13.5 Hashfunktion und Zertifikate

659686ab-17c6-4d29-ac9e-fc8e2b76748b.png Kurzüberblick

Hashfunktionen und Zertifikate gehören zu den wichtigsten Grundlagen der IT-Sicherheit.

Sie lösen unterschiedliche Aufgaben:

Thema Hauptaufgabe
Hashfunktion prüfen, ob Daten verändert wurden
Zertifikat prüfen, ob ein öffentlicher Schlüssel zu einer bestimmten Identität gehört

IHK-Merksatz:
Hash = Integrität prüfen
Zertifikat = Identität mit öffentlichem Schlüssel verbinden

Quelle 11.4 – Einordnung in die Sicherheitsziele

In der Quelle werden drei Sicherheitsziele besonders hervorgehoben:

Sicherheitsziel Leitfrage Typische Technik
Authentizität Ist die Identität echt? Zertifikat, digitale Signatur, Login
Integrität Wurden Daten verändert? Hashfunktion, digitale Signatur, Prüfsumme
Vertraulichkeit Können Dritte mitlesen? Verschlüsselung, VPN, HTTPS

Diese Seite konzentriert sich auf:

Hashfunktion

Eine Hashfunktion erzeugt aus Daten einen Prüfwert.

Dieser Prüfwert heißt:

Beispiel:

Eingabe Hashwert
Hallo a1b2c3d4...
Halla 9f8e7d6c...

Schon eine kleine Änderung an der Eingabe verändert den Hashwert stark.

Kurz gesagt:
Ein Hash ist wie ein digitaler Fingerabdruck von Daten.

Wofür braucht man Hashwerte?

Hashwerte werden genutzt, um Veränderungen zu erkennen.

Beispiele:

Einsatz Erklärung
Dateiprüfung Ist die Datei noch unverändert?
Downloadprüfung Wurde die Datei korrekt übertragen?
digitale Signatur Der Hash der Nachricht wird signiert
Passwortspeicherung Es wird normalerweise nicht das Passwort selbst gespeichert
Integritätsprüfung Veränderungen an Daten können erkannt werden

Eigenschaften einer Hashfunktion

Eigenschaft Bedeutung
feste Länge Der Hashwert hat immer eine feste Länge
empfindlich gegen Änderungen kleine Änderung an Daten verändert den Hash stark
nicht sinnvoll rückrechenbar aus dem Hash soll man den ursprünglichen Inhalt nicht berechnen können
schnell berechenbar der Hash soll effizient erzeugt werden können
möglichst kollisionsarm zwei verschiedene Eingaben sollen nicht denselben Hash ergeben

Hash ist keine Verschlüsselung

Ein häufiger Fehler ist:

Hash mit Verschlüsselung zu verwechseln.

Das ist falsch.

Thema Verschlüsselung Hashfunktion
Ziel Inhalt geheim halten Veränderung erkennen
Rückweg möglich? ja, mit Schlüssel entschlüsselbar nein, normalerweise nicht rückrechenbar
Ergebnis Geheimtext Hashwert
braucht Schlüssel? meistens ja klassische Hashfunktion nicht
Sicherheitsziel Vertraulichkeit Integrität

Achtung Prüfungsfalle:
Ein Hash wird nicht entschlüsselt.
Ein Hash wird neu berechnet und verglichen.

Beispiel: Datei mit Hash prüfen

Angenommen, Alice lädt eine Datei herunter.

Der Hersteller gibt zusätzlich einen Hashwert an.

Alice kann dann selbst den Hash der heruntergeladenen Datei berechnen.

Schritt Erklärung
1 Hersteller veröffentlicht Datei und Hashwert.
2 Alice lädt die Datei herunter.
3 Alice berechnet den Hash der Datei selbst.
4 Alice vergleicht den berechneten Hash mit dem veröffentlichten Hash.
5 Stimmen beide überein, wurde die Datei wahrscheinlich nicht verändert.

Beispiel mit kleiner Änderung

Originaltext:

Hallo

Hashwert:

a1b2c3d4...

Geänderter Text:

Halla

Neuer Hashwert:

9f8e7d6c...

Obwohl nur ein Buchstabe anders ist, sieht der Hash komplett anders aus.

Merksatz:
Kleine Änderung an den Daten = großer Unterschied beim Hash.

Hash und Integrität

Hashfunktionen gehören zum Sicherheitsziel:

Integrität

Integrität bedeutet:

Daten wurden nicht verändert.

