Kryptographie

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Diese Wissensbasis begleitet euch systematisch durch die wichtigsten Themen der Kryptographie - von den Grundlagen bis zur praktischen Anwendung. Sie ist so aufgebaut, dass ihr Inhalte zügig findet, Zusammenhänge versteht und euch gezielt auf Prüfungssituationen vorbereiten könnt.

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  ✅ Praxisbezug: Aufgaben, Quiz und Referenzteile unterstützen euch bei Anwendung und Transfer.

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4. Selbsttest machen -> Prüft euren Stand im Quiz

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen der Kryptografie

• 1. Einleitung
  • Was ist Verschlüsselung?
  • Warum ist das für IT-Berufe wichtig?
  • Was passiert ohne Verschlüsselung?
  • Die drei Schutzziele – CIA-Triad
  • Encoding ≠ Encryption ≠ Hashing
  • Steganografie – Verstecken statt Verschlüsseln
  • Ziel dieser Schulung
• 2. Grundbegriffe
  • Klartext und Geheimtext
  • Authentifizierung, Autorisierung, Authentizität
  • Nonce
  • Kerckhoffs’sches Prinzip
  • Schlüssellänge und Sicherheit
  • Hashing – kein Verschlüsseln
  • Passwörter sicher speichern
  • Entropie und Zufallszahlen
• 3. Symmetrische Verschlüsselung
  • Grundprinzip
  • Blockchiffren vs. Stromchiffren
  • XOR – die Grundoperation der Verschlüsselung
  • Betriebsmodi von Blockchiffren
  • Wichtige symmetrische Algorithmen
  • Schlüsselableitung – KDF und PBKDF2
  • Symmetrische Verschlüsselung mit OpenSSL

Schlüsselpaare und Signaturen

• 4. Asymmetrische Verschlüsselung
  • Grundprinzip
  • Warum funktioniert das überhaupt? – Einwegfunktionen
  • Das Schlüsseltauschproblem – gelöst
  • Diffie-Hellman – gemeinsamen Schlüssel ohne Übertragung erzeugen
  • Wichtige asymmetrische Algorithmen
  • Asymmetrische Verschlüsselung mit OpenSSL
  • Post-Quantum-Kryptografie
• 5. Digitale Signaturen
  • Was ist eine digitale Signatur?
  • Das Hash-then-Sign-Prinzip
  • Was die Signatur beweist – und was nicht
  • Signaturalgorithmen im Vergleich
  • Wo digitale Signaturen konkret vorkommen
  • Digitale Signaturen mit OpenSSL
  • Nichtabstreitbarkeit (Non-repudiation)
• 6. Hybride Verschlüsselung
  • Das Beste aus beiden Welten
  • Wo hybride Verschlüsselung eingesetzt wird
  • Praktisches Beispiel: Hybrid mit OpenSSL

Vertrauen im Internet

• 7. Zertifikate und PKI
  • Was ist ein Zertifikat?
  • Zertifikatstypen – DV, OV, EV
  • Wildcard-Zertifikate und Multi-Domain-Zertifikate
  • PKI – Public Key Infrastructure
  • Zertifikate mit OpenSSL erstellen
  • Schlüssel- und Zertifikatsformate
  • Let’s Encrypt – kostenlose Zertifikate
• 8. Zertifikatswiderruf (CRL und OCSP)
  • Das Problem: Was passiert, wenn ein Zertifikat kompromittiert wird?
  • CRL – Certificate Revocation List
  • OCSP – Online Certificate Status Protocol
  • OCSP Stapling
  • Vergleich CRL vs. OCSP vs. OCSP Stapling
  • Widerrufsgründe (RFC 5280)
  • Certificate Transparency (CT)
• 9. TLS – Verschlüsselung im Web
  • Was ist TLS?
  • TLS-Versionen
  • TLS-Handshake (vereinfacht)
  • Cipher Suites
  • Perfect Forward Secrecy (PFS)
  • HSTS – HTTP Strict Transport Security
• 10. Angriffe auf Verschlüsselung
  • Warum Angriffe kennen?
  • Man-in-the-Middle (MITM)
  • Replay-Angriff
  • Brute-Force-Angriff
  • Rainbow Tables und Salting
  • Weitere relevante Angriffstypen
  • Übersicht: Angriff und Gegenmittel

