~~NOTOC~~
====== 7. Verschlüsselung ======

<WRAP round info>
**Szenarien:** 3 \\
**FFI-Funktionen:** ~25 \\
**Status:** ⏳ Geplant
</WRAP>

Diese Kategorie umfasst alle Szenarien zur Post-Quantum-sicheren Verschlüsselung. Hybrid-Encryption mit ML-KEM, Key Encapsulation und symmetrische Verschlüsselung.

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===== Szenarien =====

^  ID  ^  Szenario  ^  Beschreibung  ^  Komplexität  ^  Status  ^
| [[.:hybrid_encryption|7.1]] | Hybrid-Encryption | ECDH + ML-KEM kombiniert | ⭐⭐⭐⭐ | ⏳ |
| [[.:key_encapsulation|7.2]] | Key Encapsulation | ML-KEM für Schlüsselaustausch | ⭐⭐⭐ | ⏳ |
| [[.:file_encryption|7.3]] | Datei-Verschlüsselung | Große Dateien verschlüsseln | ⭐⭐⭐ | ⏳ |

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===== Hybrid-Encryption Workflow =====

<mermaid>
sequenceDiagram
    participant A as Alice (Sender)
    participant B as Bob (Empfänger)

    Note over B: Schlüsselpaar generieren
    B->>A: Public Key (ECDH + ML-KEM)

    Note over A: Key Encapsulation
    A->>A: ECDH SharedSecret + ML-KEM Ciphertext
    A->>A: HKDF(ECDH || ML-KEM) → KEK
    A->>A: AES-GCM Encrypt(KEK, Plaintext)

    A->>B: ECDH Ephemeral PK + ML-KEM Ciphertext + AES Ciphertext

    Note over B: Key Decapsulation
    B->>B: ECDH SharedSecret + ML-KEM Decapsulate
    B->>B: HKDF(ECDH || ML-KEM) → KEK
    B->>B: AES-GCM Decrypt(KEK, Ciphertext)
</mermaid>

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===== Algorithmen =====

^  Komponente  ^  Algorithmus  ^  Sicherheitsniveau  ^  Standard  ^
| Key Encapsulation (PQ) | ML-KEM-768 | 192 Bit | NIST FIPS 203 |
| Key Exchange (klassisch) | ECDH P-384 | 192 Bit | NIST SP 800-56A |
| Key Derivation | HKDF-SHA384 | - | RFC 5869 |
| Symmetric Encryption | AES-256-GCM | 256 Bit | NIST SP 800-38D |

<WRAP round important>
**Hybrid-Prinzip:** Beide Algorithmen (ECDH + ML-KEM) müssen gebrochen werden, um die Verschlüsselung zu kompromittieren.
</WRAP>

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===== Einsatzszenarien =====

^  Anwendung  ^  Empfohlener Modus  ^  Begründung  ^
| Langzeit-Archivierung | ML-KEM (PQ-only) | Daten müssen 20+ Jahre sicher bleiben |
| Aktuelle Kommunikation | Hybrid | Kompatibilität + Zukunftssicherheit |
| Legacy-Systeme | ECDH (Classic) | Keine PQ-Unterstützung |

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===== Code-Schnellstart =====

==== Hybrid-Encryption ====

<code csharp>
using WvdS.Security.Cryptography.Extensions.PQ;

// Empfänger: Schlüsselpaar generieren
using var recipientKey = ctx.GenerateHybridKeyPair(
    classicAlgorithm: EcdhCurve.P384,
    pqAlgorithm: PqAlgorithm.MlKem768
);
var publicKeyPem = recipientKey.ExportPublicKeyPem();

// Sender: Verschlüsseln
var (ciphertext, encapsulatedKey) = ctx.HybridEncrypt(
    plaintext: Encoding.UTF8.GetBytes("Geheime Nachricht"),
    recipientPublicKey: publicKeyPem
);

// Empfänger: Entschlüsseln
var plaintext = ctx.HybridDecrypt(
    ciphertext: ciphertext,
    encapsulatedKey: encapsulatedKey,
    privateKey: recipientKey
);
</code>

==== Datei-Verschlüsselung ====

<code csharp>
// Große Datei verschlüsseln (Streaming)
await ctx.EncryptFileAsync(
    inputPath: "dokument.pdf",
    outputPath: "dokument.pdf.enc",
    recipientPublicKey: publicKeyPem,
    mode: CryptoMode.Hybrid
);

// Entschlüsseln
await ctx.DecryptFileAsync(
    inputPath: "dokument.pdf.enc",
    outputPath: "dokument-decrypted.pdf",
    privateKey: recipientKey
);
</code>

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===== Verwandte Kategorien =====

^  Kategorie  ^  Beziehung  ^
| [[.:schluessel:start|11. Schlüsselmanagement]] | Schlüsselpaare verwalten |
| [[.:tls:start|10. TLS/mTLS]] | Key Exchange im TLS-Handshake |
| [[.:interop:start|12. Import/Export]] | Verschlüsselte Schlüssel exportieren |

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//Wolfgang van der Stille @ EMSR DATA d.o.o. - Post-Quantum Cryptography Professional//

{{tag>kategorie verschluesselung encryption hybrid mlkem}}