Kryptografie verständlich: Ein Lehrbuch für Studierende und Anwender (eXamen.press) (German Edition)

Das Buch gibt eine umfassende Einführung in moderne angewandte Kryptografie. Es behandelt nahezu alle kryptografischen Verfahren mit praktischer Relevanz. Es werden symmetrische Verfahren (DES, AES, PRESENT, Stromchiffren), asymmetrische Verfahren (RSA, Diffie-Hellmann, elliptische Kurven) sowie digitale Signaturen, Hash-Funktionen, Message Authentication Codes sowie Schlüsselaustauschprotokolle vorgestellt. Für alle Krypto-Verfahren werden aktuelle Sicherheitseinschätzungen und Implementierungseigenschaften beschrieben. Geleitwort 7 Vorwort 9 Danksagung 12 Inhaltsverzeichnis 13 1 Einführung in die Kryptografie und Datensicherheit 20 1.1 Überblick über die Kryptografie (und dieses Buch) 20 1.2 Symmetrische Kryptografie 23 1.3 Kryptanalyse 29 1.4 Modulare Arithmetik und weitere historische Chiffren 33 1.5 Diskussion und Literaturempfehlungen 42 1.6 Lessons Learned 45 1.7 Aufgaben 45 Literatur 50 2 Stromchiffren 52 2.1 Einführung 52 2.2 Zufallszahlen und eine unknackbare Chiffre 58 2.3 Stromchiffren basierend auf Schieberegistern 66 2.4 Diskussion und Literaturempfehlungen 75 2.5 Lessons Learned 77 2.6 Aufgaben 78 Literatur 81 3 Der Data Encryption Standard und Alternativen 82 3.1 Einführung zum DES 82 3.2 Übersicht über den DES-Algorithmus 85 3.3 Interne Struktur des DES 88 3.4 Entschlüsselung 97 3.5 Sicherheit von DES 101 3.6 Implementierung in Software und Hardware 106 3.7 DES-Alternativen 107 3.8 Diskussion und Literaturempfehlungen 112 3.9 Lessons Learned 114 3.10 Aufgaben 114 Literatur 119 4 Der Advanced Encryption Standard 121 4.1 Einführung 121 4.2 Übersicht über den AES-Algorithmus 123 4.3 Eine kurze Einführung in endliche Körper 124 4.4 Die interne Struktur des AES 134 4.5 Entschlüsselung 146 4.6 Implementierung in Software und Hardware 151 4.7 Diskussion und Literaturempfehlungen 152 4.8 Lessons Learned 153 4.9 Aufgaben 154 Literatur 158 5 Mehr über Blockchiffren 160 5.1 Verschlüsselung mit Blockchiffren: Betriebsmodi 160 5.2 Mehr zur vollständigen Schlüsselsuche 174 5.3 Erhöhung der Sicherheit von Blockchiffren 176 5.4 Diskussion und Literaturempfehlungen 182 5.5 Lessons Learned 184 5.6 Aufgaben 184 Literatur 188 6 Einführung in die asymmetrische Kryptografie 190 6.1 Symmetrische versus asymmetrische Kryptografie 190 6.2 Praktische Aspekte der asymmetrischen Kryptografie 195 6.3 Grundlagen der Zahlentheorie für asymmetrische Algorithmen 199 6.4 Diskussion und Literaturempfehlungen 210 6.5 Lessons Learned 212 6.6 Aufgaben 212 Literatur 215 7 Das RSA-Kryptosystem 216 7.1 Einführung 216 7.2 Ver- und Entschlüsselung 217 7.3 Schlüsselerzeugung und Korrektheitsbeweis 219 7.4 Schnelle Exponentiation 223 7.5 RSA-Beschleunigung 227 7.6 Finden großer Primzahlen 231 7.7 RSA in der Praxis: Padding 236 7.8 Angriffe 238 7.9 Implementierung in Soft- und Hardware 242 7.10 Diskussion und Literaturempfehlungen 243 7.11 Lessons Learned 244 7.12 Aufgaben 245 Literatur 250 8 Asymmetrische Verfahren basierend auf dem diskretenLogarithmusproblem 