Sichere Systeme und Netze

• 11. SSH – Asymmetrische Authentifizierung in der Praxis
  • SSH-Schlüsselauthentifizierung
  • SSH-Schlüssel mit OpenSSH
  • Schlüssel absichern
  • Known Hosts – Serverkennzeichnung beim ersten Verbinden
  • SSH-Client-Konfiguration (~/.ssh/config)
  • SSH-Server absichern (sshd_config)
• 12. Zwei-Faktor-Authentifizierung (2FA und MFA)
  • Warum reicht ein Passwort nicht?
  • Die drei Authentifizierungsfaktoren
  • TOTP – Time-based One-Time Password
  • HOTP – HMAC-based One-Time Password
  • FIDO2 und WebAuthn – Phishing-resistente Authentifizierung
  • SMS als 2FA – schwach, aber besser als nichts
  • Passkeys – die Zukunft der Authentifizierung
  • Vergleich der 2FA-Methoden
  • Recovery Codes – der Notfallplan
• 13. VPN
  • Was ist ein VPN?
  • Site-to-Site vs. Client-to-Site
  • IPsec – Internet Protocol Security
  • WireGuard
  • OpenVPN
  • Vergleich der VPN-Protokolle
  • Split Tunneling
• 14. E-Mail-Sicherheit (S/MIME und PGP)
  • Das Problem: E-Mail ist von Natur aus unsicher
  • S/MIME – Secure/Multipurpose Internet Mail Extensions
  • PGP / GPG – Pretty Good Privacy
  • Vergleich S/MIME vs. PGP
  • E-Mail-Spoofing und Gegenmaßnahmen
• 15. WLAN-Sicherheit
  • Warum WLAN-Sicherheit?
  • WEP – Wired Equivalent Privacy (gebrochen)
  • WPA und WPA2 – Wi-Fi Protected Access
  • WPA3 – aktueller Standard (2018)
  • Angriffe auf WLAN
  • Praktische Empfehlungen

Referenz und Prüfungsvorbereitung

• 16. Vergleich und Einsatzgebiete
  • Gegenüberstellung: Symmetrisch vs. Asymmetrisch
  • Wann was verwenden?
  • Aktuelle Empfehlungen (BSI 2024)
  • Zero Trust – „Vertraue niemandem”
• 17. Troubleshooting und Diagnose
  • Systematisch vorgehen
  • TLS-Verbindung prüfen
  • Zertifikat-Probleme
  • Häufige TLS/Zertifikats-Fehlermeldungen
  • SSH-Troubleshooting
  • VPN-Troubleshooting
• 18. Quick Reference – Kryptografie-Befehle
  • OpenSSL – Symmetrische Verschlüsselung
  • OpenSSL – Hashing
  • OpenSSL – Asymmetrische Schlüssel
  • OpenSSL – Digitale Signaturen
  • OpenSSL – Zertifikate
  • OpenSSL – Formatkonvertierung
  • OpenSSL – TLS-Verbindungen prüfen
  • SSH – Schlüsselverwaltung

Anhang

• Aufgabe 1 – HTTPS-Einrichtung für einen Webshop
• Aufgabe 2 – SSH-Härtung eines Produktionsservers
• Aufgabe 3 – VPN-Konzept für zwei Unternehmensstandorte
• Aufgabe 4 – Sicherheitsvorfall - Analyse und Reaktion
• Aufgabe 5 – E-Mail-Sicherheit und Zertifikatsinfrastruktur
• Quiz