Mit einem Hash kann man prüfen:

Frage Antwort durch Hash möglich?
Wurde etwas verändert? ja
Wer hat die Daten gesendet? nein, dafür braucht man Signatur oder Zertifikat
Können Dritte den Inhalt lesen? nein, dafür braucht man Verschlüsselung
Ist der Inhalt geheim? nein

Hash und digitale Signatur

Bei digitalen Signaturen wird häufig nicht die komplette Nachricht direkt signiert.

Stattdessen wird ein Hashwert der Nachricht gebildet.

Ablauf:

Schritt Erklärung
1 Bob erstellt eine Nachricht.
2 Aus der Nachricht wird ein Hash gebildet.
3 Bob signiert diesen Hash mit seinem privaten Schlüssel.
4 Alice berechnet den Hash der empfangenen Nachricht neu.
5 Alice prüft die Signatur mit Bobs öffentlichem Schlüssel.
6 Wenn alles passt, sind Authentizität und Integrität erfüllt.

Kurz gesagt:
Der Hash prüft die Daten.
Die Signatur prüft, ob der Hash wirklich vom Absender stammt.

Was ist ein Zertifikat?

Ein Zertifikat ist ein digitaler Nachweis.

Es verbindet:

Beispiel:

Eine Webseite behauptet:

Ich bin www.beispiel.de

Das Zertifikat hilft dem Browser zu prüfen:

Gehört dieser öffentliche Schlüssel wirklich zu dieser Webseite?

Warum braucht man Zertifikate?

Bei asymmetrischer Verschlüsselung ist der öffentliche Schlüssel frei verteilbar.

Das Problem ist aber:

Woher weiß Alice, dass der öffentliche Schlüssel wirklich zu Bob gehört?

Genau hier helfen Zertifikate.

Problem Lösung durch Zertifikat
öffentlicher Schlüssel ist sichtbar ist grundsätzlich erlaubt
aber Identität muss geprüft werden Zertifikat verbindet Identität und öffentlichen Schlüssel
Angreifer könnte falschen Schlüssel anbieten Zertifikatsprüfung soll das erkennen
Browser muss Webseite prüfen Zertifikat hilft bei HTTPS

Zertifikat als digitaler Ausweis

Ein Zertifikat kann man sich wie einen digitalen Ausweis vorstellen.

Es sagt vereinfacht:

Inhalt Bedeutung
Name / Domain Für wen gilt das Zertifikat?
öffentlicher Schlüssel Welcher öffentliche Schlüssel gehört dazu?
Aussteller Wer hat das Zertifikat bestätigt?
Gültigkeitszeitraum Von wann bis wann gilt es?
Signatur des Ausstellers Wurde das Zertifikat bestätigt und nicht verändert?

Merksatz:
Zertifikat = digitaler Ausweis für einen öffentlichen Schlüssel.

Zertifikate und Authentizität

Zertifikate gehören besonders zum Sicherheitsziel:

Authentizität

Authentizität bedeutet:

Ist die Identität echt?

Bei HTTPS fragt der Browser zum Beispiel:

Zertifikate bei HTTPS

Bei HTTPS nutzt der Browser Zertifikate, um die Identität des Servers zu prüfen.

Vereinfacht:

Schritt Erklärung
1 Browser ruft eine HTTPS-Webseite auf.
2 Server sendet sein Zertifikat.
3 Browser prüft das Zertifikat.
4 Browser prüft, ob die Domain passt.
5 Browser prüft, ob das Zertifikat gültig ist.
6 Danach kann eine sichere Verbindung aufgebaut werden.

Was prüft der Browser beim Zertifikat?

Typische Prüfungen:

Achtung Prüfungsfalle:
Ein Zertifikat verschlüsselt nicht selbst die Daten.
Es hilft dabei, die Identität und den öffentlichen Schlüssel zu prüfen.

Public-Key-Zertifikat

Ein Public-Key-Zertifikat bestätigt, dass ein bestimmter öffentlicher Schlüssel zu einer bestimmten Identität gehört.

Das ist besonders wichtig bei:

Begriff Bedeutung
Public Key öffentlicher Schlüssel
Zertifikat bestätigte Zuordnung zu einer Identität
Zertifizierungsstelle Stelle, die Zertifikate ausstellt
Zertifikatskette Vertrauenskette bis zu einer vertrauenswürdigen Stelle

Hash, Signatur und Zertifikat im Zusammenspiel

Diese Begriffe hängen eng zusammen.

