Informatik Security
Topic 5 Block Ciphers
Topic 5 Block Ciphers
Welche zwei Gebiete gibt es in den Symetrischen Cyphers?
Block ciphers
Stream ciphers
Zeichnen Sie das vereinfachte Modell eines Block ciphers
P=plaintext
K=key
c=cipher
Erklären sie die grobe Funktion von Block Ciphers
Beim Blockcipher werden plaintext nachrichten in chunks (blocks) einer spezifischen grösse aufgeteilt und mit dem symetrischen key k verschlüsselt
Wie sieht die Encrypt function und decript function aus?
Decript ist nur inverse vom encrypt
Welches sind die Design Prinzipen eines Block Ciphers?
Was passiert wenn man bei einem Block ein Bit ändert?
Der ganze Block wird ungültig. Siehe Bild
Nennen Sie einige bekannte block ciphers
Was ist die Feistel cipher structure?
Eine Strukur welche bei diversen Block ciphern verwendet wird wie zb Des.
Encryption und decryption sind meistens gleich nur die Inverse davon.
Die round keys, anzahl rounds und die funktion sind die hauptkomponenten einer Feistelstruktur
Erklären Sie dieses Feistel Netzwerk
Der 64 bit Plaintext p wird zuerst in IP permutiert.
Danach wird er in zwei kleinere von 32bit aufgeteilt. Der Rechte Teil wird jeweils in die funktion mit ki reingegeben werden.
Der linke und rechte Teil werden nun Xored. Rechts und links wird nun vertauscht und das ganze passiert noch 16 Mal.
Zum Schluss wird die inverse Permutation ausgeführt und das gibt den Ciphertext
Was ist Data Encryption Standard (DES)
Der erste Block cipher welches ein Block cipher verwendet hat.
Ist jedoch nicht mehr sicher da die keylenght nur 56bit gross ist.
Wurd durch AES ersetzt
Wie sieht die XOR (exclusive OR) Tabelle aus?
Wie sieht die DES Funktion aus?
E-box: 32bit von R auf 48 durch permutation erweitern indem 16 bit verdoppelt werden. dies wird dann mit den round key XORed
Der Output davon wird dann in die S-Boxen abgefüllt und der Inhalt substituiert.
Session key: der Session key wird durch eine Kombination von PC und Bitshifting generiert.
Wie funktionieren die S-Boxen in DES?
They are the only
nonlinear element in the algorithm and provide confusion.
Warum ist DES unsicher?
DES ist nur unsicher weil der Keyspace zu klein ist.
Das System wurde indem Sinn jedoch nie gebrochen
was ist 3DES
AES gewann die Ausschreibung des NIST wo sie einen neuen Cipher gesucht haben. Was waren die Requirements an das neue Cipher?
Block cipher with 128-bit block size
Three key lengths must be supported: 128-, 192- and 256-bit
Resistant against known cryptanalysis attacks
Equally efficient in software and hardware
Patent-off and free of any propert rights
Welche Eigenschaften hat AES?
Was ist ein Field / Körper?
Eine Gruppe hat nur eine operation wie zB addition.
Um alle operationen verwenden zu können, verwendet man fields. Diese bestehen aus additiven und multiplikativen gruppen
Was ist ein Finite Field / Finites Feld, was ist die Ordnung davon und wann exisitiert eine Ordnung?
Auch Galois Field genannt.
Eine endliche Menge an Elementen in diesem Feld
Die Anzahl Elemente ist die Ordnung wie bei Gruppen
A field with order (cardinality) m only exists, if m is a prime power m = p^n (where n is any positive integer and p is a prime)
Welche Ordnung hat GF(p) ?
0....p-1
Weshalb ist GF(2) so interessant?
Addition ist mod 2 -> XOR gate
Wiviele Elemente hat das Field von AES? Ist die Ordnung des Fields prime?
GF(2^8) = 256 elemente
Wie sieht eine AES Addition von zwei Elementen? Erklären Sie es anhand von 0x57 und 0x83
Wie sieht eine AES Multiplikation aus? erklären sie es anhand von 0x57 * 0x83
Wird wird eine eine AES Division gemacht?
Was ist der "State" im AES?
ein zweidimensionales Array welches 4x4 Felder hat
Für was wird die State Box in AES verwendet?
Für die Substitution der message. bzw 1 byte wird immer substituiert
Die AES S-Box kann als eine zwei-schritt mathematische Transformation angesehhen werden.
Was sind die beiden Schritte?
Was bringt die Substitution in AES für Sicherheit?
hier ist wohl die nichtlinearität wichtig
Aus welchen beiden Layer besteht die Diffusion?
ShiftRows transformation
MixColumn transformation
linear
Was passiert beim ShiftRows mit dem Byte?
Was passiert bei MixColumn in AES
?????? wahrscheinlich Spalte vertauschen
Für jede Runde wird ein neuer subkey aus dem Key generiert. Wie wird dieser generiert?
???? Sbox und Key generien neuen Subkey oder sowas ähnliches
Was ist der Unterschied zwischen Precomputation und On-the-fly in der Key Schedule Implementation?
Was passiert mit den Funktionen bei der decryption?
Was können Sie zu AES in Bezug auf HW und SW Performance?
Gibt es Angriffsmöglichkeiten gegen AES bzw. ist AES sicher?
