2 Kryptographie
2.1 Einführung
2.1.1 Terminologie
- Kryptographie (cryptography): Wissenschaft von der
Entwicklung von Kryptosystemen
Kryptoanalyse (cryptanalysis): "Kunst" des Brechens von
Kryptosystemen
Kryptologie (cryptology): mathematische Disziplin, die
sowohl die Kryptographie als auch die Kryptoanalyse umfaßt
- grundlegender Dienst: Geheimhaltung/Vertraulichkeit
- weitere Dienste:
- Klartext (plaintext, seltener cleartext) und
Geheimtext (ciphertext)/Schlüsseltext/Chiffrat
- Verschlüsselung/Chiffrierung
(encryption) und
Entschlüsselung/Dechiffrierung
(decryption)
- kryptographischer Algorithmus: Chiffre (cipher)
- Kryptosystem (cryptosystem): Algorithmus plus Klartexte,
Chiffrate und Schlüssel
- geheimer Parameter: Schlüssel (key)
- Einweg-Hashfunktionen: ohne Schlüssel
- symmetrische Verfahren: ein Schlüssel (secret key)
- asymmetrischen Verfahren: zwei Schlüssel
(öffentlicher/privater Schlüssel, public/private key)
- Prinzip von Kerckhoffs:
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Die Sicherheit eines Kryptosystems darf nicht von der Geheimhaltung des
Algorithmus abhängen. Die Sicherheit gründet sich ausschließlich auf die
Geheimhaltung des Schlüssels.
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- One-time Pad: das einzige absolut bzw.
theoretisch sichere Verfahren
Bild 2.1.1-1
Schlüssel: echt zufällige, genau einmal verwendete Bitfolge
Eine fehlerhafte Anwendung des One-time Pad kann ein Brechen der
Verschlüsselung ermöglichen. Laut Aussagen der NSA ist dies bei VENONA
gelungen:
VENONA was the codename used for the U.S. Signals Intelligence effort to
collect and decrypt the text of Soviet KGB and GRU messages from the
1940's.
...
The use of a one time pad effectively randomizes the code and renders it
unreadable. The key to the VENONA success was that mistakes were made in
the construction and use of the one time pads---a fact that was discovered
only through brute force and analysis of the message traffic.
- in der Praxis sind primär die als stark bzw. praktisch
sicher bezeichneten Chiffren interessant
-
Sicherheit beruht auf dem Fundamental Tenet of Cryptography:
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Wenn es vielen fähigen Leuten bisher nicht gelungen ist, ein bestimmtes
Problem zu lösen, dann wird dieses Problem aller Voraussicht nach auch
nicht (so bald) gelöst werden.
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-
Kryptoanalytische Attacken: Ciphertext-only,
Known-plaintext, Chosen-plaintext, ...
-
Brute-force Attack (vollständiges Durchsuchen des
Schlüsselraumes) immer möglich; scheitert bei guten Chiffren aber am
riesigen Aufwand und den hohen Kosten
-
Sicherheit entscheidend von der Schlüssellänge abhängig: s. DES- und
RC5-Challenges der letzten Zeit
Vertiefung:
Bruce Schneier: Applied Cryptography
Protocols, Algorithms and Source Code in C
Wiley & Sons., Inc., Second Edition, 1996
ISBN 0-471-12845-7 oder 0-471-11709-9
ausgesprochen umfassende und pragmatische Darstellung verschiedenster
kryptographischer Termini, Algorithmen, Protokolle und Methoden; gilt als
Standardwerk für Praktiker
bietet u.a. kostenfreie Errata-Listen für die erste und zweite Auflage sowie weitere Artikel und Informationen von Schneier.
Alfred J. Menezes, Paul C. van Oorschot, Scott A. Vanstone:
Handbook of Applied Cryptography
CRC Press, 1996
ISBN 0-8493-8523-7
sehr umfassender und systematischer Überblick über viele relevante Bereiche
der modernen Kryptographie; wegen des relativ hohen theoretischen Niveaus und
der formalen Darstellung des Inhalts (Formeln, prägnante Definitionen und
exakte mathematische Notationen) für Einsteiger vermutlich weniger geeignet als
Schneiers Buch
bietet kostenfreie Errata-Listen, C-Implementierungen der meisten Algorithmen
und einige Online-Kapitel.
Charlie Kaufman, Radia Perlman, Mike Speciner: Network Security
PRIVATE Communication in a PUBLIC World
Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1995
ISBN 0-13-061466-1
2. Auflage, 2002: ISBN 0-13-046019-2 (im April 2002 noch nicht erschienen)
recht tiefgründige, anwendungsorientierte und für Einsteiger gut verständliche
Darstellung der für die Netzwerk-Sicherheit wichtigsten kryptographischen
Verfahren; weitere Schwerpunkte: E-Mail-Sicherheit und praxisrelevante
Authentifizierungssysteme wie Kerberos
Albrecht Beutelspacher: Kryptologie
5., verbesserte Auflage, Verlag Vieweg, 1996
ISBN 3-528-48990-1
unterhaltsame und gut verständliche Einführung in ausgewählte Bereiche der
Kryptologie; vermittelt kryptographisches Grundlagenwissen (Techniken der
klassischen Kryptographie, einfache Methoden der Kryptoanalyse,
Authentifizierungsverfahren, mathematischer Hintergrund des
RSA-Algorithmus, ...)
möglicher Einstiegspunkt für eine Internet-Recherche zum Thema Kryptologie mit
vielen Informationen und Verweisen auf andere Dokumente, u.a. auf eine große
Anzahl frei zugänglicher Implementierungen kryptographischer Algorithmen und
Protokolle
Internet-Kursmaterial verschiedener Kryptologen:
Verschiedene andere Kurse finden sich in der von Avi Rubin zusammengestellten
Liste
weitere interessante Online-Ressourcen: