Sicherheit in vernetzten Systemen - RRZ Universität Hamburg

KAPITEL 5. KRYPTOGRAPHISCHE VERFAHREN
Bei den synchronen Stromchiffren ist der Schlüsselstrom unabhängig vom Datenstrom, d.h. der generierte
Strom von Schlüsselbits wird allein bestimmt durch den verwendeten Algorithmus und den
Schlüssel. Der Vorteil einer solchen Verfahrensweise ist, daß die Berechnung des Schlüsselstroms
im vorhinein erledigt werden kann und beim eigentlichen Nachrichtenaustausch nur noch die XOR-
Verknüpfung mit den Daten stattfinden muß. Besonders bei rechenintensiven Algorithmen kann man
so den Datendurchsatz der Kommunikation erheblich erhöhen. Der Nachteil von synchronen Stromchiffren
ist, daß bei nur einem verlorengegangenen Bit der gesamte folgende Chiffretext unbrauchbar
ist. Dieses ist der Fall, weil sowohl auf Sender- wie auch auf Empfängerseite die Schlüsselstromgeneratoren
die jeweiligen Daten-Bits mit dem selben Schlüsselstrom-Bit (de)kodieren müssen, sie
müssen also synchron vorgehen (daher auch der Name). Falls ein Bit verloren geht, geraten die beiden
in Asynchronismus. Während der Sender schon bei Bit Nummer i+1 ist, ist der Empfänger noch
bei Bit Nummer i und versucht somit eine Dechiffrierung anhand eines falschen Schlüsselstrom-Bits.
Dieses setzt sich auf den Rest des Chiffretextes fort. Fehlerhaft übertragene Bits wiederum machen
keine größeren Probleme. Die fehlerhaften Bits werden zwar falsch dechiffriert, aber der Rest der
Nachricht bleibt entschlüsselbar.
Abbildung 5.1: Synchrone und selbstsynchronisierende Stromchiffren
Bei selbstsynchronisierenden Stromchiffren ist jedes Schlüsselstrom-Bit eine Funktion einer festen
Anzahl (n) vorhergehender Chiffretext-Bits. Dadurch bekommt die Chiffre die Eigenschaft, daß auch
unter Verwendung des gleichen Schlüssels unterschiedliche Daten mit unterschiedlichen Schlüsselströmen
kodiert werden. Somit fällt der Angriffsansatz aus 5.3.2 weg. Fehlerhaft übertragene oder
fehlende Bits führen dazu, daß die nächsten n Bits falsch dechiffriert werden, da die Funktion zur Berechnung
des Schlüsselstroms auf Sender- und Empfängerseite mit unterschiedlichen Chiffretext-Bits
arbeitet. Nach n Bits haben sich die beiden aber wieder synchronisiert (deswegen selbstsynchronisierend)
und arbeiten wieder korrekt (die Kommunikationspartner haben allerdings keine Möglichkeit
zu entscheiden, ab welcher Stelle wieder synchron gearbeitet wird – dieses kann bestenfalls aus den
empfangenen Daten geschlossen werden). Dieses eigentlich sehr wünschenswerte Verhalten ermöglicht
aber auch einen Angriff auf die Kommunikation durch Wiedereinspielung. Eine dritte Partei,
die aus einem früher stattgefundenen Nachrichtenaustausch Chiffretextbits gespeichert hat, kann diese
später in einen Nachrichtenaustausch wieder einschleusen. Auf Empfängerseite wird dann für n
Bits unbrauchbarer Datenmüll entschlüsselt, danach hat sich der Schlüsselstromgenerator aber mit
den alten Daten synchronisiert und entschlüsselt nun einwandfrei die eingeschleusten Daten. Dies
74 SS 99, Seminar 18.416: Sicherheit in vernetzten Systemen