252 8.1 Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch 253 8.2 Ein wenig abstrakte Algebra 255 8.3 Das diskrete Logarithmusproblem 264 8.4 Sicherheit des Diffie-Hellman-Schlüsselaustauschs 272 8.5 Das Verschlüsselungsverfahren nach Elgamal 273 8.6 Diskussion und Literaturempfehlungen 280 8.7 Lessons Learned 281 8.8 Aufgaben 282 Literatur 287 9 Kryptosysteme mit elliptischen Kurven 289 9.1 Rechnen auf elliptischen Kurven 290 9.2 Das diskrete Logarithmusproblem über elliptischen Kurven 296 9.3 Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch mit elliptischen Kurven 300 9.4 Sicherheit 302 9.5 Implementierung in Software und Hardware 303 9.6 Diskussion und Literaturempfehlungen 305 9.7 Lessons Learned 307 9.8 Aufgaben 307 Literatur 310 10 Digitale Signaturen 312 10.1 Einführung 312 10.2 RSA-Signaturen 318 10.3 Digitale Signaturen nach Elgamal 324 10.4 Der Digital-Signature-Algorithmus 330 10.5 Der Elliptic-Curve-Digital-Signature-Algorithmus 336 10.6 Diskussion und Literaturempfehlungen 341 10.7 Lessons Learned 343 10.8 Aufgaben 343 Literatur 347 11 Hash-Funktionen 349 11.1 Motivation: Das Signieren langer Nachrichten 349 11.2 Sicherheitseigenschaften von Hash-Funktionen 352 11.3 Überblick über Hash-Funktionen 360 11.4 Der Secure-Hash-Algorithmus SHA-1 365 11.5 Diskussion und Literaturempfehlungen 370 11.6 Lessons Learned 372 11.7 Aufgaben 373 Literatur 376 12 Message Authentication Codes (MACs) 377 12.1 Die Grundidee von Message-Authentiation-Codes 377 12.2 MAC-Konstruktionen mit Hash-Funktionen 379 12.3 MAC mit Blockchiffren: CBC-MAC 383 12.4 Der Galois-Message-Authentication-Code 385 12.5 Diskussion und Literaturempfehlungen 385 12.6 Lessons Learned 386 12.7 Aufgaben 386 Literatur 388 13 Schlüsselerzeugung 390 13.1 Einführung 391 13.2 Schlüsselverteilung mithilfe symmetrischer Techniken 395 13.3 Schlüsselverteilung mithilfe asymmetrischer Techniken 402 13.4 Diskussion und Literaturempfehlungen 413 13.5 Lessons Learned 414 13.6 Aufgaben 414 Literatur 420 Sachverzeichnis 421 Front Matter....Pages I-XXI Einführung in die Kryptografie und Datensicherheit....Pages 1-32 Stromchiffren....Pages 33-62 Der Data Encryption Standard und Alternativen....Pages 63-101 Der Advanced Encryption Standard....Pages 103-141 Mehr über Blockchiffren....Pages 143-172 Einführung in die asymmetrische Kryptografie....Pages 173-198 Das RSA-Kryptosystem....Pages 199-234 Asymmetrische Verfahren basierend auf dem diskreten Logarithmusproblem....Pages 235-271 Kryptosysteme mit elliptischen Kurven....Pages 273-295 Digitale Signaturen....Pages 297-333 Hash-Funktionen....Pages 335-362 Message Authentication Codes (MACs)....Pages 363-375 Schlüsselerzeugung....Pages 377-407 Back Matter....Pages 409-416 Es behandelt nahezu alle kryptografischen Verfahren mit praktischer Relevanz. Es werden symmetrische Verfahren (DES, AES, PRESENT, Stromchiffren), asymmetrische Verfahren (RSA, Diffie-Hellmann, elliptische Kurven) sowie digitale Signaturen, Hash-Funktionen, Message Authentication Codes sowie Schlusselaustauschprotokolle vorgestellt.