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Warum Softwareanbieter Prüfsummen veröffentlichen

Wenn Sie ein Linux-ISO, eine Open-Source-Binärdatei oder ein signiertes Installationsprogramm herunterladen, listet die Download-Seite meist eine Prüfsumme neben der Datei auf — eine kurze Zeichenfolge wie a94a8fe5ccb19ba61c4c0873d391e987982fbbd. Diese Zeichenfolge ist die Ausgabe einer kryptografischen Hashfunktion, die über jedes einzelne Byte der Datei läuft. Ändert sich auch nur ein einziges Bit irgendwo in der Datei, kommt ein völlig anderer Hash heraus. Anbieter veröffentlichen ihn, damit Sie nach dem Herunterladen der Datei dieselbe Hashfunktion selbst ausführen und Ihr Ergebnis mit dem veröffentlichten vergleichen können. Stimmen beide Zeichenfolgen exakt überein, können Sie sicher sein, dass die Kopie auf Ihrer Festplatte genau die Bytes enthält, die der Anbieter erstellt und hochgeladen hat — nichts hinzugefügt, nichts fehlt, nichts verändert.

Eine Prüfsumme deckt zwei ganz unterschiedliche Arten von Problemen auf. Das erste ist alltäglich: Netzwerkverbindungen brechen mitten in der Übertragung ab, Proxys kürzen große Dateien, und Festplatten schreiben gelegentlich in fehlerhafte Sektoren — jedes davon kann Ihnen eine Datei hinterlassen, die vollständig aussieht (richtige Größe, öffnet ohne offensichtlichen Fehler), sich aber vom Original durch eine Handvoll beschädigter Bytes unterscheidet, was oft ausreicht, um ein Installationsprogramm zum Absturz zu bringen oder Daten später still zu beschädigen. Das zweite ist feindselig: Kompromittiert ein Angreifer einen Spiegelserver oder fängt einen Download unterwegs ab und tauscht ihn gegen eine mit Schadsoftware gebündelte, veränderte Binärdatei aus, ist der Vergleich der Prüfsumme mit dem auf der offiziellen, vertrauenswürdigen Seite veröffentlichten Wert eine der wenigen Kontrollen, die das tatsächlich auffangen würde — ein Dateiname und eine Dateigröße sind trivial zu fälschen, aber einen exakten Hash zu reproduzieren erfordert den Besitz der exakten Originalbytes.

Prüfsummen sind keine Verschlüsselung

Es lohnt sich, genau zu benennen, was eine Prüfsumme verifiziert, denn die Begriffe werden häufig verwechselt. Hashing ist eine Einweg-Operation, die nicht umkehrbar ist: SHA-256 verwandelt eine Datei in eine feste, 64 Zeichen lange Hexadezimalzeichenfolge, aber es gibt keine Operation, die diese Zeichenfolge zurück in die Datei verwandelt. Allein das zeigt, dass es sich nicht um Verschlüsselung handelt — Verschlüsselung ist so konzipiert, dass sie mit dem richtigen Schlüssel umkehrbar ist, Hashing ist so konzipiert, dass es überhaupt nie umkehrbar ist. Eine Prüfsumme verifiziert Integrität, nicht Vertraulichkeit: Sie bestätigt, dass die Bytes, die Sie haben, dieselben sind, die gehasht wurden. Jeder mit Zugriff auf die Datei kann weiterhin jedes Byte davon offen lesen; Hashing verbirgt den Inhalt in keiner Weise. Was es garantiert, ist, dass sich der von Ihnen berechnete Hash — würde auch nur ein einziges Byte absichtlich oder versehentlich geändert — nicht mehr mit dem veröffentlichten decken würde, und Sie sofort wüssten, dass etwas anders ist.

Diese Unterscheidung spielt auch bei der Wahl des Algorithmus eine Rolle. SHA-1 galt 2017 als kryptografisch offiziell gebrochen, als Forscher von Google und dem CWI Amsterdam den "SHAttered"-Angriff veröffentlichten: zwei unterschiedliche PDF-Dateien, konstruiert, um denselben SHA-1-Hash zu erzeugen — der Beweis, dass ein hinreichend motivierter Angreifer eine schädliche Datei bauen kann, die sich eine Prüfsumme mit einer legitimen Datei teilt. Dieses Ergebnis hat SHA-1 für alles sicherheitskritische ausgemustert — TLS-Zertifikate, digitale Signaturen, die Abwehr eines feindlichen Akteurs, der absichtlich eine Kollision konstruiert. Für den weitaus häufigeren Fall, den dieses Tool adressiert — zu bestätigen, dass ein Download nicht durch eine instabile Verbindung beschädigt wurde — funktioniert SHA-1 in der Praxis jedoch nach wie vor gut, weil niemand Ihren konkreten beschädigten Download so konstruiert, dass er zu einem Ziel-Hash passt; zufällige Beschädigung ist zufälliges Bit-Kippen, keine absichtliche Kollisionskonstruktion. Bietet ein Anbieter dennoch die Wahl an, kostet SHA-256 nichts extra zu berechnen und schließt die Lücke vollständig, weshalb es die sicherere Standardwahl ist.