Motivation Schutz ausgetauschter Informationen

Präsentation zum Thema: "Motivation Schutz ausgetauschter Informationen"—  Präsentation transkript:

0 Symmetrische Verfahren: DES / Triple-DES
Vortrag im Rahmen des Seminars Multimedia

1 Motivation Schutz ausgetauschter Informationen
Standardisierung von Verschlüsselungsverfahren Reaktion auf große Nachfrage Veröffentlichung des Verfahrens entspricht Kerckhoffs Prinzip Sender Unsicherer Kanal Empfänger

2 Agenda Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

3 Definition Klartext Chiffretext Schlüssel Verschlüsselungsfunktion
Entschlüsselungsfunktion Es gilt: Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

4 Systematisierung Dimension Schlüssel Dimension Klartext
Symmetrische Verfahren Gleicher Schlüssel für Ver- und Entschlüsselung Asymmetrische Verfahren Öffentlicher Schlüssel für Verschlüsselung Privater Schlüssel für Entschlüsselung Dimension Klartext Blockchiffren Klartextblöcke fester Länge Stromchiffren Klartextströme beliebiger Länge Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

5 Schlüssel-generierung
Feistelchiffren Li Li+1 R C P P C XOR F Ri+1 L Ri Schlüssel-generierung K K Ki Klasse symmetrischer Blockverschlüsselungen Interne Verschlüsselungsfunktion F unterschiedlich Umkehrbarkeit von F nicht notwendig Umkehrbarkeit des Verfahrens dennoch garantiert Verschlüsselung des halben Klartextblocks  Iterative Anwendung notwendig Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

6 DES Gehört zur Klasse der Feistel-Chiffren
Erster Verschlüsselungsstandard (1977) Klartextlänge: 64 Bit Chiffretextlänge: 64 Bit Schlüssellänge: 64 Bit 56 Bit frei wählbar 8 Bit sind Paritätsbits Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

7 Überblick des Algorithmus
P IP 16-Runden-Feistel-Chiffre IP-1 C K Initiale Permutation IP Generierung der Rundenschlüssel Interne Verschlüsselungsfunktion F Finale Permutation IP-1 Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

8 Einführung des Beispiels
Beispiel: Analoges 16 Bit Verfahren Klartext: WI Schlüssel: PI P 1 W I K 1 P I Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

9 Initiale Permutation P 1 IP 14 10 6 2 16 12 8 4 13 9 5 1 15 11 7 3
1 IP 14 10 6 2 16 12 8 4 13 9 5 1 15 11 7 3 IP(P) 1 Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

10 Generierung der Rundenschlüssel
Schlüsselauswahl Schlüsselvorverarbeitung D0 Di-1 << Di K PC1 PC2 Ki G0 Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

11 Schlüsselvorverarbeitung
Permutierte Auswahl PC1 der Schlüsselbits K Herausfiltern der Paritätsbits Aufteilung auf die Blöcke C0 und D0 (je 28 Bit) D0 K PC1 G0 Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

12 Schlüsselvorverarbeitung - Beispiel
D0 1 K 1 K 1 PC1 9 1 15 6 13 3 11 7 12 4 2 10 14 5 G0 1 D0 K PC1 G0 Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

13 Schlüsselauswahl Gleichmäßige Verteilung der Schlüsselbits
Di-1 << Di Gleichmäßige Verteilung der Schlüsselbits Alle Schlüsselbits gleich oft gewählt Kein Schlüsselbit mehrmals an gleicher Position des Rundenschlüssels PC2 Ki Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

14 Zyklische Shiftoperation
Zyklischer Linksshift von Ci-1 bzw. Di-1 um vi Stellen ergibt Ci bzw. Di Di-1 << Di PC2 Vi= 1 falls {1,2,9,16} Ki Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

15 Zyklische Shiftoperation - Beispiel
1 C1 1 << D0 1 D1 1 << Di-1 << Di PC2 Vi= 1 falls {1,2,9,16} Ki Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

