Angewandte Kryptographie

1 - Inhalt [Seite 10]
2 - 1 Elektronisches Bargeld, ein erstes Beispiel [Seite 16]
3 - 2 Grundlagen [Seite 22]
3.1 - 2.1 Terminologie [Seite 22]
3.2 - 2.2 Kryptographische Algorithmen [Seite 23]
3.3 - 2.3 Kryptographische Protokolle [Seite 25]
3.4 - 2.4 Public-Key-Algorithmen [Seite 25]
3.5 - 2.5 Kryptanalyse [Seite 27]
3.6 - 2.6 Sicherheit von Schlüsseln [Seite 28]
4 - 3 Klassische Chiffren [Seite 32]
4.1 - 3.1 Verschiebechiffren [Seite 33]
4.2 - 3.2 Multiplikative Chiffren [Seite 34]
4.3 - 3.3 Tauschchiffren (Affine Chiffren) [Seite 36]
4.4 - 3.4 Kryptanalyse monoalphabetischer Chiffren [Seite 37]
4.5 - 3.5 Polyalphabetische Chiffren [Seite 38]
4.5.1 - 3.5.1 Homophone Chiffren [Seite 38]
4.6 - 3.6 Die Vigenère-Chiffre [Seite 39]
4.6.1 - 3.6.1 Der Algorithmus [Seite 39]
4.6.2 - 3.6.2 Kryptanalyse [Seite 41]
4.6.3 - 3.6.3 Der Kasiski-Test [Seite 41]
4.6.4 - 3.6.4 Der Friedman-Test [Seite 44]
4.7 - 3.7 Die Enigma [Seite 46]
4.7.1 - 3.7.1 Kryptanalyse [Seite 49]
4.8 - 3.8 Das One-Time-Pad, die perfekte Chiffre [Seite 53]
4.9 - 3.9 One-Time-Pad fast ohne Schlüsseltausch [Seite 56]
4.10 - 3.10 Zusammenfassung [Seite 58]
5 - 4 Moderne Blockchiffren [Seite 60]
5.1 - 4.1 Data-Encryption-Standard DES [Seite 60]
5.1.1 - 4.1.1 Übersicht [Seite 62]
5.1.2 - 4.1.2 Eine Runde [Seite 64]
5.1.3 - 4.1.3 Die 16 Teilschlüssel [Seite 65]
5.1.4 - 4.1.4 Die Dechiffrierfunktion [Seite 65]
5.1.5 - 4.1.5 Sicherheit und Nichtlinearität [Seite 67]
5.1.6 - 4.1.6 Sicherheit und Geschwindigkeit [Seite 69]
5.1.7 - 4.1.7 Triple-DES [Seite 69]
5.2 - 4.2 Advanced-Encryption-Standard AES [Seite 69]
5.2.1 - 4.2.1 Die Blockchiffre Rijndael [Seite 70]
5.2.2 - 4.2.2 Die ByteSub-Transformation [Seite 71]
5.2.3 - 4.2.3 Die ShiftRow-Transformation [Seite 72]
5.2.4 - 4.2.4 Die MixColumn-Transformation [Seite 73]
5.2.5 - 4.2.5 Die Schlüsselexpansion [Seite 73]
5.2.6 - 4.2.6 Die inverse Chiffre [Seite 74]
5.2.7 - 4.2.7 Geschwindigkeit [Seite 74]
5.2.8 - 4.2.8 Sicherheit [Seite 74]
5.2.9 - 4.2.9 Andere Funktionalitäten [Seite 75]
5.3 - 4.3 Betriebsmodi von Blockchiffren [Seite 75]
5.4 - 4.4 Andere Blockchiffren [Seite 76]
6 - 5 Public-Key-Kryptographie [Seite 78]
6.1 - 5.1 Merkles Rätsel [Seite 79]
6.2 - 5.2 Der RSA-Algorithmus [Seite 80]
6.2.1 - 5.2.1 Der Algorithmus [Seite 81]
6.2.2 - 5.2.2 Sicherheit von RSA [Seite 83]
6.2.3 - 5.2.3 Effiziente Primzahltests [Seite 84]
6.2.4 - 5.2.4 Effizienz und Implementierung von RSA [Seite 85]
6.2.5 - 5.2.5 Schnellere Implementierung von RSA [Seite 86]
6.2.6 - 5.2.6 Angriffe gegen RSA [Seite 87]
6.3 - 5.3 Angriffe gegen Public-Key-Verfahren [Seite 88]
6.3.1 - 5.3.1 Chosen-Ciphertext-Angriff mit Social Engineering [Seite 88]
