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AES (Advanced Encryption Standard)

Glossar Eintrag

AES (Advanced Encryption Standard)

AES (Advanced Encryption Standard) ist das symmetrische Verschlüsselungsverfahren, das die Daten fast jeder HTTPS-Verbindung schützt. Symmetrisch heißt: Ein Schlüssel dient zum Ver- und Entschlüsseln. Das US-Normungsinstitut NIST hat AES 2001 als Standard FIPS 197 (Federal Information Processing Standard) veröffentlicht, der Algorithmus dahinter heißt Rijndael.


Wie funktioniert AES?


AES verschlüsselt Daten in Blöcken von 128 Bit mit einem Schlüssel von 128, 192 oder 256 Bit. Jeder Block durchläuft mehrere Runden aus vier Schritten: Byte-Ersetzung (SubBytes), Zeilenverschiebung (ShiftRows), Spaltenmischung (MixColumns, in der letzten Runde entfällt sie) und Verknüpfung mit dem Rundenschlüssel (AddRoundKey).

Die Zahl der Runden hängt von der Schlüssellänge ab:


  • AES-128: 10 Runden

  • AES-192: 12 Runden

  • AES-256: 14 Runden


Moderne Prozessoren beschleunigen AES in Hardware: Intel seit 2010 und AMD seit 2011 mit der Befehlssatzerweiterung AES-NI, ARM-Chips mit den Cryptography Extensions. Ein Prozessorkern verschlüsselt damit mehrere Gigabyte pro Sekunde, bei einer Website fällt die Datenverschlüsselung deshalb kaum ins Gewicht.


Welche Rolle spielt AES bei SSL-Zertifikaten?


AES verschlüsselt bei HTTPS die eigentlichen Daten, also Seiteninhalte, Formulareingaben und Downloads, auf beiden Seiten der Verbindung. Das SSL-Zertifikat selbst arbeitet nicht mit AES, sondern mit asymmetrischen Verfahren wie RSA oder ECDSA, die einen öffentlichen Schlüssel und einen privaten Schlüssel nutzen. Diese Verfahren belegen im SSL-Handshake die Identität des Servers und schützen die Vereinbarung der Sitzungsschlüssel, mit denen AES danach arbeitet.

In TLS 1.3, dem aktuellen Nachfolger von SSL (RFC 8446, die Norm der IETF), ist AES fest verankert: Jede Implementierung muss die Verschlüsselungskombination (Cipher Suite) TLS_AES_128_GCM_SHA256 beherrschen. Empfohlen sind zusätzlich TLS_AES_256_GCM_SHA384 und ChaCha20-Poly1305, ein Verfahren ohne AES für Geräte ohne AES-Beschleunigung. GCM (Galois/Counter Mode) verschlüsselt die Daten und sichert sie im selben Schritt gegen Manipulation ab.

Ob eine Verbindung AES-128, AES-256 oder ChaCha20 nutzt, entscheidet nicht das Zertifikat, sondern die Konfiguration von Server und Browser. Die Angabe „256-Bit-Verschlüsselung“ in Produktbeschreibungen bezieht sich auf diese Sitzungsverschlüsselung, siehe Verschlüsselungstiefe.

Auch bei S/MIME, der Verschlüsselung von E-Mails, übernimmt AES die Arbeit: Der Inhalt wird mit AES verschlüsselt, nur der AES-Schlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers.


Wie sicher ist AES?


Stand Oktober 2026 ist kein praktisch durchführbarer Angriff auf AES bekannt. Der beste veröffentlichte Angriff (Biclique-Kryptoanalyse, 2011) senkt den Aufwand für AES-128 nur von 2128 auf etwa 2126 Versuche, das bleibt außerhalb jeder Reichweite.

AES bleibt auch gegen Quantencomputer sicher und muss, anders als RSA und ECDSA, nicht durch Post-Quanten-Kryptographie (neue Verfahren gegen Quantencomputer) ersetzt werden. Der Grover-Algorithmus, ein Suchverfahren für Quantencomputer, halbiert rechnerisch die Sicherheit: AES-128 auf 64 Bit, AES-256 auf 128 Bit. Weil er sich praktisch kaum parallelisieren lässt, gilt auch AES-128 weiter als sicher; für langfristigen Schutz empfiehlt das BSI AES-256.


Was ist der Unterschied zwischen AES und Rijndael?


Rijndael ist der Algorithmus der belgischen Kryptographen Joan Daemen und Vincent Rijmen, AES die daraus standardisierte Auswahl. Rijndael erlaubt Block- und Schlüssellängen von 128 bis 256 Bit in Schritten von 32 Bit; FIPS 197 legt die Blocklänge auf 128 Bit fest und lässt nur die Schlüssellängen 128, 192 und 256 Bit zu.

NIST wählte AES in einem offenen Wettbewerb aus: Der Aufruf kam 1997, im Jahr 2000 setzte sich Rijndael gegen 14 andere Kandidaten durch. FIPS 197 erschien am 26. November 2001; die Fassung FIPS 197-upd1 vom 9. Mai 2023 enthält nur redaktionelle Änderungen.


Fazit


AES ist seit 2001 der Standard für symmetrische Verschlüsselung und muss von jeder TLS-1.3-Software unterstützt werden. Für den Betrieb einer Website müssen Sie in der Regel nichts einstellen: Aktuelle Server und Browser handeln automatisch AES-GCM oder ChaCha20-Poly1305 aus, das Zertifikat liefert die Identität des Servers.

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