Kryptographie

Mechanismus, der Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsschritte ausführt. Der BEgriff bezieht sich auf das gesamte Paket aus Algorithmus, Schlüssel, Software und Protokolle, die zur Durchführung der eigentlichen Verschlüsselung und Entschlüsselung erforderlich sind. 

• Häufigkeitsanalyse (frequency analysis) - sucht nach Mustern in vorhandenen Material
• Rubber Hose - Bedrohung/Erpressung des Schlüsseleigentümers
• Purchase Key - Bestechung zur Preisgabe des Keys
• Social Engineering

• Methode Daten zu verbergen.
• Nachrichten können in Grafikdateien, WAV-Dateien etc. verboten werden
• Steganogrophie keine starke Methode im Sinne des Versteckens jedoch stark im Sinne der Integrität

• Kryptographie-Hardware, die in allen in den USA hergestellten Kommunikationsgeräten eingebaut werden und es der Regierung ermöglicht hätten, auch verschlüsselten Datenverkehr abzuhören
• Verwendete den SkipJack-Algorithmus (Schlüssellänge 80 Bit)
• Der Algorithmus wurd öffentlich nie getestet

• 1998 von 33 Staaten unterzeichnet
• Begrenzung des Verkaufs und den Export bestimmter kryptographischer Verfahren in spezifische Länder und Regionen. 
• Teilnehmende Regierung entschieden sich dafür Produkte mit sysmetirschen Algorithmen bis 56 Bit und asymetrische Schlüssel bis 512 Bit nicht zu kontrollieren. 
• dafür genügend Rechnerleistung

• Theorie, nach der das einzige Geheimnis in einem Kryptosystem der Schlüssel ist. 
• Verletzung des Prinzips: security bei obscurity
• (die meisten Algorithmen sind der Öffentlichkeit zugänglich)
• NSA gibt Algorithmen nicht frei

• escrow
• Prinzip der gegenseitigen Kontrollen (checks abd balances)
• Schlüsselhinterlegung in der Regel mindestens drei parteien: 2 Treuhänder und 1 Strafverfolger

• substitution cipher
• alphabetische Verschiebung
• Caesar Cipher

• Transpositionen (transposition ciphers) bewegen Zeichen oder Bits von einer Stelle an eine andere. 
• keine Eresetzung

• zerlegt Klartext in mehrere Gruppen von Bits
• wendet mehrere Substitutionen und Transpositionen auf die Blöcke an. 
• der Verfügbaren Substitutions- und Transpositionsverfahren sind in sogenannten S-Boxen eines Algrithmus hinterlegt.
• weniger Ressourcen, daher für Softwarelösungen geeignet
• Data Encryption Standard (DES) ist der bekannteste Blockalgorithmus

• streaming cipher
• bearbeitet Klartext als kontinuierliche Bitfolge
• Schlüsselstromgenerator (key stream generator)
• ressourcenintensiv, daher bevorzugt in Hardware
• Stromverschlüsselung und Blockverschlüsselung sind zwei Arten der symetrischen Algorithmen
• Stromalgorithmen sind im Normalfall wesentlich schneller als Blockalgorithmen
• arbeiten mit kleinen EInheiten des Klartexts (Bits)
• besser für die Hardwareimplementierung geeignet

mathematisch stark:

• lange Perioden sich nicht wiederholbarer Muster
• statistisch nicht vorhersagbar
• keine linerae Beziehung zwischen schlüsselstrom und schlüssel
• statistisch gleich verteilter Schlüssel

• Sende urnd Empfänger verwenden denselben Schlüssel
• Übermittlung des Schlüssels "out of band"
• sichert Vertraulichkeit (confidentiality)
• keine Verbindlichkeit

Stärken

• sehr viel schneller als asymetrische Systeme
• schwer zu knacken

Schwächen

• Schlüsselverteilung erfordert sicheren Machnismus
• schwierige Skalierbarkeit
• bgrenzte Sicherheit
• "shared secret" ist immer eine Schwachstelle

