Informatik

Blick in die Karten

Wissenschaftler führen nur selten ein glamouröses Leben. Statt in den Klatschspalten der Tageszeitung tauchen sie in aller Regel höchstens in Fachpublikationen auf – und sind damit zudem auch noch höchst zufrieden. Und so ist es auch wenig verwunderlich, dass über das Privatleben der meisten Forscher kaum etwas bekannt ist – und die meisten Menschen zudem auch nicht einmal ahnen, wer hinter den neuesten Entdeckungen steckt, die ihr Leben angenehmer, sicherer und komfortabler machen.

Die israelische Kryptologin Shafrira – meist kurz: Shafi – Goldwasser macht da keine Ausnahme. Über die 1958 in New York geborene und in Tel Aviv aufgewachsene Wissenschaftlerin und zweifache Mutter ist über ihren wissenschaftlichen Werdegang hinaus nicht viel bekannt. Dieser ist aber umso beeindruckender: Sie machte ihren Magister und ihren Doktor in Berkeley, ist Professorin am renommierten Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA und am Weizmann-Institut in Rehovot, Israel. Für ihre herausragenden Forschungsergebnisse wurde sie mehrmals ausgezeichnet, unter anderem zweimal mit dem Gödel-Preis in Theoretischer Informatik.

Der nach dem 1906 im damaligen Österreich-Ungarn geborenen Mathematiker Kurt Friedrich Gödel benannte Preis wird seit 1993 verliehen. Shafi Goldwasser gehörte zu den Ersten, die ihn in Empfang nehmen durften. Gemeinsam mit vier anderen Wissenschaftlern wurde sie vor 17 Jahren für die gemeinsame Entwicklung von interaktiven Beweissystemen ausgezeichnet. Außerdem gewann sie 1998 den RSA Award in Mathematik für ihre Arbeit an »public key Kryptographie« – ein Verfahren, bei dem Sender und Empfänger verschlüsselt miteinander kommunizieren können, ohne dass ein gemeinsamer Code vorhanden ist.

beweis ohne wissen Nun wurde Goldwasser für eine Forschung aus dem Jahre 1982 mit der Benjamin-Franklin-Medaille in Informatik und Kognitiven Wissenschaften ausgezeichnet. In dieser Arbeit ersannen sie und ihre Mitstreiter ein Verfahren, das heute als der »Zero-Knowledge-Beweis« bekannt ist, ohne den das Bezahlen mit Kreditkarte im Internet nicht sicher möglich wäre. Der Beweis ermöglicht die Entgegennahme von Kreditkartendaten durch einen Payment-Provider, also einen sicheren Dienst, über den Onlineshops Bezahlungen abwickeln können, ohne dass der Onlineshop selbst die Daten der Kreditkarte erfährt. Der Anbieter erhält lediglich eine Bestätigung des Providers mit einer Wahrscheinlichkeitszahl, dass die eingegebenen Daten korrekt sind. Damit wird letztlich die Speicherung von Kreditkartendaten von Tausenden von Internetshops auf einige wenige Payment-Provider beschränkt, die natürlich viel bessere Sicherheitsvorkehrungen treffen können als etwa eine halbprofessionelle Webseite mit einer Einkaufsmöglichkeit oder einem Mitgliedsbeitrag.

der zeit voraus Shafrira Goldwasser hatte ihr Studium zu einer Zeit begonnen, als Computer nur von Fachleuten in Wissenschaft, Militär und Industrie verwendet wurden. Die heute 52-Jährige hatte in der Schule eigentlich nur ihr vorhandenes Talent in den Fächern Mathematik und Physik ausbauen wollen, an einem Computer hatte sie damals noch niemals gesessen.

In einem Kurs über Zahlentheorie wurde sie dann mit dem Gedankenexperiment konfrontiert, wie zwei Menschen telefonisch jeweils einen Münzwurf ausführen könnten, ohne dass einer der beiden den anderen betrügt. Denn natürlich könnte die Person, die mit dem Münzenwerfen an der Reihe ist, das Ergebnis wunschgemäß gestalten, wenn sie die Wahl der anderen vor dem Wurf kennen würde. Kennt sie die Wahl des anderen nicht, so kann allerdings dieser andere seine Wahl nach der Bekanntgabe des Wurfergebnisses wiederum seinen Wünschen anpassen. Deshalb benötigt man einen Beweis für die Wahl des anderen, ohne die Wahl selbst bekannt zu geben, eben einen Beweis ohne Wissen – den Zero-Knowledge-Beweis.

Die Lösung dieses Problems ließ Shafi Goldwasser nach eigenen Worten nicht mehr los. »Ich fing an, darüber wie besessen nachzudenken«, erklärte sie Jahre später. Natürlich nicht nur über den Münzwurf, sondern auch über komplexere Aufgabenstellungen wie Kartenspiele: Wie beweist man, dass man die Karte während der letzten Runde in der Hand hielt, ohne den Gegner die ganze Zeit wissen zu lassen, welche Karten man hat? Goldwassers Nachdenken war erfolgreich: Heraus kam eine zufallsbasierte Auswahl von Methoden der Kodierung – etwas, was heute die Grundlage jeglicher sicherer Internettransaktion und des Schutzes eigener Daten ist.

Goldwasser selbst gibt übrigens zu, dass sie damals die Tragweite ihrer Entdeckung noch nicht erkannte. »Es war zu dem Zeitpunkt noch keine Anwendung abzusehen, die daraus Nutzen ziehen konnte.« Was sich inzwischen gründlich geändert hat: Ohne ihre Forschungen wäre das bequeme Bezahlen bei Online-Aktionshäusern wie Ebay und virtuellen Shops wie Amazon eine hochriskante Angelegenheit.

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