Lehrveranstaltungshandbuch Kryptographie

Lehrveranstaltung

Befriedigt MID

• aktuelle
  • Ma TIN2012 KRY
  • Ma KSN2012 KRY
• auslaufende

Organisation

Unterrichtssprache

• Deutsch
• Englisch (Unterlagen, Folien)

Niveau

• Master

Notwendige Voraussetzungen

Literatur

• A. Beutelsbacher, H. B. Neumann, T. Schwarzpaul, Kryptografie in Theorie und Praxis, Vieweg+Teubner Verlag
• J. Buchmann, Einführung in die Kryptographie. Springer Lehrbuch
• C. Karpfinger, H. Kiechle, Kryptographie - Algebraische Methoden und Algorithmen, Vieweg+Teubner Verlag
• A.J. Menezes, P.C. Van Oorschot, S.A. Vanstone, Handbook of Applied Cryptography. CRC Press.
• C. Paar, J. Pelz, Understanding Cryptography. Springer Verlag
• B. Schneier, Applied Cryptography. John Wiley & Sons
• J. Talbot, D. Welsh, Complexity and Cryptography. Cambridge University Press

Dozenten

• Prof. Dr. Knospe

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Dipl.-Ing. C. Ctistis

Zeugnistext

Kompetenznachweis

Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung/Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Einführung in die Kryptographie
  • Definitionen, Grundlagen, Beispiele
  • Bezug zu Sicherheitszielen
  • Kryptographie und Kryptoanalyse
  • Geschichte der Kryptographie
• Grundlagen der Zahlentheorie und Algebra
  • Ganze Zahlen und Kongruenzen
  • Endliche Gruppen und ihre Eigenschaften
  • Ringe, Restklassenringe, Körper, endliche Körper
  • Lineare Abbildungen und Matrizen über Ringen
• Kryptographische Systeme und Klassische Chiffren
  • Kryptosysteme und grundlegende Prinzipien
  • Klassische Chiffren und ihre Kryptoanalyse
    • Transposition
    • Monoalphabetisch
    • Polyalphabetisch
    • Polygramme Substitutionschiffren
• Sicherheit von Kryptographischen Systemen
  • Angriffsformen
  • Entropie, bedingte Entropie, perfekte Sicherheit, One-Time-Pad
  • Konfusion, Diffusion, praktische Sicherheit
  • Komplexität, O-Notation
• Symmetrische Chiffren
  • Blockchiffren
  • Betriebsmodi ECB, CBC, CFB, OFB, CTR
  • AES Verfahren
  • Feistelverfahren und DES
  • Stromchiffren, RC4
  • Schieberegister
  • Zufallsbitgeneratoren
• Public-Key Verfahren
  • Randomisierte Algorithmen
    • Miller-Rabin-Test
      • Primzahlerzeugung
  • Einwegfunktionen
  • RSA Verfahren
    • Voraussetzungen und Sicherheit
  • Diffie-Hellmann und ElGamal Verfahren
    • Voraussetzungen und Sicherheit
  • Elliptische-Kurven-Kryptographie
• Hashfunktionen, Signaturen, Nachrichtenauthentisierung
  • Kryptographische Hashfunktionen
    • Kollisionen
    • Merkle-Damgard Konstruktion
  • Digitale Signaturen
    • RSA
    • ElGamal
    • DSA
  • Message Authentication Codes
    • CBC-MAC, CMAC
    • HMAC

Fertigkeiten

• Allgemeine Grundlagen
  • Bedeutung und Ziele der Kryptographie erklären
  • Bezug zu Sicherheitszielen herstellen
  • Kryptographische Methoden auswählen
• Mathematische Grundlagen
  • mit Restklassen ganzer Zahlen rechnen
  • Gruppen, Ringe, Restklassenringe verstehen und darstellen
  • Gruppen- und Elementordnungen berechnen
    • Kleinen Satz von Fermat verstehen
  • Polynome und Endliche Körper verwenden
  • Algorithmen verstehen und anwenden
    • Erweiterter Euklidischer Algorithmus
    • Chinesischer Restsatz
    • Polynomdivision über endlichen Körpern
  • Matrizen zur Darstellung von linearen Abbildungen über Ringen verwenden
• Klassische Verfahren kennen und ihre Kryptoanalyse durchführen
  • Transposition
  • Monoalphabetisch
  • Polyalphabetisch
    • Vigenere Chiffre
  • Polygramme Substitutionschiffren
    • Affine Chiffren
• Sicherheit von Verfahren bewerten
  • Verschiedene Angriffsformen kennen
  • Entropie berechnen
  • Perfekte und praktische Sicherheit, Konfusion, Diffusion analysieren
  • Komplexität von Verfahren und Angriffen gewichten
• Symmetrische Verfahren anwenden
  • Betriebsmodi unterscheiden und anwenden
  • AES Verfahren verstehen
    • Lineare Operationen
    • S-Box, SubBytes Operation
  • DES Verfahren verstehen
    • Feisteltransformation
    • Feistelfunktion bei DES
      • S-Boxen
  • Schieberegister analysieren
    • Rückkopplungspolynom untersuchen
  • Stromchiffren verwenden
  • Sicherheit der symmetrischen Verfahren bewerten
• Public-Key Verfahren verwenden
  • Verfahren zur Erzeugung großer Primzahlen kennen
  • RSA und ElGamal Verfahren durchführen
  • Diffie-Hellmann Schlüsselvereinbarung anwenden
  • Grundlagen der Elliptische-Kurven-Kryptographie kennen
  • Voraussetzungen der Public-Key Verfahren kennen und ihre Sicherheit bewerten
• Verfahren der Integritätssicherung verwenden
  • Anforderungen an Hashfunktionen verstehen
  • Realisierungen von Hashfunktionen kennen
  • Signaturverfahren anwenden
  • Message Authentication Codes verstehen

Begleitmaterial

Besondere Voraussetzungen

Besondere Literatur

Besonderer Kompetenznachweis

Praktikum

Lernziele

Fertigkeiten

• Zahlentheoretische Verfahren und Algorithmen umsetzten
• Kryptographische Verfahren implementieren und untersuchen
  • RSA Verschlüsselung
  • AES Verschlüsselung
  • Operationsmodi vergleichen
  • Sicherheit untersuchen
• Kryptographische Libraries verwenden
• Kryptographische Verfahren in C und Java implementieren

Handlungskompetenz demonstrieren

• Komplexe Systeme entwickeln (PFK4)
• Kryptographische Verfahren einordnen und bewerten (PFK3)

Begleitmaterial

Besondere Voraussetzungen

Besondere Literatur

Besonderer Kompetenznachweis