6.3.2 - 5.3.2 Angriffe aufgrund von Seiteneffekten [Seite 88]
6.3.3 - 5.3.3 Angriffe mit Spezialhardware [Seite 90]
6.4 - 5.4 Schlüsseltausch [Seite 90]
6.4.1 - 5.4.1 Schlüsseltausch mit symmetrischen Verfahren [Seite 90]
6.4.2 - 5.4.2 Man-in-the-Middle-Angriff [Seite 91]
6.4.3 - 5.4.3 Das Interlock-Protokoll [Seite 91]
6.4.4 - 5.4.4 Schlüsseltausch mit Quantenkryptographie [Seite 92]
6.5 - 5.5 Der Diffie-Hellman-Algorithmus [Seite 92]
6.6 - 5.6 Der ElGamal-Algorithmus [Seite 94]
6.7 - 5.7 Algorithmen mit Elliptischen Kurven [Seite 94]
7 - 6 Authentifikation und digitale Signatur [Seite 98]
7.1 - 6.1 Einwegfunktionen und Einweg-Hash-Funktionen [Seite 99]
7.1.1 - 6.1.1 Passwortverschlüsselung [Seite 101]
7.1.2 - 6.1.2 Der Geburtstagsangriff [Seite 101]
7.2 - 6.2 Zero-Knowledge-Protokolle [Seite 103]
7.2.1 - 6.2.1 Challenge-and-Response [Seite 103]
7.2.2 - 6.2.2 Die Idee der Zero-Knowledge-Protokolle [Seite 104]
7.2.3 - 6.2.3 Das Fiat-Shamir-Protokoll [Seite 105]
7.3 - 6.3 Digitale Signaturen [Seite 106]
7.3.1 - 6.3.1 Digital Signature Algorithm (DSA) [Seite 107]
7.3.2 - 6.3.2 Blinde Signaturen [Seite 108]
7.4 - 6.4 Digitale Signatur in der Praxis [Seite 109]
7.4.1 - 6.4.1 Speichern des geheimen Schlüssels [Seite 109]
7.4.2 - 6.4.2 Vertrauen in die Software [Seite 110]
7.4.3 - 6.4.3 Zusammenfassung [Seite 111]
7.5 - 6.5 Das Signaturgesetz [Seite 112]
7.6 - 6.6 Authentifikation mit digitaler Signatur [Seite 113]
7.7 - 6.7 Message-Authentication-Code (MAC) [Seite 114]
7.8 - 6.8 Biometrische Verfahren [Seite 115]
8 - 7 Public-Key-Infrastruktur [Seite 118]
8.1 - 7.1 Persönliche Prüfung öffentlicher Schlüssel [Seite 118]
8.2 - 7.2 Trustcenter [Seite 119]
8.3 - 7.3 Zertifikatshierarchie [Seite 120]
8.4 - 7.4 Web-of-Trust [Seite 121]
8.5 - 7.5 Zukunft [Seite 122]
9 - 8 Public-Key-Systeme [Seite 124]
9.1 - 8.1 PGP [Seite 124]
9.1.1 - 8.1.1 Schlüsseltausch mit PGP [Seite 127]
9.1.2 - 8.1.2 Die Big-Brother-Funktion [Seite 127]
9.1.3 - 8.1.3 GnuPG [Seite 128]
9.1.4 - 8.1.4 Angriffe gegen PGP [Seite 129]
9.2 - 8.2 S/MIME und das X.509-Protokoll [Seite 131]
9.3 - 8.3 OpenPGP versus S/MIME [Seite 132]
9.4 - 8.4 Secure shell (SSH) [Seite 132]
9.5 - 8.5 Secure socket layer (SSL) [Seite 133]
9.6 - 8.6 Virtual Private Networking und IP Security [Seite 134]
9.7 - 8.7 Der neue Personalausweis [Seite 135]
9.7.1 - 8.7.1 Hoheitliche Funktionen [Seite 135]
9.7.2 - 8.7.2 Andere Funktionen [Seite 136]
9.7.3 - 8.7.3 Digitale Signatur [Seite 136]
9.7.4 - 8.7.4 Sicherheit des neuen Personalausweises [Seite 137]
10 - 9 Elektronisches Bargeld [Seite 140]
10.1 - 9.1 Secret-Splitting [Seite 140]
10.2 - 9.2 Bit-Commitment-Protokolle [Seite 141]
10.3 - 9.3 Protokolle für elektronisches Bargeld [Seite 142]
