TLS und Kryptographie

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Questions and Answers

Was versteht man unter dem Handshake-Prozess in TLS?

Er stellt sicher, dass alle Daten in Klartext übermittelt werden.

Er verwendet ausschließlich symmetrische Verschlüsselung.

Es handelt sich um die erste Phase der Datenübertragung.

Er dient zur Aushandlung eines gemeinsamen geheimen Schlüssels. (correct)

Welches Ziel verfolgt die Verschlüsselung von Daten?

Die Daten für alle sichtbar zu machen.

Die Integrität der Daten zu gewährleisten. (correct)

Die Daten in verschiedenen Formaten zu speichern.

Die Geschwindigkeit der Datenübertragung zu erhöhen.

Was beschreibt Kerckhoffs’ Prinzip im Kontext der Kryptografie?

Ein System bleibt sicher, auch wenn der Angreifer alles weiß, außer dem Schlüssel. (correct)

Ein System kann nicht sicher sein, wenn der Angreifer Zugang zu den Algorithmen hat.

Ein System bleibt sicher, solange der Schlüssel geheim ist.

Ein sicheres System benötigt mehrere geheime Schlüssel.

Wie lautet die Verschlüsselungsformel für den CAESAR-Verschlüsselungsalgorithmus?

E(k,x) = x + k mod 26 Signup and view all the answers

Wie viele mögliche Kombinationen hat eine Substitution Cipher mit Z_26?

26! Signup and view all the answers

Was ist die Voraussetzung für ein perfektes Kryptosystem?

Es dürfen keine Informationen über den Klartext aus dem Ciphertext abzuleiten sein. Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel von Transport Layer Security (TLS)?

Sichere Datenübertragung im Internet zu bieten. Signup and view all the answers

Was beschreibt der Shannon-Modell in Bezug auf Kryptoangriffe?

Angriffsmöglichkeiten variieren je nach Konstruktion des Systems. Signup and view all the answers

Was ist eine empfohlene Mindestlänge für ein Passwort gemäß den NIST-Richtlinien?

8 Zeichen Signup and view all the answers

Welche Aussage ist keine empfohlene Regel für die Passwortwahl?

Verlangen Sie regelmäßig Passwortänderungen. Signup and view all the answers

Welches der folgenden Merkmale macht ein gutes Passwort aus?

Es ist stark und einfach einzugeben. Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten den Begriff 'Entropie' in Bezug auf Passwörter?

Die Menge an Informationen, die eine Quelle bereitstellt. Signup and view all the answers

Wie viele mögliche Passwörter sollten mindestens für eine sichere Offline-Attacke zur Verfügung stehen, um vor der NSA sicher zu sein?

$2^{90}$ Signup and view all the answers

Welche der folgenden Praktiken wird nicht empfohlen, um die Sicherheit von Passwörtern zu verbessern?

Hinweise zu Passwörtern geben. Signup and view all the answers

Was sind die empfohlenen Optionen, um starke Passwörter zu wählen?

Es sollten keine spezifischen Zusammensetzungsregeln festgelegt werden. Signup and view all the answers

Welche Maßnahme zur Passwortsicherheit ist nicht Teil der NIST-Richtlinien?

Mindestlänge von 64 Zeichen vorschreiben. Signup and view all the answers

Was ist eine Voraussetzung für eine perfekte Chiffre?

Die Wahrscheinlichkeiten von Klartext und Chiffretext sind gleich. Signup and view all the answers

Welches Problem ist kein praktisches Problem des One Time Pad (OTP)?

Die Schlüssel müssen mehrmals verwendet werden können. Signup and view all the answers

Warum sind LFSRs als kryptographische Bausteine als unsicher betrachtet?

Weil sie als lineare Systeme einfach rekonstruiert werden können. Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft haben synchronisierte Stream-Ciphers nicht?

Sie garantieren die Authentizität von Chiffretext. Signup and view all the answers

Wie viele lineare Gleichungen können mit einem n-bit LFSR rekonstruiert werden?

2n Signup and view all the answers

Welches Element gehört nicht zu den drei Faktoren zur Identifikation von Benutzern?

Etwas, das ich gesehen habe. Signup and view all the answers

Was beschreibt ein sicheres Kryptosystem?

Es gibt keinen Angriff mit signifikanten Erfolgschancen. Signup and view all the answers

Welches nichtlineare Designprinzip kann bei der Konstruktion von sicheren Stream-Verschlüsselungen verwendet werden?

Kombinieren mehrerer LFSR-Ausgänge. Signup and view all the answers

Study Notes

TLS - Transport Layer Security

HTTPS utilizes TLS for secure internet browsing
TLS employs a handshake protocol, utilizing asymmetric encryption and digital signatures to negotiate a shared secret key for secure communication.
The handshake protocol facilitates the exchange of certificates and keys to establish a secure channel.
The record protocol then employs symmetric encryption and authentication to protect application data.

Goals of Cryptography

Privacy: Data confidentiality, only intended recipients can read the data.
Authenticity: Verifying the source of the data, ensuring the data has not been tampered with.
Integrity: Guaranteeing the data hasn't been altered or corrupted.
Non-Repudiation: Preventing the sender from denying that they sent the data or that it was tampered with.

Security by Obscurity

A security system should be secure even with complete knowledge of the system except for the secret key.

