Kryptographie Flashcards by Denise Müller

klassischen Sicherheitsziele

Confidentialy (Vertraulichkeit)
Integrity (Integrität)
Availability (Verfügbarkeit)

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weitere Sicherheitsziele

Accountability (Verantwortlichkeit)
Authentication (Nachweis einer Identität)
Authorisation (wer darf auf welche Ressourcen zugreifen)

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Confidentialy (Vertraulichkeit)

Informationen bleiben vertraulich, können von unbefugten nicht gelesen werden wie zb bei Sniffing
Maßnahme: Verschlüsselung

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Integrity (Integrität)

Daten bleiben unverändert bzw Änderungen werden erkannt. Man-in-the-Middle Attack
Maßnahme: digitale Signatur, Hashfunktionen

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Availability (Verfügbarkeit)

Zugang zu Informationen oder Verfügbarkeit von Ressourcen ist sichergestellt. Denial-of-Service Attack
Maßnahmen: Redundanz, Replikation

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Kryptosystem

Alice →Message→E→Attacker→D→Message→Bob

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Plaintext

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Ciphertext

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Encryption (Verschlüsseln)

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Decryption (Entschlüsseln)

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öffentlicher / privater Schlüssel

kpub / kpriv

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Verschlüsselungsfunktion

Ekpub(M)=C, Dkpriv(C)=M

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Unterschied symmetrische <> asymmetrische Verfahren

symmetrische Verschlüsselung: kd = ke, Größenordnung schneller, nicht sicher gegen Non-Repudiation, Schlüsselgröße: max. 256bits
asymmetrische Verschlüsselung: kd =! ke, implementation langsamer, Schlüsselgröße: max. 4096bits

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Transposition (symmetrisch)

Ändern der Reigenfolge der Zeichen

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Substitution (symmetrisch)

Ersetzen der Zeichen anhand der Zuordnung

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AES Vorgehen (symmetrisch)

in jeder Runde Kombi aus Transposition und Substitution
Zuerst: “Key-Expansion”, außgehend vom Rundenschlüssel
In jeder Runde:
-SubBytes: S-Box wird jedes Byte ersetzt
-ShiftRows: zeilen werden nach links verschoben: (1. gar nicht, 2. 1 nach links, 3. 2 usw)
-MixColumns: lineare Transformation auf jeder Spalte
-AddRoundKey: XOR mit Rundenschlüssel

DES Vorgehen (symmetrisch)

Blockchiffre, der 64 bit Blöcke mit 56 bit Schlüssel verschlüsselt
Funktionsweise:
-16 Runden
- der Klartext wird in eine linke und rechte Hälfte von je 32 bits zerlegt
- in jeder runde wird aus den 56 bit schlüsseln ein Rundenschlüssel von 48 bits gewonnen
- recht Hälfte + Schlüssel wird f() berechnet. Ausgabe mit linken Hälfte “exklusiv verordert”
-linke und rechte vertauschen

polyalphabetische Cipher (symmetrisch)

→Vigenère Cipher

Rotation durch ein Wort = Key

One Time Pad (symmetrisch)

perfekte Geheimhaltung,
#mögl. Schlüssel = #mögl. Klartexte,
→XOR cipher mit Einschränkungen
1. key länge = messagelänge
2. key bits zufällig
3. key wird nur 1 mal verwendet und dann zerstört

perfekte Geheimhaltung

die Kenntnis des chiffretext gewährt keine zusätzlichen Infos über den Klartext

Blockchiffren (symmetrisch)

Klartext wird in Blöcken mit fester Länge verschlüsselt, wenn deren größe =! ist, muss letzte Block aufgefüllt werden = “padding”

Sicherheit von Chiffren

Konfusion &Difusion

Konfusion (symmetrisch)

= Verwirrung

komplexer Zusammenhang von Klartext+C
schwere Ableitung aus Klar/Chiffretext paaren

Difusion (symmetrisch)

= Zertreuung

komplexer Zusammenhang von M+C
schwere Ableitung aus Chiffretext

Caeser Cipher (symmetrisch)

rotiert Alphabet um k Buchstaben (k=Key)

Monoalphabetic Substitution cipher (symmetrisch)

ersetzt jeden Buchstaben mit einen anderen gegebenen Buchstaben

Betriebsmodi (symmetrisch)

ECB (Electronic Code Block) | CBC (Cipher Block Chaining)

ECB (symmetrisch)

- Jeder Klartextblock wird separat verschlüsselt - gleiche Klartextblöcke liefern gleiche Chiffretextblöcke - Gefahr: unbekanntes entfernen und austauschen von Blöcken

CBC (symmetrisch)

Vor Verschlüsselung wird Klartext mit Chiffretextblock exklusiv verordert. - gleiche Klartextblöcke liefern =! Chiffretextblöcke - Veränderung, Entfernen verursacht falsche Dechiffrierung

Stromchiffren (symmetrisch)

-bitweise Verschlüsselung (exklusiv verordern mit Schüsselstrom) - Sicherheit basiert auf Schlüsselstromgenerators -periodischer Schlüsselstom: größe Periode > verschl. Datenmenge synchron <> selbstsynchronierend

Stromchiffren synchron

Schlüsselstrom Generierung unabhängig von Nachrichtenstrom + kann im vorhinein berechnet werden - bei Verlust eines Bits bei Übertragung →folgende Text unbrauchbar

Stromchiffren selbstsynchronisierend

- jedes Schlüsselstrombit ist eine Funktion einer festen # vorhergehender Chiffretext - fehlerhaft erzeugen bei Dechiffrierung falsche Schlüsselstrom buts - Anfällig für Wiedereinspiegelung

digitale Signaturen (asymmetrisch)

``` Absender signiert Nachricht mit seinem Kpriv Empfänger verifiziert mit Kpub Ekpub(M) = C Dkpriv(C)=M Sign: Dkpriv(M)=SignM Verify: Ekpub(SIgnM)=M ```

RSA (asymmetrisch)

``` Schlüsselgröße: 1024, 2048, 4096 1. 2 große Primzahlen p,q Modulus n = p*q y(n) =(p-1)*(q-1) 2. e wählen, dass e und y(n) relativ prim zueinander (ggT(e,y(n)) = 1) 3. berechne multiplikativ inverses Element d zu e e*d = 1(mod(y(n)) C = m^e mod n M = C^d mod n ```

Hashfunktionen (asymmetrisch)

SHA-1, MD5 HMAC: HMAC(k,m) = h(k' (+) opad || h(k' (+)iPad || m)) Sicherheit: Pre-Image resistance - Given h(m), it is hard to find m Second Pre-Image resistance - Given h(m), it is hard to find m’ such that h(m’)=h(m) Collision-free or Collision-resistant - Given h(), it is hard to find m’ and m’’ such that h(m’)=h(m’’)

opad, ipad

festgelegte paddings (inner/outer)