Kryptografische Grundlagen

Die Wissenschaft von Methoden zur Entschlüsselung von verschlüsselten Informationen.

Die Disziplin, die sich mit Methoden zur Ver- und Entschlüsselung von Informationen befasst.

Ein System, das aus einer Menge von Klartexten, einer Menge von Geheimtexten, einer Menge von Schlüsseln und einer Familie von Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsfunktionen besteht.

Eine Familie von Verschlüsselungsverfahren, die für jeden Schlüssel eine eindeutige Funktion zum Verschlüsseln von Klartexten in Geheimtexte bereitstellt.

Eine Familie von Entschlüsselungsverfahren, die für jeden Schlüssel eine eindeutige Funktion zum Entschlüsseln von Geheimtexten in Klartexte bereitstellt.

Kryptografische Verfahren, bei denen der gleiche Schlüssel sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln von Informationen verwendet wird.

Kryptografische Verfahren, bei denen separate Schlüssel für das Verschlüsseln und Entschlüsseln verwendet werden.

Die Caesar-Chiffre ist ein einfaches Verschlüsselungsverfahren, bei dem jeder Buchstabe im Alphabet um eine feste Anzahl von Positionen verschoben wird.

Der Schlüssel in der Caesar-Chiffre ist die Anzahl der Positionen, um die jeder Buchstabe verschoben wird.

Um einen Text mit der Caesar-Chiffre zu entschlüsseln, wird der Schlüssel verwendet, um jeden Buchstaben um die entsprechende Anzahl von Positionen in die entgegengesetzte Richtung zu verschieben.

Eine Methode, bei der sowohl Alice als auch Bob jeweils ein Schlüsselpaar besitzen: einen öffentlichen Schlüssel (e) und einen privaten Schlüssel (d).

Der öffentliche Schlüssel einer Person kann von jedem eingesehen werden, der mit der Person kommunizieren möchte.

Der private Schlüssel ist geheim und darf nur von der Person gehalten werden, die ihn besitzt.

Mit dem öffentlichen Schlüssel von Bob (eB) kann Alice eine Nachricht verschlüsseln, die nur Bob mit seinem privaten Schlüssel (dB) entschlüsseln kann.

Public-Key Kryptografie basiert auf mathematischen Funktionen, die es ermöglichen, dass nur die Person mit dem privaten Schlüssel die verschlüsselte Nachricht entschlüsseln kann.

Kleine Änderung in der Eingabe, z.B. 1 Bit, führt zu großen und scheinbar zufälligen Änderungen in der Ausgabe, z.B. jedes Bit ändert sich mit 50% Wahrscheinlichkeit.

Ein Verfahren zur Verschlüsselung von Daten, das auf einer festen Schlüssellänge basiert und sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln des gleichen Schlüssels verwendet.

Ein Algorithmus zur symmetrischen Verschlüsselung von Datenblöcken der Länge 128 Bit.

Die Anzahl der Runden, die ein Klartext während der AES-Verschlüsselung durchläuft, hängt von der Schlüssellänge ab. Für 128-Bit-Schlüssel werden 10 Runden verwendet.

Eine der Operationen in AES, die auf jedes Byte einer 4x4-Byte-Matrix angewendet wird, um eine nicht-lineare Substitution durchzuführen.

Eine Technik zur Verbreitung von Änderungen in der Eingabe über den gesamten verschlüsselten Text durch Verschieben von Zeilen in der 4x4-Byte-Matrix.

Eine Operation in AES, die die Spalten der 4x4-Byte-Matrix im GF(28) multipliziert, um die Diffusion zu erhöhen.

Ein endlicher Körper mit 256 Elementen, der in AES verwendet wird, um die Operation MixColumns durchzuführen.

Der öffentliche Schlüssel des Empfängers wird verwendet, um eine Nachricht zu verschlüsseln. Nur der Empfänger mit dem entsprechenden privaten Schlüssel kann die Nachricht entschlüsseln.

Der private Schlüssel des Absenders wird verwendet, um eine Nachricht zu signieren, die dann mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders überprüft werden kann.

Das Kerckhoffs-Prinzip besagt, dass die Sicherheit eines Verschlüsselungsverfahrens ausschließlich von der Geheimhaltung des Schlüssels abhängen sollte, nicht von der Geheimhaltung des Algorithmus.

Eine Form der digitalen Signatur, bei der ein Hashwert der Nachricht mit dem privaten Schlüssel des Absenders signiert wird.

