Kurzvortrag für die Lehrerfortbildung Quantenkryptologie Kurzvortrag für die Lehrerfortbildung Quantenphysik 2.7.2002; 4.7.2002; 10.7.2002 Frieder Haug
Grundschema der Kryptologie Alice Klartext K: Quanten sind schön Bob Geheime Botschaft VS(K) Ver-fahren VS Verschlüsselung VS-1 Entschlüsselung Schlüssel S Eve Entschlüsselung ohne Schlüssel S durch Probieren möglich? A Schlüsselaustausch sicher? B
Verschlüsselungsverfahren Klassisch Geheimer Schlüssel- austausch nötig B Entschlüsse-lung durch Probieren möglich Bsp.: Monoalphabet. V. Vigenere Verschl. Enigma A Sicher Geheimer Schlüssel- austausch unerlässlich B Entschlüsse-lung durch Probieren unmöglich Bsp.: One-time-pad A Public Key Schlüssel öffentlich B Entschlüsse-lung durch Probieren möglich Bsp.: RSA-Verfahren
Verschlüsselung mit One-time-pad b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Vereinbarter Schlüssel (One-time-pad): 3723567856378475413290624359562047592846..... Verschlüsselung:
Satz von Shannon Eine Verschlüsselung ist nur dann absolut sicher und kann niemals ohne Kenntnis des Schlüssels durch Probieren entschlüsselt werden, wenn die folgenden drei Bedingungen erfüllt sind: 1.) Der Schlüssel ist so lang wie der Klartext. 2.) Der Schlüssel wird nur einmal verwendet. 3.) Der Schlüssel wurde zufällig erzeugt.
Prinzip der QK Alice sendet eine Folge von Photonen mit den 4 möglichen Spinrichtungen: vertikal horizontal 45° 135° Bob untersucht die empfangenen Photonen auf die Spinrichtungen: vertikal horizontal 45° 135°
Beispiel für Schlüsselaustausch Alice sendet: Bob untersucht Spinrichtungen: Bob misst Durchkommen: 1 1 1 1 1 1 Bob übermittelt Alice die Spinrichtungen, mit denen er untersucht hat (nicht die Ergebnisse). Alice gibt durch, wel- che Ergebnisse mit der richtigen Richtung untersucht wurden. Vereinbarter Schlüssel: 0111010100....
Beispiel für eine Botschaft
Quantenkryptologie ENDE