Baustein Aufgabe
Hash prüft, ob Daten verändert wurden
Signatur bestätigt Absender und Integrität
Zertifikat bestätigt, wem ein öffentlicher Schlüssel gehört
öffentlicher Schlüssel wird zum Prüfen oder Verschlüsseln genutzt
privater Schlüssel wird zum Signieren oder Entschlüsseln genutzt

Beispiel HTTPS:

Bestandteil Rolle
Zertifikat Browser prüft Identität des Servers
öffentlicher Schlüssel ist im Zertifikat enthalten
private Schlüssel bleibt beim Server
Hash / Signatur hilft bei Prüfung und Vertrauensaufbau
symmetrischer Sitzungsschlüssel schützt später die Nutzdaten

Typische Praxisbeispiele

Bereich Hashfunktion Zertifikat
HTTPS Integrität und Prüfmechanismen Serveridentität prüfen
Software-Download Datei-Hash prüfen Herstellerzertifikat möglich
digitale Signatur Hash der Nachricht wird signiert öffentlicher Schlüssel wird zugeordnet
VPN Integrität und Schlüsselmaterial Identität von Gegenstellen prüfen
Passwortspeicherung Passwort-Hash speichern nicht Hauptaufgabe

Typische IHK-Fragen zu Hashfunktionen

Was ist eine Hashfunktion?

Eine Hashfunktion erzeugt aus Daten einen Hashwert fester Länge.

Wozu dient ein Hash?

Ein Hash dient vor allem zur Integritätsprüfung.

Ist ein Hash Verschlüsselung?

Nein. Ein Hash wird normalerweise nicht entschlüsselt, sondern neu berechnet und verglichen.

Was passiert, wenn Daten verändert werden?

Der Hashwert verändert sich deutlich.

Welches Sicherheitsziel passt zur Hashfunktion?

Integrität.

Typische IHK-Fragen zu Zertifikaten

Was ist ein Zertifikat?

Ein Zertifikat verbindet eine Identität mit einem öffentlichen Schlüssel.

Wozu braucht man Zertifikate?

Damit geprüft werden kann, ob ein öffentlicher Schlüssel wirklich zu einer bestimmten Person, Organisation oder Webseite gehört.

Welches Sicherheitsziel passt besonders zu Zertifikaten?

Authentizität.

Wo werden Zertifikate häufig verwendet?

Bei HTTPS, TLS, VPN, digitalen Signaturen und sicherer Serveridentifikation.

Verschlüsselt ein Zertifikat selbst die Daten?

Nein. Ein Zertifikat bestätigt vor allem Identität und öffentlichen Schlüssel.

Prüfungsfalle: Hash, Signatur und Zertifikat nicht verwechseln

Begriff Nicht verwechseln mit Richtige Bedeutung
Hash Verschlüsselung Prüfwert zur Integritätskontrolle
Signatur reine Verschlüsselung prüft Authentizität und Integrität
Zertifikat Datenverschlüsselung selbst verbindet Identität mit öffentlichem Schlüssel
öffentlicher Schlüssel geheimer Schlüssel darf verteilt werden
privater Schlüssel öffentlicher Schlüssel muss geheim bleiben

Kurzform:
Hash prüft Daten.
Signatur prüft Absender und Daten.
Zertifikat prüft Identität und öffentlichen Schlüssel.

Zusammenfassung

Hashfunktionen und Zertifikate sind wichtige Bausteine der Netzwerksicherheit.

Eine Hashfunktion erzeugt einen Prüfwert für Daten.

Damit kann man erkennen, ob Daten verändert wurden.

Ein Zertifikat verbindet eine Identität mit einem öffentlichen Schlüssel.

Damit kann man prüfen, ob ein öffentlicher Schlüssel wirklich zur angegebenen Person, Organisation oder Webseite gehört.

IHK-Spickzettel:
Hash = Prüfwert
Hash ist keine Verschlüsselung
Hash gehört zu Integrität
Zertifikat = digitaler Ausweis
Zertifikat verbindet Identität mit öffentlichem Schlüssel
Zertifikat gehört zu Authentizität
HTTPS nutzt Zertifikate zur Prüfung der Serveridentität

Revision #4
Created 2 June 2026 23:35:27 by Admin
Updated 3 June 2026 06:18:12 by Admin