2. Blockchiffren

Question 1

Aufbau Schichten AES

Answer 1

1. Key Addition
2. Byte- Substitution Schicht (S-Box)
3. Diffusionsschicht
   
   • 3.1 ShiftRows
     permutiert die Daten byteweise
   • 3.2 MixedColumns
     Matrixmultiplikation, die Blöcke von jeweils vier
     Bytes verwürfelt.

AddRoundKey

Letzte Runde wird MixedColumns weggelassen
Erste Runde k0 XOR mit Klartext

Question 2

Welche Blöckgrößen und Schlüssellängen gibt es bei AES?

Answer 2

Blockgröße: 128 Bit
Schlüsselänge: 128, 196, 256 Bit

Question 3

Definition Blockchiffre

Answer 3

verschlüsselt Klartextblöcke fester Länge zu Chiffretextblöcken der gleichen Länge.

Blockchiffren werden oft durch Iteration gleichartiger Runden konstruiert, die aus sehr einfachen Basisoperationen aufgebaut sind.

Question 4

wie viele AES Runden

Answer 4

je nach Schlüssellänge aus 10-14 Runden mit den 4 Operationen SubBytes, ShiftRows, MixColumns und AddRoundKey.

10 Runden bei AES-128

12 Runden bei AES-192

14 Runden bei AES-256

Question 5

Wichtige kryptographische Anforderungen an Blockchiffren

Answer 5

Jedes Chiffretextbit soll von jedem Klartextbit und jedem Schlüsselbit abhängen.

Ähnliche Schlüssel dürfen nicht zu ähnlichen Chiffretexten führen.

Lawineneffekt: Bei Änderung eines Bits in Klartext oder Schlüssel ändert sich im Mittel die Hälfte der Chiffretextbits.

Nichtlinearität: Kein Ausgabebit hängt linear von einer Teilmenge der Eingabebits ab.

Question 6

Warum soll sich bei Änderung eines Bits in Klartext oder Schlüssel nur etwa die Hälfte der Chiffretextbits ändern und nicht (fast) alle?

Answer 6

Wenn sich alle (oder fast alle) Chiffretextbits ändern würden, könnte man das Ergebnis gut vorhersagen. Chiffretexte zu “ähnlichen” Schlüsseln oder Klartexten wären dann ähnlich zum Original-Chiffretext oder dessen bitweiser Invertierung. Dieser Zusammenhang macht die Blockchiffre genauso angreifbar wie wenn sich immer nur wenige Bits ändern.