128 Bit ist.  In einer Substitutionsbox findet die monoalphabetische Verschlüsselung statt. In der Substitutionsbox (S-Box) wird bestimmt, wie bei jeder Runde ein Wert Byte für Byte zu ersetzen ist. Eine S-Box  hat die Grösse von 256 Byte. Der Inhalt der S-Box wird erstellt indem jedes einzelne Byte (ohne die Null) durch sein multiplikatives Inverses ersetzt wird. Dabei liegen den Bytes die Behandlung als endliche Körper der Klasse F₂8 zu Grunde.  In der S-Box werden Prinzipien der Diffusion nach Claude Shannon und der Konfusion (Einsetzung der S-Box in Blockchiffren damit Klartext und verschlüsselter Text verschleiert werden) eingesetzt. Dadurch sollen auch Attacken nach algebraischen Methoden  oder Methoden der linearen und differentiellen Analyse vorgebeugt werden.  Die einzelnen Verschlüsselungsvorgänge beinhalten eine Schlüsselexpansion, eine Vorrunde, mehrere Verschlüsselungsrunden und eine Schlussrunde.  Auf AES wurden mehrere Attacken durchgeführt. In der Endbetrachtung bleibt er jedoch bisher ungebrochen.  Konkurrenten des Rijndael bei der Auswahl durch die NIST waren RC6, Serpent, Twofish und MARS.                         
Siehe auch:    Kryptografie   Differential-Analysator   Elgamal-Kryptosystem   PGP   PKC   RSA   RC4   SHA   Künstliche-Intelligenz   Dekohärenz-in-Quantum-Computing