Zwei Maschinen, die sich selbst beibringen, abhörsicher miteinander zu kommunizieren – klingt nach Science-Fiction-Dystopie, ist aber ein Forschungsprojekt im Jahr 2016. Die Dystopie würde mit dem Sieg der Maschinen über die Menschen enden, also ungefähr wie im Film Matrix. Das Projekt hingegen endet mit der Erkenntnis, dass künstliche neuronale Netze (deren Geschichte und Funktionsweise beschreiben wir in diesem Artikel) noch längst nicht so gut im Ver- und Entschlüsseln sind wie ihre Schöpfer. Aber zumindest sind sie kreativ.


Learning to protect communications with adversarial neural cryptography heißt das Projekt von Martín Abadi und David G. Andersen (nein, nicht Thomas A. Anderson). Die beiden Forscher von Google Brain, einer Forschungsabteilung des Mutterkonzerns Alphabet, haben ihren Alice und Bob genannten künstlichen neuronalen Netzwerken eine Aufgabe gestellt: Alice sollte Bob eine Nachricht zukommen lassen, die nur Bob entziffern kann – nicht jedoch ein drittes Netzwerk namens Eve, das die Nachricht abfängt.

Es ist ein klassisches Szenario für verschlüsselte Kommunikation, zum Beispiel mit PGP, der Verschlüsselungssoftware für E-Mails. Alice und Bob wollen eine geheime Botschaft austauschen, Eve will sie belauschen. Die Forscher gaben ihren Versionen von Alice und Bob allerdings keine Anleitung, sondern lediglich ein gemeinsames Geheimnis, das sie als kryptografischen Schlüssel verwenden konnten. Alles andere sollten sich die beiden Netze selbst beibringen. Und das taten sie.

Das Ziel, das die Forscher formuliert hatten: Bob sollte eine 16 Bit kurze, von Alice codierte Nachricht zuverlässig fehlerfrei decodieren können, also 16 Einsen und Nullen in der richtigen Reihenfolge darstellen. Eve hingegen sollte mindestens die Hälfte der Bits falsch decodieren, also nicht mehr Einsen und Nullen richtig darstellen, als sie es durch zufälliges Raten tun würde.

Nach und nach werden Alice und Bob besser als Eve

Anfangs machte Bob beim Entschlüsseln selbst viele Fehler, doch nach und nach wurde er besser – Eve allerdings auch. Nach rund 10.000 Versuchen fingen Alice und Bob jedoch an, Eves Entschlüsselungsversuchen entgegenzuarbeiten, und sie wurden dabei schneller besser als Eve.

Nach rund 15.000 Versuchen, schreiben die Forscher, hatten Alice und Bob das Ziel erreicht. Sie hatten einen Verschlüsselungsalgorithmus erfunden, der es ihnen erlaubte, Botschaften auszutauschen, die Eve als passiver Mithörer entweder gar nicht oder nur noch durch Zufall ganz oder in Teilen entschlüsseln konnte.

Wie diese Methode genau funktioniert, wissen die Google-Forscher nicht. Sie haben – wohl aus Zeitgründen – gar nicht erst versucht, sie bis ins letzte Detail nachzuvollziehen. Sie wissen nur: Ein veränderter Schlüssel oder eine veränderte Nachricht führt zu einem anderen Geheimtext, wobei schon ein einziges anderes Bit in Schlüssel oder Nachricht zu mehreren anderen Bits in der verschlüsselten Botschaft führt. In anderen Worten: Die Verschlüsselungsmethode ist mindestens ein bisschen raffiniert.