Wir können nun beliebige Zeichenfolge codieren und mit einer XOR-Operation verschlüsseln. Die Verschlüsselung erfolgt dabei blockweise, wobei jeder Block genau die Länge des Schlüssels hat. Die Verschlüsselung folgt diesem Schema:

Beispielsweise verschlüsseln wir einen Text mit dem Schlüssel ZUSE:

    |EINE| SEH|R KL|EINE| SEN|SATI|ON|
XOR |ZUSE|ZUSE|ZUSE|ZUSE|ZUSE|ZUSE|ZU|

    |@-. |ZFVM|HUXI|@-. |ZFVK|ITGL|U,|

Was fällt dabei auf?

Lösung:

Warum ist das ein Problem?

Lösung:

Moderne Kryptographie-Verfahren funktionieren ganz ähnlich, aber es gibt ein paar wesentliche Unterschiede:

Statt einer simplen XOR Operation wird bei der Verschlüsselung jedes Blocks eine kompliziertere Funktion verwendet. Das Ziel dabei ist, dass jeweils nicht nur ein einzelnes Bit des Schlüssels und des Klartexts kombiniert werden, sondern dass möglichst alle Bits miteinander vermischt werden. Das führt dazu, dass ein geänderter Buchstabe dazu führt, dass alle anderen Stellen des Blocks ebenfalls verändert werden. In den Abbildungen steht statt XOR jeweils eine Box „block cipher encryption“, die die kompliziertere Funktion enthält.

Wir haben aber trotzdem noch ein Problem: komplett gleiche Blöcke werden weiterhin gleich verschlüsselt. Wiederholt sich eine Klartext-Sequenz exakt mit der Blockgrösse, wird das Chiffrat ebenfalls an diesen Stellen gleich sein, was einem Angreifer auffallen dürfte. Zudem ist es für einen Angreifer nach wie vor möglich, verschlüsselte Blöcke einzufügen oder Blöcke zu löschen, ohne dass dies detektiert werden kann.

Aus diesem Grund werden die Blöcke nochmals miteinander verkettet (en. chaining): der Ciphertext des vorherigen Blocks wird mit dem Klartext des momentanen Blocks mit einer XOR-Operation verbunden. Dadurch ist jeder Block immer auch an den vorherigen Block gebunden, eine Änderung eines Buchstabens zu Beginn der Nachricht ändert auch alle folgenden Blöcke.

Der Unterschied zwischen der Verschlüsselung ohne oder mit Chaining kann anhand eines verschlüsselten Bildes illustriert werden: Das zu verschlüsselnde Bild enthält viele weisse Pixel (= gleiche Blöcke). Bei entsprechender Blocklänge erscheinen die gleich verschlüsselten Blöcke immerzu im Ciphertext, und lassen übers ganze das Bild deutlich erscheinen. Im Gegensatz dazu enthält das Bild nur Rauschen, wenn es im Chaining-Modus verschlüsselt wurde (Quelle: Wikipedia: Electronic Code Book Mode):

Nimm den Full-Block-Coder aus der Lösung der Aufgabe 4 und baue die Verkettung ein. Modifiziere sowohl die Verschlüsselung und die Entschlüsselung. Als Zumischung für den ersten Block definierst du einen Initialization Vector (s. Abbildung).

Achtung: Bei der Verschlüsselung wird zu jedem Klartext-Block der letzte chiffrierte Block dazugemischt (mit XOR). Bei der _Entschlüsselung muss entsprechend ebenfalls der vorherige chiffrierte Block vor dem Entschlüsseln beigemischt werden:

Lösung:

  • gf_informatik/verschluesselung/symmetrisch.1646947916.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2022-03-10 21:31
  • von hof