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| faecher:informatik:oberstufe:kryptographie:chiffrendesign:start [29.03.2022 19:27] – [Konfusion und Diffusion] sbel | faecher:informatik:oberstufe:kryptographie:chiffrendesign:start [01.04.2022 09:13] (aktuell) – [Tabelle] sbel |
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| ===== Angewandte Operationen ===== | ===== Angewandte Operationen ===== |
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| Oft wird vermutet, dass moderne Verschlüsselungsverfahren komplizierte Mathematische Funktionen verwenden - das ist bei praktisch allen modernen Verfahren nicht der Fall. Die Verfahren operieren auf Blöcken von Bits, es kommen daher praktisch nur Bit-Operationen und deren Kombinationen zum Einsatz: | Oft wird vermutet, dass moderne Verschlüsselungsverfahren komplizierte mathematische Funktionen verwenden - das ist bei praktisch allen modernen Verfahren nicht der Fall. Die Verfahren operieren auf Blöcken von Bits, es kommen daher praktisch nur Bit-Operationen und deren Kombinationen zum Einsatz: |
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| ^ Zeichen ^ Name ^ Beispiel ^ | ^ Zeichen ^ Name ^ Beispiel ^ |
| |''⊕'' |exklusives Oder | 1110 ''⊕'' 1011 = 0101 | | | ''⊕'' | exklusives Oder | 11100 ''⊕'' 10110 = 01010 | |
| |''+'' |Addition | 1110 ''+'' 1011 = 1001 | | | ''+'' | Addition | 1110 ''+'' 1011 = 1001 | |
| |''- '' |Subtraktion |1110 ''-'' 1011 = 0011 | | | ''- '' | Subtraktion | 1110 ''-'' 1011 = 0011 | |
| | ''< <'' |Linksverschiebung |110 ''< <'' 2 = 1000 | | | ''< <'' | Linksverschiebung | 1100 ''< <'' 1 = 1000 | |
| | ''< < <'' |Linksrotation | 1110 ''< < <'' 2 = 1011 | | | ''< < <'' | Linksrotation | 1110 ''< < <'' 2 = 1011 | |
| | ''> >'' | Rechtsverschiebung | 1110 ''> >'' 2 = 0011 | | | ''> >'' | Rechtsverschiebung | 1110 ''> >'' 2 = 0011 | |
| | ''> > >'' |Rechtsrotation | 1110 ''> > >'' 2 = 1011 | | | ''> > >'' | Rechtsrotation | 1110 ''> > >'' 2 = 1011 | |
| |''∨'' | Oder | 1110 ''∨'' 1011 = 1111 | | | ''∨'' | Oder | 1110 ''∨'' 1011 = 1111 | |
| |''∧'' | Und | 1110 ''∧'' 1011 = 1010 | | | ''∧'' | Und | 1110 ''∧'' 1011 = 1010 | |
| | ''||'' | Konkatenation | 1110 ''||'' 1011 = 11101011 | | | ''||'' | Konkatenation | 1110 ''||'' 1011 = 11101011 | |
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| ===== Konfusion und Diffusion ===== | ===== Konfusion und Diffusion ===== |
| Zur Konfusion kommen häufig sogenannte S-Boxen zum Einsatz ([[wpde>S-Box]]), oft handelt es sich hierbei einfach um Ersetzungstabellen, die bestimmte Eingabebitfolgen in aus der S-Box abzuleitende Ausgabebitfolgen transformieren. | Zur Konfusion kommen häufig sogenannte S-Boxen zum Einsatz ([[wpde>S-Box]]), oft handelt es sich hierbei einfach um Ersetzungstabellen, die bestimmte Eingabebitfolgen in aus der S-Box abzuleitende Ausgabebitfolgen transformieren. |
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| | ===== Rundenprinzip und Schlüsselaufbereitung ===== |
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| | Um Speicherplatz zu sparen, arbeiten alle bekannten symmetrischen Blockchiffren nach dem Rundenprinzip. Eine Verschlüsselung wird dabei in Teilschritte (Runden) aufgeteilt, die im Wesentlichen identisch ablaufen. |
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| | In jeder Runde kommen normalerweise 3 Operationen zum Einsatz: |
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| | * Konfusion (S-Box) |
| | * Diffusion |
| | * Einbringen eines "Rundenschlüssels" mit einer Bitoperation |
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| | Um für jede Runde einen Rundenschlüssel zur Verfügung zu stellen, muss aus dem eigentlichen Schlüssel meist mehr Schlüsselmaterial erzeugt werden, als die Länge des eigentlichen Schlüssels hergibt, diesen Vorgang nenn man **Schlüsselaufbereitung**. |
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| | So benötigt man bei DES insgesamt 768BitsSchlüsselmaterial, da DES 16 Runden vorsieht und in jeder Runde ein 48Bit Schlüssel Eingang findet. Die Schlüssellänge eines DES Schlüssels ist jedoch nur 56Bit - es ist also ein Verfahren nötig, wie aus den 56bit des Schlüssels die benötigten 16 Subschlüssel der Länge 48Bit erzeugt werden können. |
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