Sicherheit in vernetzten Systemen - RRZ Universität Hamburg

5.3. SYMMETRISCHE CHIFFREN
entweder 2 oder 3 56-Bit DES Schlüssel verwendet. Genaugenommen wird der Text zuerst mit Schlüssel
Nummer eins verschlüsselt, dann mit Schlüssel Nummer 2 entschlüsselt und abschließend entweder
mit Schlüssel Nummer 3 oder nochmals Schlüssel Nummer 1 wieder verschlüsselt. Durch dieses
Vorgehen verdoppelt bzw. verdreifacht man die Größe des Schlüsselraums. Man hat dann de facto
einen 112 bzw. 168 Bit großen Schlüssel, also statt 2 56 entweder 2 112 oder 2 168 mögliche Schlüssel,
die es für einen Angreifer mit einem Brute Force Angriff auszuprobieren gilt.
Kurz erwähnt werden sollten hier auch die sogenannten “weak”- und “semi weak”-keys des DES.
Dieses sind Schlüssel, die im Falle der “weak keys” den Text unverschlüsselt lassen und im Falle der
“semi weak keys” zweifache Verschlüsselung mit dem selben Schlüssel wieder zum Klartext führt
(was den Sicherheitsgewinn des Triple DES zunichte macht). Die Zahl dieser Schlüssel ist sehr gering
und es wird davon ausgegangen, daß alle bekannt sind, so daß es für eine gewissenhafte Implementation
des DES einfach sein sollte, diese Schlüssel zu vermeiden.
5.3.4 Betriebsmodi von Blockchiffren
Blockchiffren können in verschiedenen kryptographischen Modi betrieben werden. Die verschiedenen
Modi ermöglichen eine der jeweiligen Situation angepaßte Nutzung der Chiffre, je nachdem ob es z.B.
wichtiger ist, daß die Verschlüsselung schnell vonstatten geht oder ob der Gefahr des Entfernens oder
Einschleusens von fremden Daten begegnet werden soll. Auch ist es möglich, einen Blockchiffre-
Algorithmus so zu benutzen, daß er wie eine Stromchiffre arbeitet, z.B. in Fällen, in denen es wichtig
ist, daß Klar- und Chiffretext dieselbe Größe haben. Kryptographische Modi fügen einer Chiffre keine
weitere Sicherheit zu; die Sicherheit beruht weiterhin ausschließlich auf dem verwendeten Algorithmus.
Im folgenden werden vier häufig verwendete Modi vorgestellt:
ECB (Electronic Code Book)
Der Electronic Code Book Modus (ECB) ist die wohl naheliegendste Art, eine Blockchiffre zu benutzen.
Jeder Block des Klartextes wird separat in einen Block Chiffretext verschlüsselt. Gleiche
Klartext-Blöcke liefern bei diesem Vorgehen gleiche Chiffretext-Blöcke. Hier liegt auch die Gefahr
dieses Betriebsmodus’. Es ist möglich, unerkannt Chiffretext-Blöcke zu entfernen oder auszutauschen,
bzw. weitere Blöcke einzufügen, weil die einzelnen Blöcke unabhängig voneinander sind.
Um dieses zu tun, ist es nicht nötig, den Schlüssel zu kennen. Man fügt z.B. einfach zwischen zwei
Chiffretext-Blöcken einen eventuell zuvor abgefangenen älteren Chiffretext- Block ein, dessen Inhalt
man rekonstruieren konnte (indem man z.B. auf anderem Weg an den zugehörigen Klartext gekommen
ist). Nach der Manipulation des Chiffretextes ist es nicht möglich diese festzustellen, da jeder
Chiffretext-Block unabhängig von den anderen dechiffriert wird. Eine weitere Konsequenz dieses
Modus’ ist es, daß Muster im Klartext nur schlecht verborgen werden. Ein nicht zu unterschätzender
Vorteil des ECB ist es, daß die Chiffrierung massiv parallel durchgeführt werden kann. Besonders
auf Medien mit hohen Übertragungsraten (z.B. ATM) kann man so die Übertragungskapazität des
Mediums trotz Verschlüsselung der übertragenen Daten ansatzweise ausnutzen.
CBC (Chipher Block Chaining)
Der Cipher Block Chaining Modus (CBC, vgl. Abbildung 5.3) begegnet der Gefahr des ECBs, daß
Chiffretext-Blöcke unerkannt ausgetauscht werden können. Beim CBC wird vor der Verschlüsselung
eines Klartext-Blockes dieser mit dem vorhergehenden Chiffretext-Block exklusiv verodert. Bei
SS 99, Seminar 18.416: Sicherheit in vernetzten Systemen 77