Mit asymmetrischer Verschlüsselung können Daten vertraulich aufbewahrt werden, da nur der Besitzer des privaten Schlüssels auf sie zugreifen kann.

Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren sind in der Regel rechenintensiver und eignen sich daher besser für die Verschlüsselung kleinerer Datenmengen.

Beispiele für Daten, die sich für die asymmetrische Verschlüsselung eignen, sind Schlüssel, Passwörter und kryptografische Signaturen.

Das Auffüllen von Klartextdaten, um eine Länge zu erreichen, die ein Vielfaches der Blockgröße der verwendeten Blockchiffre ist.

Im Padding wird der Klartext so verändert, dass seine Länge ein Vielfaches der Blockgröße ist. Das Padding wird beim Verschlüsseln hinzugefügt und beim Entschlüsseln entfernt.

Eine Technik, bei der jedes Bit im Klartext sich auf jedes Bit im Geheimtext auswirkt. Das bedeutet, dass Änderungen im Klartext weitreichende Auswirkungen auf den Geheimtext haben.

Eine Methode zur Erreichung von Diffusion ist die Bitweise Permutation. Dabei werden die Bits im Klartext neu angeordnet.

Eine Technik zur Verschleierung des Zusammenhangs zwischen Schlüssel, Klartext und Geheimtext. Ziel ist es, die Beziehung zwischen den Daten zu verbergen.

Nichtlineare Substitutionen, z. B. mithilfe von S-Boxen wie im AES-Verfahren. Dadurch wird die Beziehung zwischen Klartext und Geheimtext komplexer.

PKCS#7 Padding ist eine gängige Methode, um Klartextdaten mit Padding aufzufüllen. Die Anzahl der hinzugefügten Bytes wird durch den Wert aller Padding-Bytes dargestellt.

Diffusion und Konfusion sind wichtige Designprinzipien für Blockchiffren. Sie tragen zur Sicherheit des Verschlüsselungsprozesses bei.

Ein Verschlüsselungsmodus, der einen Blockchiffre wie AES verwendet, um einen Stromchiffre zu erzeugen. Er verwendet einen Zähler (Counter) und einen Initialisierungsvektor (Nonce), um einen einzigartigen Schlüsselstrom für jeden Klartextblock zu generieren, der dann mit dem Klartext XOR'ed wird.

Ein Verschlüsselungsmodus, der sowohl die Vertraulichkeit (Verhinderung des Lesens von Daten durch Unbefugte) als auch die Integrität (Verhinderung der unbefugten Änderung von Daten) gewährleistet. Er verwendet sowohl eine Verschlüsselung als auch eine Authentifizierung, um sicherzustellen, dass Daten sowohl geheim als auch unverfälscht bleiben.

Ein Verschlüsselungsmodus, der neben der Verschlüsselung von Daten auch die Authentifizierung assoziierter Daten ermöglicht. Assoziierte Daten (AD) sind Daten, die nicht verschlüsselt, aber trotzdem geschützt werden sollen, z. B. Headerinformationen.

Ein geheime Zahl, der verwendet wird, um den Schlüsselstrom in einem Stromverschlüsselungssystem zu initialisieren. Er sollte bei jeder Verschlüsselungsoperation eindeutig sein. Dies ist wichtig, um die Sicherheit des Verschlüsselungssystems zu gewährleisten, da ein Wiederholtes Verwenden des gleichen Nonce zu Sicherheitsrisiken führen kann.

Eine Operation, die im Galois-Körper GF(2^128) durchgeführt wird, um die Integrität von Daten zu überprüfen. GCM verwendet diesen Prozess, um die Authentizität der verschlüsselten Daten und der assoziierten Daten zu gewährleisten.

Daten, die nicht direkt verschlüsselt werden, aber relevant für die Authentifizierung sind. Sie können beispielsweise zusätzliche Metadaten oder Headerinformationen enthalten, die mit den verschlüsselten Daten verknüpft sind.

Ein Algorithmus, der verwendet werden kann, um einen Schlüsselstrom zu erzeugen, indem ein Blockchiffre (z. B. AES) im CTR-Modus verwendet wird. Dieser Schlüsselstrom wird dann zum Verschlüsseln und Entschlüsseln von Daten verwendet.

Ein gemeinsamer Wert für alle Operationen in einem Stromverschlüsselungssystem. Der SEED-Wert ist wichtig, um den Schlüsselstrom zu erzeugen, der für die Verschlüsselung und Entschlüsselung verwendet wird.