Shannon Model, Four Main Attack Scenarios

KCA: Known Ciphertext Attack
CPA: Chosen Plaintext Attack
CCA: Chosen Ciphertext Attack

V1 - Ciphers

A cipher is defined by three sets:
- P (Plaintext)
- C (Ciphertext)
- K (Keys)
And three efficient algorithms for encryption(E), decryption (D) and key generation (G).
Julius Caesar cipher as an example of a substitution cipher with 25 combinations.
A substitution cipher uses permutations of the alphabet to encrypt characters. Key generation randomly chooses a permutation from S₂₆.

Attacking the Substitution Cipher

English and German alphabets show patterns and frequencies of letters that attackers can explore to deduce more information on the encrypted text .

Perfect Cryptosystems

A cipher is perfect if the probability of the plaintext does not depend on the ciphertext

OTP or "Vernam-Cipher"

The one-time pad is a type of encryption where every message is encrypted using a unique key.
OTP use XOR operations between the message and the unique key
The key must be as long as the message
Reusing keys significantly compromises security.

Stream Ciphers

Generates a long pseudorandom key stream from a short cipher key
Stream ciphers are susceptible to the reuse of the same key or initial state.
Stream ciphers lack authenticity, making them vulnerable to attacks where an adversary might be able to tamper with the message without being detected.

Stream Ciphers - Weaknesses

Pseudorandom key streams that are not truly random.
Lack of authenticity, meaning an adversary can modify the data without being detected.
Reusing the same cipher key or states.

Linear Feedback Shift Registers (LFSR)

Defined by a linear equation
Efficient in hardware
The cycle length for nonzero states is maximal(2^n - 1) when all bits in LFSR are not zero.
Terribly insecure due to linearity.

What is secure?

A cryptosystem is secure against a particular class of attacks, if there are no efficient algorithms that successfully attack it with a significant probability.

V2 - Passwords and Entrophy

Passwords should be long, complex, and memorable
Offline and online adversary concepts and measures to protect against them

NIST-Richtlinien zu Passwortsicherheit

Passwörter mit mindestens 8 Zeichen lang
Mindestens 64 Zeichen
Alle Unicode Zeichen erlaubt
Keine periodischen Passwortänderungen vorschreiben
Passwortänderungen nach Server Kompromittierung
Keine Hinweise zu Passwörtern
Keine Fragen wie: „Was ist der Name von...?"

Entropy

Represents the amount of information provided by a source
A source providing the same data consistently has zero entropy.
Random bit sequences have high entropy

V3 - Block Ciphers

Block ciphers encrypt data in fixed-size blocks
CPA on PRFGs involves differentiating between a pseudo-random function family and a random function.
CPA on PRPGs involves differentiating between a pseudo-random permutation family and a random permutation.
Security is achieved when no efficient adversary can differentiate the system from a random function/permutation.
Luby-Rackoff/Feistel-Ciphers are block ciphers structures, that are not CP secure

P1 and P2

P1 and P2 are vulnerable to CPA due to using invertible round functions.

P3 and P4

P3 and P4 are CPA-secure due to using non-invertible round functions

V4 - Attacks

Differential Cryptanalysis
Exploiting the small key size in DES
Brute-force attacks are viable due to the 56 bit key size

Side-Channel Attacks

Attacks exploiting the physical implementation of a cryptosystem, such as timing, power consumption, and electromagnetic radiation.
Insider Attacks
Attacks by authorized individuals utilizing their access to exploit weaknesses.
Outsider Attacks
Attacks from unauthorized individuals attempting to breach the system.

V5 - Foundations of P. K. Cryptographie

Public-key cryptography uses pairs of keys – a public key for encryption and a private key for decryption.
No secure channel is required for key exchange, in contrast to private-key cryptography.
Shamir's No-Key Protocol
A method of exchanging keys without prior communication.
Participants create and swap padlocks twice.

V6 - Insecure Systems from Secure Building Blocks

Naive use of stream ciphers with reused keys, leading to security risks.
Naive use of block ciphers, where blocks are too short for various uses.
ECB (Electronic CodeBook) mode is not secure and can be exploited.
CBC (Cipher Block Chaining) mode is susceptible to manipulation when the initial vector (IV) is predictable.

V7 - Secure PK Crypto

Secure public-key encryption and digital signatures.

V8 - Authentication & Authenticated Encryption

Authentication provides assurance about the source and integrity of a message, whereas encryption protects the confidentiality of a message.
Message Authentication Code (MAC) is an algorithm that generates a tag from a message to authenticate a message, using a key.
SUF-CMA (Strongly Unforgeable under Chosen-Message Attacks) is a way to secure message authentication codes.

V9 - Secure PK Crypto - Further Aspects

RSA is a widely used public-key cryptosystem
It provides encryption and digital signatures
The RSA function has desirable properties as a trapdoor one-way function
Low-entropy plaintexts or messages can be problematic with public-key cryptography
Secure message encryption and digital signatures can rely on the Random Oracle Model (ROM).

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Description

Dieses Quiz behandelt die Grundlagen von TLS (Transport Layer Security) und die Ziele der Kryptographie. Sie erfahren, wie der Handshake-Protokollprozess sichergestellt wird, um eine sichere Kommunikation zu ermöglichen. Zusätzlich werden die Konzepte von Datenschutz, Authentizität und Integrität thematisiert.