Stream Cipher
Eine Stromchiffre verschlüsselt Byte für Byte oder Bit für Bit, indem ein Schlüsselstrom mit dem Klartext XOR-verknüpft wird; sie braucht kein Padding und eignet sich für Echtzeit- und Streamingdaten.
Zweck
Bietet effiziente Verschlüsselung ohne Blockausrichtung, passend für Netzwerkströme und kontinuierliche Daten.
Mechanismus
Die Verschlüsselung ist C_i = P_i ⊕ S_i, wobei S der aus Schlüssel und Nonce/Zähler per PRG erzeugte Schlüsselstrom ist; die Entschlüsselung ist identisch (XOR ist selbstinvers). Die Sicherheit beruht auf der Pseudozufälligkeit des Stroms und der Nonce-Eindeutigkeit. Übliche Konstruktionen: ARX-basiert (ChaCha), LFSR-basiert und der AES-CTR-Modus.
Anwendungsfälle
- TLS 1.3 (ChaCha20-Poly1305)
- Echtzeit-Audio-/Video-Verschlüsselung
- WireGuard-VPN
- Ressourcenschwache Embedded-Verschlüsselung
Beispiele
- Eingabe
key + nonce → keystreamOutputC = P ⊕ SThe nonce must never repeat
Häufige Fehler
- Encrypting two messages with the same key+nonce (a two-time pad)
- Use a unique nonce or counter per message
Verwandte Begriffe
Block Cipher
Eine Blockchiffre ist ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren, das Blöcke fester Länge (z. B. 128 Bits) ver- und entschlüsselt und eines Betriebsmodus bedarf, um Daten beliebiger Länge zu verarbeiten. GLOSSAR
ChaCha20
ChaCha20 ist eine von Daniel Bernstein entworfene Stromchiffre auf Basis von ARX-Operationen (Addieren-Rotieren-XOR) und wird meist mit Poly1305 als AEAD kombiniert — eine leistungsstarke Alternative zu AES-GCM. GLOSSAR
RC4
RC4 ist eine 1987 von Ron Rivest entworfene Stromchiffre — einfach und schnell, aber mit gravierenden Verzerrungen; sie wurde aus TLS und anderen Protokollen verbannt. GLOSSAR
Nonce
Ein Nonce (number used once) ist ein beim Verschlüsseln nur einmal verwendeter Wert; ähnlich einem IV, aber mit Betonung der Eindeutigkeit statt des Zufalls, üblich bei Stromchiffren und AEAD. GLOSSAR