• verwenden zwei unterschiedliche Schlüsse
• einen öffentlichen (public) und einen privaten Schlüssel
• auch als public key cryptography bekannt
• Falltürfunktion bei Verschlüsselung mit öffentlichen Schlüssel
• öffentlicher und privater Schlüssel sind Zwillinge
• der public key dient a) zum Verschlüsseln und b) zum Erkennen der Unterschrift seines Zwillings
• der private Schlüssel dient a) zum Entschlüsseln und b) zum Aufbringen einer Unterschrift

Stärken:

• bessere Schlüsselverteilung als bei symetrischen Systemen
• bessere Skalierbarkeit als bei sysmtrischen Systemen
• bietet Vertraulichkeit, Authentisierung und Verbindlichkeit

Schwächen:

sehr viel langsamer als symmetrische Verfahren

• RSA (Rivest Shamir Adleman)
• Elliptic Curve Cryptosystem (ECC)
• Diffie-Hellman
• El Gamal
• Digital Signature Algorithm
• Knapsack

• Kombination von symetrischen und asymetrischen Algorithmen
• Nachricht wird mit sysmterischen Schlüssel verschlüsselt
• der Asysmetrische Schlüssel verschlüsselt dann den symetrischen Schlüssel
• besserer Sicherheit bei der Verteilung d. Schlüssel

Prinzipen

Schlüssellänge ausreichend

sichere Speicherung und Übertragung

Schlüsselwerte zufällig

Lebensdauer gemäß der Sensibilität der Daten

Split Knoledge

Kopien erhöhen Risiko der Offenlegung und Kompromittierung

Einen Schlüssel pro Anwendung

Bacjup und Hinterlegung

Zerstörung wenn Gültigkeitsdauer abgelaufen

nie im Klartext

• Vertraulichkeit
• Authentizität
• Vertraulichkeit und Authentizität

• DES
• Electronic Code Book (ECB)
• Cipher Block Chaining (CBC)
• Cipher Feedback (CFB)
• Triple-DES (3DES)
• Advanced Encryption Standard (AES)
• International Data Encryption Algorithm (IDEA)
• RC5
• Blowfish

RSA 

• De-Facto Standard
• Prinzip der mathematische Falltürfunktion (trapdor one- way function)
• Sicherheit der Schwierigkeit der Primfaktorzerlegung
• RSA-Schlüssel von 512-Bit oder weniger gelten als unsicher

Diffie-Hellman

• erster Algorithmus zur sicherern Verteilung von Schlüsseln
• ausschließlich zur Schlüsselverteilung
• Anfällig gegen Mittelmann-Angriffe
• Schäche wird durch digitale signaturen behoben. 

El Gamal

• kann für Schlüsselaustausch, digitale Siganturen und Verschlüsselungen verwendet werden

Kryptosysteme mit elliptischen Kurven (ECC)

• weniger Resourcen
• gleiche Schutzniveau wie RSA bei geringerer Schlüssellänge
• kann z.B. bei Mobiltelefonen eingesetzt werden

• nicht zu brechendes Kryptosystem
• beliebig lange Serie von Zufallsbits verwendet
• (-) hohe Resourcen erfordelrich. Aufwand hoch 

• Privacy-Enhanced Mail (PEM)
• Nachrichten-Sicherheitsprotokoll (Message Security Protocol (MSP)
• Pretty Good Privacey (PGP) (Krptosystem, dass Sitzungsschlüssel für die Nachrictehverschlüsselung verwendet

• S-HTTP verschlüsselt individuelle Nachrichten
• HTTPS (SSL mit HTTP) verschlüsselt ganzen Kanal
• verwenden beide asymetrische Kryptographie
• SSL ist Protokoll um Web-Transaktionen zu sichern (De-Facto Standdard)
  • arbeitet auf Transportschicht
• S/MIME ereitetert den MIME-Standard umd kryptographische Dienste umd Nachrichten und Attachments zu schützen
• Secure Shell( SSH) in Fernzugriffssitzuationen (sicherer Tunnel) 
• Secure-Electronic-Transaction (SET) Verfahren sollte SSL ablösen. gringe Aktzeptanz

• Chiffretext-Angriffe
• Angriff bei bekanntem Klartext
• Angriff auf ausgewählten Klartext
• Angriff auf ausgewähltem Chiffetext
• Adaptiver Angriff auf ausgewählten Chiffretext
• Mittelsmann-Angriff (Bucket Brigade"
• Algebraischer Angriff
• Analytischer Angriff