11 - 10 Elektronische Zahlungssysteme [Seite 146]
11.1 - 10.1 Die Geldkarte [Seite 147]
11.2 - 10.2 Mondex [Seite 148]
11.3 - 10.3 Ecash [Seite 149]
11.4 - 10.4 Zahlung per Kreditkarte [Seite 149]
11.4.1 - 10.4.1 Secure Electronic Transactions (SET) [Seite 149]
11.4.2 - 10.4.2 PayPal [Seite 150]
11.4.3 - 10.4.3 Andere Systeme [Seite 151]
11.5 - 10.5 Zusammenfassung [Seite 151]
12 - 11 Blockchain-Technologie und Bitcoin [Seite 152]
12.1 - 11.1 Ein einführendes Beispiel [Seite 152]
12.2 - 11.2 Vom virtuellen verteilten Kassenbuch zu Bitcoin [Seite 154]
12.3 - 11.3 Authentizität der Nachricht [Seite 154]
12.4 - 11.4 Berechnung des Kontostandes [Seite 155]
12.5 - 11.5 Bestätigung der Zahlung durch die Mehrheit der Teilnehmer [Seite 155]
12.6 - 11.6 Worin besteht das mathematische Rätsel? [Seite 156]
12.7 - 11.7 Was sind die Eingabedaten in die Hash-Funktion? [Seite 157]
12.8 - 11.8 Die Blockchain [Seite 157]
12.9 - 11.9 Wie sieht ein Block bei Bitcoin aus? [Seite 159]
12.10 - 11.10 Der Blockheader [Seite 159]
12.11 - 11.11 Wie wird die Gültigkeit eines Blocks überprüft? [Seite 160]
12.12 - 11.12 Die Arbeit eines Miners: Proof of Work (PoW) [Seite 160]
12.13 - 11.13 Steuerung der Höhe des Schwellwertes [Seite 161]
12.14 - 11.14 Das Rennen um die längste Kette [Seite 162]
12.15 - 11.15 Die Geschichte von Bitcoin [Seite 162]
12.16 - 11.16 Gibt es bei der Kryptowährung Bitcoin eine Inflation? [Seite 163]
12.17 - 11.17 Ökologische Aspekte des Bitcoin-Systems (Stromverbrauch) [Seite 163]
12.18 - 11.18 Public-Key-Infrastruktur versus Blockchain [Seite 165]
13 - 12 Politische Randbedingungen [Seite 168]
13.1 - 12.1 Starke Kryptographie und der Lauschangriff [Seite 168]
13.2 - 12.2 US-Exportgesetze [Seite 170]
14 - 13 Sicherheitslücken in der Praxis [Seite 172]
15 - A Arithmetik auf endlichen Mengen [Seite 176]
15.1 - A.1 Modulare Arithmetik [Seite 176]
15.2 - A.2 Invertierbarkeit in Zn [Seite 179]
15.3 - A.3 Der Euklidische Algorithmus [Seite 181]
15.4 - A.4 Die Eulersche ?-Funktion [Seite 184]
15.5 - A.5 Primzahlen [Seite 186]
15.5.1 - A.5.1 Primzahltests [Seite 187]
15.6 - A.6 Der endliche Körper GF(28) [Seite 191]
15.6.1 - A.6.1 Addition [Seite 191]
15.6.2 - A.6.2 Multiplikation [Seite 191]
15.6.3 - A.6.3 Polynome mit Koeffizienten in GF(28) [Seite 192]
16 - B Erzeugen von Zufallszahlen [Seite 196]
16.1 - B.1 Pseudozufallszahlengeneratoren [Seite 198]
16.1.1 - B.1.1 Lineare Schieberegister mit Rückkopplung [Seite 199]
16.1.2 - B.1.2 Stromchiffren [Seite 201]
16.2 - B.2 Echte Zufallszahlen [Seite 202]
16.2.1 - B.2.1 Der Neumann-Filter [Seite 202]
16.3 - B.3 Zusammenfassung [Seite 204]
17 - C Lösungen zu den Übungen [Seite 206]
18 - Literatur [Seite 228]
19 - Index [Seite 236]