Kryptographie

Question 1

Wiederholung: Kryptosystem

Answer 1

M = Klartext              Ke = Encryption Key
C = Chiffrat               Kd = Decryption Key
C = E(M, Ke)              D(C, Kd) = M

Question 2

Anforderungen an Verschlüsselungsverfahren (Chiffren)

Answer 2

• Geheimhaltung der Schlüssel NICHT des Algorithmus (keine security through obscurity)
• gültige Schlüssel lassen sich halbwegs einfach erzeugen

Question 3

Arten von Angriffen auf Kryptosysteme

Answer 3

1) Ciphertext-only (basieren nur auf Chiffraten C)
2) Known-plaintext (basieren auf bekannten Paaren M und C)
3) Brute-force (Durchprobieren aller Kd aus Keyspace)
4) Purchase-key (Erpressung, Diebstahl, Bestechung)

Question 4

Perfekte Geheimhaltung

Answer 4

• Wenn ungeachtet Menge bekanntem Chiffretext, aus Chiffretext-Informationen nicht Klartext bestimmt werden kann –> jeder Klartext gleich wahrscheinlich
• Voraussetzung: Anzahl mögliche Schlüssel >= Anzahl möglicher Klartexte

Question 5

One-Time-Pad

Answer 5

XOR-Chiffre mit:
1) Schlüssellänge gleich Nachrichtenlänge
2) Schlüsselbits wirklich zufällig (schwer)
3) Schlüssel wird nach einmaliger Benutzung vernichtet
Nachteil: schwieriger Schlüsselaustausch

Question 6

Klassische Chiffren

Answer 6

1) Transpositionschiffren (Veränderung der Reihenfolge der Zeichen)
2) Substitutionschiffren, monoalphabetische Chiffre (Ersetzen o. Rotieren von Zeichen)
3) Polyalphabetische Substitutionschiffren (Rotation durch Schlüsselwort)

Question 7

Knacken einer Substitutionschiffre

Answer 7

• Ausbeutung von Verteilungsinformationen der unterliegenden Sprache (Verteilungen bekannt)
• Zuordnung Klartext-Buchstaben zu Chiffre-Buchstaben

Question 8

Vigenère Verschlüsselung

Answer 8

• Kombination von einfachen Substitutionschiffren
• Drehungen werden durch ein Wort (Schlüssel) bestimmt
• Häufigkeitsanalyse ist trivial, falls Periodenlänge geraten werden kann

Question 9

Permutationschiffre

Answer 9

Nicht die Zeichen werden ersetzt, sondern nur ihre Reihenfolge

Question 10

Monoalphabetische Substitutionschiffren

Answer 10

• Ersetzen der Zeichen
• Vertauschen von Buchstaben im Alphabet A
• Schlüsselraum (Keyspace) signifikant größer
• Buchstabenhäufigkeiten bleiben erhalten

Question 11

Fazit Substitutionschiffren

Answer 11

• monoalphabetische Verschlüsselungen und Permutationen nicht sicher
• besser: Kombination von Substitution und Permutation über mehrere Runden

Question 12

Was macht eine Chiffre sicher?

Answer 12

1) Verwirrung (komplexer Zusammenhang Schlüssel und Chiffretext; Schlüssel schwer ableitbar aus Klar-/Chiffretext-Paaren)
2) Zerstreuung (komplexer Zusammenhang Klar- und Chiffretext; Klartext schwer aus Chiffretext ableitbar