Daniel J. Bernstein

Person und berufliche Laufbahn

Daniel Julius Bernstein (* 29. Oktober 1971 in East Patchogue, Long Island, New York), auch unter dem Namen djb bekannt, ist ein deutsch-amerikanischer Mathematiker auf dem Gebiet der algorithmischen Zahlentheorie, Kryptologe, Programmierer und Professor. Er lehrt an der University of Illinois in Chicago sowie an der Technischen Universität Eindhoven.

Er studierte Mathematik an der New York University und erwarb dort 1991 den Bachelor-Abschluss. 1995 promovierte er bei Hendrik Lenstra an der University of California, Berkeley. An der University of Illinois at Chicago war er zunächst ab 1995 Research Assistant Professor, ab 1998 Assistant Professor, ab 2001 Associate Professor und ab 2005 Professor an der Fakultät für Mathematik, Statistik und Informatik. Seit 2003 war er zugleich Adjunct Professor an der Fakultät für Informatik; 2008 wechselte er vollständig als Research Professor dorthin. Seit 2012 ist er zusätzlich Professor an der Technischen Universität Eindhoven.

Zu seinen Gastaufenthalten gehören die Technische Universität Dänemarks in Lyngby (2006), die University of Sydney (2004), das Fields Institute in Toronto und das Mathematical Sciences Research Institute, an dem er 2000 als Key Senior Scientist für algorithmische Zahlentheorie tätig war.

Kryptographie und sichere Netzwerke

Bernsteins Arbeiten betreffen vor allem den Schutz von Computernetzen und kryptographische Verfahren. 1996 entwickelte er gemeinsam mit Eric Schenk SYN-Cookies. Sie sollen Server vor Denial-of-Service-Angriffen schützen, die durch SYN-Floods verursacht werden.

2001 veröffentlichte Bernstein „Circuits for integer factorization – a proposal“. Darin vertrat er die Auffassung, die damalige Computer-Hardware könne Zahlen mit etwa 1500 Bits faktorisieren, also in Primfaktoren zerlegen. Zuvor lag die Messlatte bei ungefähr 512 Bits. Dies widersprach damaligen, auf öffentlicher Literatur beruhenden Annahmen über sichere RSA-Schlüssel. Andere Mathematiker kritisierten seine Arbeit; der Kenntnisstand der NSA und anderer Geheimdienste ist der Öffentlichkeit nicht bekannt. Im Mai 2005 beschrieb Bernstein außerdem eine unerwartet einfache Timing-Attacke auf AES. Bei einer Timing-Attacke können Laufzeiten von Berechnungen Informationen über geheime Daten verraten.

Ebenfalls 2005 veröffentlichte er die Stromchiffre Salsa20. Stromchiffren verschlüsseln Daten als fortlaufenden Datenstrom. Salsa20/12 gehörte zu den Gewinnern des eSTREAM-Wettbewerbs der Europäischen Union zur Standardisierung von Stromchiffrealgorithmen. Die 2008 vorgestellte Abwandlung ChaCha wird unter anderem in TLS und im Linux-Kernel verwendet.

Weitere Entwicklungen sind CubeHash als Vorschlag für SHA-3, der jedoch nicht die Finalrunde erreichte, sowie DNSCurve als Alternative zu DNSSEC für die DNS-Sicherheit. DNSCurve nutzt Curve25519, ein von Bernstein entwickeltes Elliptische-Kurven-Kryptosystem. Auf Curve25519 baut auch CurveCP auf, ein alternatives Transportprotokoll zu TCP, das Vertraulichkeit und Authentizität garantieren soll.

Bernstein prägte den Begriff Post-Quanten-Kryptographie für Verfahren, die auch gegenüber Quantencomputern sicher sind, und ist Mitbegründer der Konferenz PQCrypto. Er war Mitentwickler von SPHINCS+ und NTRU Prime. Beide wurden für den Post-Quanten-Kryptographie-Wettbewerb des NIST ausgewählt: SPHINCS+ gewann, NTRU Prime wurde in der dritten Runde als alternativer Kandidat bezeichnet. SPHINCS+ entstand wie CRYSTALS-Kyber und CRYSTALS-Dilithium im Rahmen des Exzellenzclusters CASA an der Ruhr-Universität Bochum.

Software, Tests und politische Positionen

Bernstein entwickelte die FFT-Bibliothek DJBFFT und arbeitete mit A. O. L. Atkin am Sieb von Atkin, einem schnellen Primzahlensieb; er implementierte es als Programm primegen. Seit den 1990er Jahren entwickelte und implementierte er zudem schnelle Algorithmen für das Zahlkörpersieb und für Kryptographie mit elliptischen Kurven.

Zu seinen Programmen zählen qmail, ein Mail Transfer Agent, für den er auch die Verzeichnisstruktur Maildir schuf, und djbdns, eine Sammlung von DNS-Programmen mit Nameserver, DNS-Cache und Clientprogrammen. Weitere Programme sind daemontools zum Starten und Überwachen von Daemon-Prozessen, publicfile als auf Sicherheit und Performance ausgelegter FTP- und Webserver ohne CGI-Unterstützung sowie ezmlm für Mailinglisten.

Die Lizenzen seiner Software waren lange umstritten, weil sie nicht als freie Software anerkannt waren und viele Linux-Distributionen die Programme deshalb nicht aufnahmen. Im November 2007 erklärte Bernstein fast alle Software als gemeinfrei. Für Sicherheitslücken schrieb er teilweise Preise aus; im März 2009 zahlte er Matthew Dempsky 1.000 US-Dollar für eine in djbdns gefundene Sicherheitslücke.

Mit SUPERCOP entwickelte Bernstein ein Werkzeug zum Benchmarking, also zum Testen und Vergleichen der Leistung kryptographischer Algorithmen unter realitätsnahen Bedingungen. Zusammen mit Tanja Lange betreibt er eBACS, eine umfangreiche Sammlung solcher Ergebnisse. Nach Angaben des NIST waren die eBACS-Ergebnisse zu Hashfunktionen ein wichtiges Auswahlkriterium für SHA-3.

Politisch setzte sich Bernstein gegen US-amerikanische Exportbeschränkungen für Kryptographie ein. Außerdem kritisierte er Softwarepatente, etwa von Whitfield Diffie und Martin Hellman zur Public-Key-Kryptographie. Als Grund nannte er unter anderem das US-Patentrecht: Die Veröffentlichung der Patentgegenstände darf bei der Patentanmeldung nicht länger als ein Jahr zurückliegen.