Kryptografie in Theorie und Praxis : mathematische Grundlagen für Internetsicherheit, Mobilfunk und elektronisches Geld

Das Buch hat den Umfang einer zweisemestrigen Vorlesung, insbesondere werden dabei die mathematischen Aspekte der Kryptologie behandelt. Um ein Selbststudium zu ermoeglichen, enthalt jedes Kapitel ein Anwendungsbeispiel sowie zahlreiche Lernhilfen wie UEbungsaufgaben von unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad und Tests. 3834809772......Page 1 Kryptografie in Theorie und Praxis, 2. Auflage......Page 3 Vorwort......Page 5 Inhaltsverzeichnis ......Page 8 1 Aufgaben und Grundzüge der Kryptografie......Page 14 1.1 Geheimhaltung - Vertraulichkeit - der passive Angreifer ......Page 16 1.2 Authentifikation und Integrität......Page 20 1.4 Dienste, Mechanismen, Algotithmen......Page 22 Teil I Symmetrische Verschlüsselungen ......Page 24 2.1.2 Cäsar-Chiffren ......Page 25 2.1.3 Monoalphabetische Chiffren......Page 26 2.2.1 Vigeuère-Chiffre ......Page 27 2.2.4 Der Friedmau-Angriff......Page 28 Kryptoanalyse der Vigènere- Chiffre ......Page 30 2.3 Übungen......Page 31 3.1 Das Modell von Sharrnon......Page 34 3.2 Mathemattsehe Formalisierung......Page 35 3.3 Angriffsarteu auf Verschlüsselungen ......Page 36 3.4 Übungen......Page 41 4 Perfekte Sicherheit......Page 44 4.1 Formalisierung der perfekten Sicherheit......Page 45 Die Berechnung der a posteriori Wahrscheinlichkeit......Page 47 Interpretation......Page 51 4.2 Perfekte Ununterscheidbarkeit......Page 53 4 .3 Übungen......Page 55 5.1 Algorithmen......Page 57 5.3 Effiziente Sicherheit ......Page 60 5 .4 Übungen ......Page 62 6 Stromchiffren......Page 63 6.1 Pseudoaufallszahlen ......Page 64 6.2 Statistische Tests ......Page 65 6.3 Lineare Schieberegister ......Page 66 Bemerkungen ......Page 72 6.5 Kombinationen von linearen Schieberegistern ......Page 74 6.6 Lineare Komplexität ......Page 75 6.7 Übungen ......Page 76 7 Blockchiffren ......Page 78 7.1 Vollständige Schlüssclsuche ......Page 79 7.2 Wertetabellen ......Page 80 7.3 Folgerungen......Page 81 7.4 Designkriterien ......Page 82 7.5 Feietel-Chiffren ......Page 84 7.6.1 Das Schema ......Page 86 7.6.2 Die Rundenfunktion ......Page 87 Die S·Boxen......Page 88 Zusammenspiel der Ein zelkomponenten ......Page 90 7.6 .3 Schlüsselauswahl ......Page 91 7.6.4 Eigenschaften des DES, Ergebnisse, Bewertung ......Page 92 7.7 Der Advanced Encryption Standard (AES) ......Page 93 7.7.1 Das Schema des AES ......Page 94 7.7.2 Algebraische Grundlagen ......Page 96 7.8 Die Rundenfunktion ......Page 97 7.8.1 Schlüsselauswahl ......Page 99 7.9 Übungen ......Page 100 8.1 Kaskadenversclilüsselung ......Page 102 8.2 Betriebsmodi ......Page 104 8.2.1 Der Electronic-Codebook-Modus ......Page 105 8.2.2 Cipher-Block-Chaining-Modus ......Page 106 8.2.3 Counter-Modus ......Page 109 8.2.4 Cipher-Feedback-Modus ......Page 110 8 .3 Übungen ......Page 112 Teil II Asymmetrische Kryptografie ......Page 115 9.1 Public-Key-Verschlüsselung ......Page 116 9.2 Digitale Signaturen ......Page 120 9.3 Einwegfunktionen ......Page 123 9.4 Vergleich Symmetrische-Asymmetrische Algorithmen ......Page 124 10.1 Überblick ......Page 126 10.2 Die Schlüsselerzeugung ......Page 128 10 .3 Verschlüsseln und Entschlüsseln ......Page 132 10.5 Die Sicherheit des RSA-Algorithmus ......Page 136 10.6 Homomorphie der RSA-Funktion ......Page 139 10.7 Konkrete Implementierungen ......Page 140 10.8 Übungen ......Page 141 11.1 Überblick über die Diffie-Hellman-Schlüsselvereinbarung ......Page 143 11.2 Mathematische Details ......Page 144 11 3 Das Problem des diskreten Logarithmus ......Page 146 11.4 Der Baby-Step-Giant-Step-Algorithmus ......Page 147 11.5 Sicherheit der Diffie-Hellman-Schlüsselvereinbarung ......Page 148 11.6 EIGalmal-Verschlüsselung ......Page 149 11.7 EIGamal-Signatur ......Page 150 11.8 Der Blum-Micali-Pseudozufallsgenerator ......Page 153 11.9 Übungen ......Page 154 12.1 Verallgemeinerte EIGamal-Systeme - elliptische Kurven ......Page 156 12.2 XTR ......Page 161 12.3.1 Die Rabin-Verschlüsselung und -Signatur ......Page 162 Das Rabin -Verschliisselungsverfahren ......Page 163 Der Blum-Blmn-Shub-Generator ......Page 164 12.3.2 Paillier-Verschlüsselungen und -Signaturen ......Page 165 12.4.2 Knapsack-Verschlüsselungen ......Page 166 12.5 Übungen ......Page 167 Bemerkungen ......Page 169 13.1 Polynomielle Ununterscheidbnrkeit ......Page 170 13.2 Semantische Sicherheit ......Page 172 Bemerkungen......Page 173 13.3 Die Sicherheit des RSA- und des EIGamal-Verschlüsselungsverfahrens ......Page 174 13.4 Übungen ......Page 176 14 Digitale Signaturen ......Page 177 Mögliche Erfolge ......Page 178 14.2 Übungen ......Page 180 Teil III Anwendungen ......Page 182 15 Hashfunktionen und Nachrichtenauthentizität ......Page 183 15.1 Hashfunktionen ......Page 184 15.2 Konstruktion von Hashfunktionen ......Page 188 15.2.1 Hashfunktionen unter Verwendung von Blockchiffren ......Page 189 15.2.2 Maßgeschneiderte Algorithmen ......Page 191 15.3 Hash-and-Sign-Signaturen ......Page 193 15.4 Message Authentication Codes ......Page 195 15 .5 Konstruktion mit Blockchiffren ......Page 197 15 .7 Sichere Kanäle ......Page 201 15.8 Übungen ......Page 202 16 Zero-Knowledge-Protokolle ......Page 203 16.1 Der Ftat-Shamlr-Algorithmus ......Page 205 16.2 Zero-Knowledge-Beweis für die Kenntnis eines diskreten Logarithmus ......Page 207 16.3 Formalisierung ......Page 208 16.4 Witness hid ing ......Page 212 16.5 Übungen ......Page 213 17.1 Schlüsselerzeugung ......Page 215 17.2 Schlüsselverteilu ng ......Page 216 17.4 Rückruf von Schlüsseln ......Page 218 17.6 Public-Key- Infrastrukturen ......Page 219 17.6.1 Public-Key-Zertiflkate ......Page 220 18 Teilnehmerauthentifikation ......Page 224 18.1 Festcode-Verfahren ......Page 226 18.2 Wechselcode-Verfahren ......Page 227 18 .3 Challenge-and-Response-Protokolle ......Page 229 18.4 Authentifikation mit Zero-Knowledge-Beweisen ......Page 231 18.5 Eigenschaften von Authcntifikationsprotokollen ......Page 233 18.6 Übungen ......Page 234 19 Schlüsseletablierungsprotokolle ......Page 236 19.1 Angriffe auf Protokolle ......Page 237 19.1.1 Die Impersonation ......Page 238 19.1.2 Die Replay-Attacke ......Page 239 19.1.3 Reflektionsangriff......Page 240 19.1.4 Der Ma n-in-the-middle-Angriff ......Page 241 19.2 Schlüsseltransportprotokolle ......Page 242 19.2.1 Das Breitmaulfrosch-Protokoll ......Page 243 19.2.2 Needham-Sch roeder-Protokoll ......Page 244 19.2.3 Otway-Rees-Protokol l ......Page 245 19.2.4 Das TMN-Protokoll ......Page 246 19.3 Schlüsselvereinbarungsprotokolle ......Page 248 19.4 Sicherheit von Protokollen ......Page 253 19.5 Übungen ......Page 255 20.1 Modell ......Page 257 20.2 Secret-Sharing-Verfahren ......Page 260 Das Schwellenschema von Shamir ......Page 262 20.2.2 Verifizierbare Geheimnisaufteilung ......Page 264 20.3 Threshold-Signaturverfahren ......Page 265 20.4 Der Münzwurf am Telefon ......Page 267 20.5 Oblivious-Transfer ......Page 268 20.6 Übungen ......Page 271 21.1 MIX-Netze ......Page 273 21.1.1 Kryptografische Sicherheit eines MIXes ......Page 276 21.1.2 Weitere Sicherheitsmaßnahmen ......Page 277 21.2 Blinde Signaturen ......Page 278 21.2.1 Elektronisches Geld ......Page 279 Das offline Münzsystem von D. Chaum; A . Fiat und M . Naor ......Page 281 21.3.1 Elektronische Wahlen ......Page 284 22.1 Secure Sockets Layer (SSL) ......Page 286 22.1.1 Das Handshake-Protokoll ......Page 287 22.1.2 Change-Cipher-Spec-Nachricht ......Page 291 22.1.4 Alert-Protokoll ......Page 292 22.1.5 Analyse des SSL-Protokolls Version 3.0 ......Page 293 22.2.1 Operationen ......Page 294 22.2.2 Schlüsselverwaltung ......Page 295 22.3 Das GSM-Mobilfunknetz ......Page 297 22.3.1 Authentifizierung ......Page 298 22.3.2 Versch lüsselung ......Page 299 22.3.3 Authentifikatio n in fremden GSM-Netzen ......Page 300 23.1 Quantenkryptografie ......Page 301 23.2.1 Physikalische Grundlagen ......Page 304 23.2.2 Quautencomputer ......Page 306 23.2 .3 Faktorisierung mit Quantencomputern ......Page 307 23.2.4 Auswirkungen auf die Kryptografie ......Page 309 23.2.5 Ausblick ......Page 310 Bücher ......Page 311 Zeitschriften und Konferenzen ......Page 312 Index......Page 326 Das Buch hat den Umfang einer zweisemestrigen Vorlesung, insbesondere werden dabei die mathematischen Aspekte der Kryptologie behandelt. Um ein Selbststudium zu ermöglichen, enthält jedes Kapitel ein Anwendungsbeispiel sowie zahlreiche Lernhilfen wie Übungsaufgaben von unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad und Tests.