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AES-256: Die Chiffre, die Betriebsart und die Grenzen

AES-256 benennt eine Chiffre, nicht ein Versprechen. Erst die Betriebsart, der Nonce und die Passphrase hinter dem Schlüssel entscheiden, was sie wirklich schützt.

Eine Chiffre ist kein Sicherheitsniveau

256 benennt die Schlüssellänge

AES-256 ist eine Blockchiffre mit einem 256-Bit-Schlüssel, standardisiert in FIPS 197. Sie formt einen festen Datenblock unter einem Schlüssel zu Chiffrat um. Die Zahl 256 beschreibt allein die Länge dieses Schlüssels. Über Ihre Dateien, Ihr Gerät oder die Person am Schlüssel sagt sie nichts.

Zwei weitere Entscheidungen wiegen ähnlich schwer. Die Betriebsart legt fest, wie die Chiffre mit Daten umgeht, die länger als ein Block sind. Die Schlüsselableitung legt fest, wie aus Ihrer Passphrase ein Schlüssel wird. AES-256-GCM ist eine mögliche Kombination, AES-256-CBC eine andere. Beide teilen dieselbe Chiffre und unterscheiden sich fast überall sonst.

Zum Ausprobieren: Prüfen Sie, welche Betriebsart Ihr Programm verwendet.

  • AES-256: die Chiffre und ihr 256-Bit-Schlüssel
  • Betriebsart: wie Blöcke verkettet oder authentifiziert werden
  • Schlüsselableitung: wie aus einer Passphrase ein Schlüssel wird

GCM und CBC nutzen dieselbe Blockchiffre

Die Authentifizierung ist die Trennlinie

CBC verkettet jeden Block mit dem vorherigen und verdeckt so Muster im Klartext. Für sich genommen erkennt es keine Manipulation: Wer einzelne Chiffrat-Bits kippt, richtet vorhersehbaren Schaden an, ohne den Schlüssel zu kennen. GCM hängt zusätzlich einen Authentifizierungs-Tag über das Chiffrat, beschrieben in NIST SP 800-38D. Eine veränderte Datei lässt sich dann nicht mehr entschlüsseln, statt falsche Daten zu liefern.

Ein zweiter Unterschied betrifft das, was Sie wiederverwenden dürfen. CBC braucht für jede Nachricht einen frischen, zufälligen Initialisierungsvektor. GCM braucht einen Nonce, der sich unter demselben Schlüssel niemals wiederholt. Eine wiederholte GCM-Nonce ist einer der wenigen Fehler, die das Verfahren grundsätzlich brechen; deshalb erzeugen Bibliotheken sie selbst und überlassen Ihnen diese Wahl nur selten.

Zum Ausprobieren: Prüfen Sie, ob Ihr Programm eine geänderte Datei bemerkt.

  • CBC verdeckt Muster, erkennt aber keine Änderungen
  • GCM ergänzt einen Authentifizierungs-Tag über dem Chiffrat
  • GCM-Nonces dürfen sich unter einem Schlüssel nie wiederholen

Was AES-256 nicht schützt

Vier Lücken, die die Chiffre nicht schließt

Die Schlüssellänge sagt nichts darüber, wie der Schlüssel entstanden ist. Ein Schlüssel aus einer kurzen oder mehrfach genutzten Passphrase ist so schwach wie diese Passphrase, unabhängig davon, was die Chiffre leistet. PBKDF2, beschrieben in RFC 8018, und ähnliche Verfahren machen Rateversuche teuer. Ein Kennwort, das in einer öffentlichen Liste steht, retten sie nicht.

Auch über die Endpunkte sagt Verschlüsselung nichts. Schadsoftware auf dem Gerät, eine Browser-Erweiterung mit Seitenzugriff oder ein eingeschleustes Skript sehen Ihren Klartext, bevor überhaupt eine Chiffre läuft. Ein Teil der Metadaten bleibt ebenfalls sichtbar: Dateigröße, Zeitstempel und die Tatsache, dass eine Übertragung stattgefunden hat.

Zum Ausprobieren: Benennen Sie die Lücke, die auf Ihr Szenario zutrifft.

  • Schwache oder mehrfach genutzte Passphrasen bleiben schwach
  • Ein kompromittierter Endpunkt sieht den Klartext zuerst
  • Dateiname, Größe und Zeitpunkt können sichtbar bleiben

Wo Verschlüsselung im Browser die Lage ändert

Die Laufzeitumgebung um die Chiffre

Die Web Crypto API führt AES-256-GCM im Browser aus und kann einen Schlüssel als nicht exportierbar halten. Skripte können diese Rohbytes des Schlüssels dann nicht auslesen. Ihre Passphrase muss die Seite trotzdem erhalten, und alles, was in dieser Seite läuft, kann mitlesen, was Sie eintippen. Die Herkunft der Seite wiegt deshalb schwerer als die Wahl der Betriebsart.