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Cartes-fiches
Welche zwei Gebiete gibt es in den Symetrischen Cyphers?
Block ciphers
Stream ciphers
Zeichnen Sie das vereinfachte Modell eines Block ciphers
P=plaintext
K=key
c=cipher
Erklären sie die grobe Funktion von Block Ciphers
Beim Blockcipher werden plaintext nachrichten in chunks (blocks) einer spezifischen grösse aufgeteilt und mit dem symetrischen key k verschlüsselt
Wie sieht die Encrypt function und decript function aus?
Decript ist nur inverse vom encrypt
Welches sind die Design Prinzipen eines Block Ciphers?
Was passiert wenn man bei einem Block ein Bit ändert?
Der ganze Block wird ungültig. Siehe Bild
Nennen Sie einige bekannte block ciphers
Was ist die Feistel cipher structure?
Eine Strukur welche bei diversen Block ciphern verwendet wird wie zb Des.
Encryption und decryption sind meistens gleich nur die Inverse davon.
Die round keys, anzahl rounds und die funktion sind die hauptkomponenten einer Feistelstruktur
Erklären Sie dieses Feistel Netzwerk
Der 64 bit Plaintext p wird zuerst in IP permutiert.
Danach wird er in zwei kleinere von 32bit aufgeteilt. Der Rechte Teil wird jeweils in die funktion mit ki reingegeben werden.
Der linke und rechte Teil werden nun Xored. Rechts und links wird nun vertauscht und das ganze passiert noch 16 Mal.
Zum Schluss wird die inverse Permutation ausgeführt und das gibt den Ciphertext
Was ist Data Encryption Standard (DES)
Der erste Block cipher welches ein Block cipher verwendet hat.
Ist jedoch nicht mehr sicher da die keylenght nur 56bit gross ist.
Wurd durch AES ersetzt
Wie sieht die XOR (exclusive OR) Tabelle aus?
Wie sieht die DES Funktion aus?
E-box: 32bit von R auf 48 durch permutation erweitern indem 16 bit verdoppelt werden. dies wird dann mit den round key XORed
Der Output davon wird dann in die S-Boxen abgefüllt und der Inhalt substituiert.
Session key: der Session key wird durch eine Kombination von PC und Bitshifting generiert.
Wie funktionieren die S-Boxen in DES?
They are the only
nonlinear element in the algorithm and provide confusion.
Warum ist DES unsicher?
DES ist nur unsicher weil der Keyspace zu klein ist.
Das System wurde indem Sinn jedoch nie gebrochen
was ist 3DES
AES gewann die Ausschreibung des NIST wo sie einen neuen Cipher gesucht haben. Was waren die Requirements an das neue Cipher?
Block cipher with 128-bit block size
Three key lengths must be supported: 128-, 192- and 256-bit
Resistant against known cryptanalysis attacks
Equally efficient in software and hardware
Patent-off and free of any propert rights
Welche Eigenschaften hat AES?
Was ist ein Field / Körper?
Eine Gruppe hat nur eine operation wie zB addition.
Um alle operationen verwenden zu können, verwendet man fields. Diese bestehen aus additiven und multiplikativen gruppen
Was ist ein Finite Field / Finites Feld, was ist die Ordnung davon und wann exisitiert eine Ordnung?
Auch Galois Field genannt.
Eine endliche Menge an Elementen in diesem Feld
Die Anzahl Elemente ist die Ordnung wie bei Gruppen
A field with order (cardinality) m only exists, if m is a prime power m = p^n (where n is any positive integer and p is a prime)
Welche Ordnung hat GF(p) ?
0....p-1
Weshalb ist GF(2) so interessant?
Addition ist mod 2 -> XOR gate
Wiviele Elemente hat das Field von AES? Ist die Ordnung des Fields prime?
GF(2^8) = 256 elemente
Wie sieht eine AES Addition von zwei Elementen? Erklären Sie es anhand von 0x57 und 0x83
Wie sieht eine AES Multiplikation aus? erklären sie es anhand von 0x57 * 0x83
Wird wird eine eine AES Division gemacht?
Was ist der "State" im AES?
ein zweidimensionales Array welches 4x4 Felder hat
Für was wird die State Box in AES verwendet?
Für die Substitution der message. bzw 1 byte wird immer substituiert
Die AES S-Box kann als eine zwei-schritt mathematische Transformation angesehhen werden.
Was sind die beiden Schritte?
Was bringt die Substitution in AES für Sicherheit?
hier ist wohl die nichtlinearität wichtig
Aus welchen beiden Layer besteht die Diffusion?
ShiftRows transformation
MixColumn transformation
linear
Was passiert beim ShiftRows mit dem Byte?
Was passiert bei MixColumn in AES
?????? wahrscheinlich Spalte vertauschen
Für jede Runde wird ein neuer subkey aus dem Key generiert. Wie wird dieser generiert?
???? Sbox und Key generien neuen Subkey oder sowas ähnliches
Was ist der Unterschied zwischen Precomputation und On-the-fly in der Key Schedule Implementation?
Was passiert mit den Funktionen bei der decryption?
Was können Sie zu AES in Bezug auf HW und SW Performance?
Gibt es Angriffsmöglichkeiten gegen AES bzw. ist AES sicher?