16 Auswahl des Rundenschlüssels
Permutierte Auswahl PC2 des Rundenschlüssels Ki Di 28 Bit Gi 28 Bit Ki 48 Bit Di-1 << Di PC2 Ki Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

17 Auswahl des Rundenschlüssels - Beispiel
1 PC2 12 5 9 14 11 7 3 1 10 6 2 13 K1 1 G1 1 Di-1 << Di PC2 Ki Gi-1 << Gi Generierung der Rundenschlüssel Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

18 Funktion F Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

19 Expansion Expansion E des Blocks Ri zu Ri(E) (48 Bit)
Gleiche Länge von Re und Ki für folgende XOR-Operation notwendig Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

20 Expansion - Beispiel IP(P) 1 Ri 1 E 8 1 2 3 4 5 6 7 Ri(E) 1 Funktion F
1 Ri 1 E 8 1 2 3 4 5 6 7 Ri(E) 1 Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

21 XOR- Verknüpfung - Beispiel
1 XOR B 1 Ri(E) 1 Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

22 Substitution Zentraler Sicherheitsfaktor
Abbildung von 6 Bit Blöcken auf 4 Bit Blöcke Table-Lookup 8 unterschiedlichen Substitutionsboxen Interpretation des ersten und letzten Bit als Zeilenindex Interpretation der mittleren 4 Bit als Spaltenindex Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

23 Substitution - Beispiel
[0] […] [6] [13] [15] 14 11 9 7 [1] 13 5 8 [2] 4 2 10 [3] 15 1 B 1 H 1 Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

24 Permutation Permutation P dient der gleichmäßigen Verteilung auf die Substitutionsboxen in der nächsten Runde Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

25 Permutation - Beispiel
H 1 P 7 1 5 2 8 3 6 4 R‘i 1 Funktion F Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

26 Rundenergebnis XOR-Verknüpfung des Blocks R‘i mit Li ergibt Ri+1
Li+1 wird als Ri gesetzt Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

27 Rundenergebnis - Beispiel
Li+1 1 IP(P) 1 Li 1 Ri+1 1 XOR R‘i 1 Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

28 Vertauschen der Blöcke R und L
1 R 1 R5 1 L 1

29 Finale Permutation R 1 IP-1 12 4 16 8 11 3 15 7 10 2 14 6 9 1 13 5 C 1
1 IP-1 12 4 16 8 11 3 15 7 10 2 14 6 9 1 13 5 C 1 L 1 Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

30 Entschlüsselung Entschlüsselung erfolgt analog zur Verschlüsselung
Reihenfolge der Rundenschlüssel invertieren  Rechtsshift statt Linksshift bei der Schlüsselauswahl Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

31 Triple-DES Geringe Schlüssellänge beim DES ermöglicht vollständige Schlüsselsuche (Brute-Force) Triple-DES ermöglicht längere Schlüssel Iterative Verwendung des DES nach EDE-Schema Gilt noch als sicher P Verschlüs-selung Entschlüs-selung Verschlüs-selung C K1 K2 K3 Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

32 Fazit DES Erster Verschlüsselungsstandard Symmetrische Blockchiffre Aufgrund zu geringer Schlüssellänge unsicher Triple-DES Dreifachanwendung des DES Einfaches Upgrade DES  Triple-DES Gilt noch als sicher DES / Triple-DES wird zunehmend durch effizienteren AES ersetzt Verschlüsselungsverfahren DES Triple-DES Fazit

33 Fragen

34 Anwendung des DES in Java
Verschlüsselungsverfahren in Java sehr generisch Zentrale Klassen in javax.crypto.* … byte[] plaintext = “Seminare“.getBytes(); byte[] ciphertext; Cipher c = Cipher.getInstance(“DES“); Key k = KeyGenerator.getInstance(“DES“).generateKey(); c.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k); ciphertext = c.doFinal(plaintext);