Ein nicht exportierbarer Schlüssel hilft in einem schmalen Fall. Wer später eine Kopie des Speichers oder einen Speicherauszug anfertigt, hebt einen nie exportierbaren Schlüssel schwerer heraus. Gegen Code, der während Ihrer Eingabe in der Seite läuft, richtet er nichts aus, und ein bereits kompromittiertes Gerät übersteht er nicht.

Zum Ausprobieren: Erzeugen Sie einen nicht exportierbaren Schlüssel und lesen Sie ihn aus.

  • Web Crypto kann einen nicht exportierbaren Schlüssel halten
  • Die Seite erhält Ihre Passphrase im Klartext
  • Ein neues Skript auf derselben Herkunft entwertet jede Schicht

Wählen, was zu Ihrem Fall passt

Zwei Fragen ordnen die meisten Situationen

Fragen Sie zuerst, wogegen Sie sich schützen. Ein verlorenes Notebook, ein geteilter Upload-Ordner und ein Anbieter, der alles protokolliert, verlangen unterschiedliche Entwürfe. Fragen Sie dann, wer entschlüsseln soll. Hält nur Sie den Schlüssel, deckt ein clientseitiges Werkzeug mit AES-256-GCM und einer langen Passphrase den größten Teil des Risikos ab. Muss später jemand anderes die Daten lesen, wird der Schlüsselaustausch zum schwierigen Teil.

Eine praktische Regel: Bevorzugen Sie ein Werkzeug, das authentifiziert. Ohne Tag kann eine beschädigte oder bearbeitete Datei zu falschen Daten entschlüsselt werden, und nichts in der Ausgabe warnt Sie. Dieser Fehler bleibt leise, und genau deshalb lohnt es sich, ihn konstruktiv auszuschließen.

Zum Ausprobieren: Beantworten Sie beide Fragen für eine Datei, die Sie schützen wollen.

  • Nennen Sie die Bedrohung, bevor Sie eine Betriebsart wählen
  • Bevorzugen Sie authentifizierte Verschlüsselung gegenüber reinem CBC
  • Klären Sie vorab, wer den Schlüssel hält
SituationPassendere Wahl
Dateien, die Sie selbst verschlüsseln und speichernAES-256-GCM mit einer Passphrase, die Sie kontrollieren
Ein Altsystem, das nur CBC akzeptiertAES-256-CBC plus eine getrennte Integritätsprüfung
Fälle, in denen ein falscher Schlüssel laut scheitern mussAuthentifizierte Verschlüsselung wie AES-GCM

Häufige Fragen

Ist AES-256-CBC schwächer als AES-256-GCM?

Die Chiffre ist dieselbe. Der Unterschied liegt in der Authentifizierung: GCM hängt einen Tag an, der Veränderungen erkennt, CBC allein leistet das nicht. CBC kann trotzdem eine vernünftige Wahl bleiben, braucht dann aber zusätzlich eine getrennte Integritätsprüfung. Padding-Fehler in CBC wurden zudem in echten Angriffen ausgenutzt, die Betriebsart verdient also mehr Sorgfalt, als sie meist bekommt.

Wie viel bringt ein 256-Bit-Schlüssel wirklich?

Er bedeutet einen Schlüsselraum von 2²⁵⁶, den kein bekanntes Verfahren direkt durchsucht. Eine Datei zu brechen heißt praktisch: den Schlüssel angreifen statt die Chiffre. Angreifer raten eine schwache Passphrase, lesen sie vom Gerät aus oder nutzen einen Fehler in der Umsetzung aus. Die Schlüssellänge ist genau der Teil, der selten versagt.

Welche Betriebsart sollte ich wählen, wenn ich unsicher bin?

Nehmen Sie eine authentifizierte Betriebsart wie AES-256-GCM und eine Passphrase, die lang genug ist, um die Ableitungskosten zu rechtfertigen. Unterstützt ein System, mit dem Sie sich austauschen müssen, nur CBC, ergänzen Sie eine Integritätsprüfung, statt dem Chiffrat allein zu vertrauen. Im Browser liefert Ihnen die Web Crypto API GCM und einen nicht exportierbaren Schlüssel ohne Zusatzaufwand.

AES-256-GCM im Browser testen

Verschlüsseln Sie Text oder Dateien mit einem Schlüssel, der auf Ihrem Gerät abgeleitet wird. Nichts wird hochgeladen, und der Schlüssel bleibt bei Ihnen.