About this episode
Im zweiten Teil unserer Reihe über Kryptografie besehen wir uns einzelne Klassen von Bausteinen, welche dann zu Verschlüsselungsprotokollen zusammengesetzt werden können.Shownotes
Rückblick zu STP041
Kryptografische Systeme dienen dem Erreichen der vier Schutzziele (Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität, Verbindlichkeit)
Implementierung vollständiger Kryptosysteme braucht Primitiven (Grundbausteine)
heute: Vorstellung grundlegender Klassen von Primitiven
Symmetrische Verschlüsselung
Schritt 1: Klartext (Plaintext) + Schlüssel (Key) -> Geheimtext (Ciphertext)
Schritt 2: Geheimtext + selber Schlüssel -> Klartext
üblicherweise als Blockchiffre mit Beschränkung des Klartexts auf eine Blockgröße von z.B. 128 oder 256 Bits, übliche Schlüsselgrößen ähnlich groß
zwei Probleme:
Wie verschlüsselt man mehr als einen Block?
Wie einigt man sich auf einen gemeinsamen Schlüssel, ohne dass Beobachter den Schlüssel abgreifen können?
zu Problem 1: Erweiterung der Blockchiffre zu einem Stromchiffre mittels eines geeigneten Betriebsmodus
Datenstrom wird in einzelne Blöcke der gewünschten Größe zerteilt; Betriebsmodus beschreibt dann die Anwendung des Blockchiffre auf die Folge von Blöcken
einfachster Betriebsmodus ist ECB (Electronic Codebook): der Blockchiffre wird auf jeden Block komplett separat angewendet -> offensichtliche Probleme (siehe Bild im verlinkten Abschnitt)
bei den meisten modernen Betriebsmodi werden meist Daten aus dem aktuellen Blockchiffre in den nächsten Block übertragen, um die Analyse des Geheimtextes zu erschweren -> Problem: schwer parallelisierbar, Lesezugriff nur sequentiell
CTR-Betriebsmodus (Counter): jeder Block wird beim Verschlüsseln mit einem Zähler kombiniert, damit sich keine wiederkehrenden Muster wie bei ECB ergeben -> Vorteil: wahlfreier Schreib- und Lesezugriff möglich (interessant für Festplattenverschlüsselung)
siehe unten: Beispiel für die Geschwindigkeit moderner Stromchiffern insb. mit Hardwareunterstützung
$ cryptsetup benchmark
...
# Algorithm | Key | Encryption | Decryption
...
aes-xts 512b 3547,4 MiB/s 3540,4 MiB/s
serpent-xts 512b 742,7 MiB/s 729,4 MiB/s
twofish-xts 512b 398,9 MiB/s 404,8 MiB/s
zu Problem 2 (Einigung auf einen gemeinsamen Schlüssel) zwei Ansätze:
