Kryptologie

Lernziele

Begrifflichkeiten

-Sie können die Kryptographie und die Kryptolanalyse als Teilbereiche der Kryptologie, sowie deren Hauptaufgaben nennen. -Sie können die Grundbegriffe der Kryptographie nennen, erklären und miteinander in Zusammenhang setzen. -Sie können die vier Sicherheitsziele nennen und erklären.

• Sie können für ein konkretes Fallbeispiel erörtern, inwiefern die jeweiligen Sicherheitsziele darin (primär) verfolgt werden.

Verschlüsselungsverfahren

• Sie können die Funktionsweisen der gelernten antiken Chiffren (Skytale, Polybios, Caesar, monoalphabetische Substitution, Vigenère) erklären.
• Sie verstehen das Prinzip symmetrischer Verschlüsselungsverfahren und wenden Erkenntnisse in Beispielen mit antiken Verfahren an.
• Sie können den Zusammenhang zwischen der Vigenère-Chiffre und der Caesar-Chiffre erklären.
• Sie können mit allen gelernten antiken Chiffren und mit einem gegebenen Schlüssel eine Nachricht ver- und entschlüsseln.
• Sie können für ein gegebenes Verschlüsselungsverfahren die Grösse seines Schlüsselraums (Anzahl möglicher Schlüssel) mit der Effizienz / Machbarkeit eines Brute-Force-Angriffs in Zusammenhang bringen.
• Sie können erklären, weshalb es sich bei der Caesar-Verschlüsselung und der monoalphabetischen Substitution nicht um starke, sondern um schwache Verschlüsselungen handelt.
• Sie können einen Caesar-verschlüsselten Text mithilfe der Häufigkeitsanalyse ohne Kenntnis des Schlüssels entschlüsseln. Sie können zudem erklären, wie man dieses Verfahren verallgemeinert auf die monoalphabetische Substitution anwenden kann.
• Sie wissen, wie der ECB und CBC Modus funktionieren und können diese exemplarisch mit XOR als Verschlüsselungsalgorithums anwenden.
  • Sie können erklären, weshalb man bei modernen Verschlüsselungsverfahren mit binärcodierten Daten arbeitet und welche Vor- und Nachteile dies mit sich bringt.
  • Sie können Texte und Pixelgrafiken (im «Pentacode-Stil») von Hand mit Pentacode codieren und decodieren.
  • Sie können Texte und Pixelgrafiken mit der XOR-Chiffre ver- und entschlüsseln.
  • Sie können die Funktionsweise der Blockchiffre im ECB- und CBC-Modus erklären und die beiden Modi miteinander vergleichen.
  • Sie können Texte und Pixelgrafiken mit der XOR-Blockchiffre im ECB- und im CBC-Modus ver- und entschlüsseln.
• Sie kennen das Prinzip von Kerckhoffs und können begründen, wieso es sinnvoll ist, die Funktionsweise von Algorithmen nicht geheimzuhalten (Security through Obscurity).
• Sie können für ein konkretes Fallbeispiel erörtern, ob Kerckhoffs' Prinzip dort befolgt wurde.
• Sie wissen, dass moderne symmetrische Verfahren mit Bitfolgen anstelle von Buchstaben arbeiten und mathematisch viel komplexer sind.
• Sie erkennen das Problem des Schlüsselaustauschs bei symmetrischen Verfahren (z.B. über unsichere Kanäle).
• Sie kennen Man-in-the-Middle-Angriffe und verstehen, dass auch öffentliche Schlüssel auf ihre Echtheit überprüft werden müssen.
• Sie begreifen asymmetrische Verfahren mit ihren Schlüsselpaaren als Hilfsmittel für einen sicheren Austausch (z.B. Vorhängeschloss/Schlüssel-Analogie oder Box mit einem Verschluss zum schliessen und einem zum öffnen).
• Sie wissen, dass die Sicherheit asymmetrischer Verschlüsselungsverfahren darauf beruht, dass es für gewisse mathematische Operationen keine effiziente Möglichkeit gibt, sie rückgängig zu machen.
• Sie können asymmetrische Ansätze zur Übertragung einer geheimen Nachricht ("Geheime Truhe", "Farben mischen"), sowie allfällige Schwächen dieser Ansätze nennen und erklären.
• Sie können erklären, wie eine Nachricht über asymmetrische Verschlüsselung an eine oder mehrere Personen versendet wird.
• Sie können die Rolle des öffentlichen und des privaten Schlüssels in der asymmetrischen Verschlüsselung erklären.
• Sie können die symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung miteinander vergleichen.
• Sie können beschreiben, wie symmetrische und asymmetrische Verfahren zur Ver- und Entschlüsselung miteinander kombiniert werden können.
• Sie verstehen, dass Zertifikate zur Bestätigung der Echtheit von öffentlichen Schlüsseln durch eine vertrauenswürdige Stelle mit Hilfe einer digitalen Signatur verwendet werden.

Hashfunktionen

• Sie wissen, dass Passwörter nicht im Klartext gespeichert werden.
• Sie können die Wünsche / Anforderungen an eine kryptographische Prüfsumme / Hashfunktion nennen, erklären und begründen.
• Sie kennen die Zielsetzung und die Funktionsweise von Hashverfahren (Stichworte sicheres Speichern von Passwörtern, Intregritätsprüfung)
• Sie können erklären, weshalb wir Passwörter immer in Form von Prüfsummen (Hashwerten) speichern müssen.
• Sie kennen Angriffsmöglichkeiten auf Passworthashes (Dictionnary, Brute Force).

Digitale Signaturen

• Sie verstehen, dass das Prinzip der asymmetrischen Verschlüsselung auch für digitale Signaturen eingesetzt werden kann.
• Sie kennen die Rolle von Zertifizierungsstellen.

Unterrichtsinhalte

An der Prüfung werden auch Inhalte/Diskussionen/Experimente zu den obigen Themen aufgegriffen, welche nur im Unterricht behandelt/diskutiert wurden.