Zufallszahlengeneratoren spielen eine wesentliche Rolle in der Kryptologie. Daher wollen wir in diesem Thema Zufallszahlengeneratoren genauer unter die Lupe nehmen und auf Schwächen untersuchen.

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Aufträge

Vorbereitung

• Verschafft euch einen groben Überblick über AES
  • Was ist AES überhaupt?
  • Wie und wo wird AES heute eingesetzt?
  • Gilt AES als sicher?
• Informiert euch über die Funktionsweise von Zufallszahlengeneratoren
  • Was versteht man unter echten Zufallszahlengeneratoren, was unter Pseudozufallszahlengeneratoren?
  • Wie bestimmt der Computer eine zufällige Zahl?
  • Welche Voraussetzungen müssen kryptographisch sichere Zufallszahlengeneratoren erfüllen?
• RANDU ist ein Zufallszahlengenerator entwickelt von IBM, der vor allem in den 1960er und 1970er Jahren sehr verbreitet war.
  • Unter Material findet ihr eine Implementation von RANDU, die ihr verwenden könnt.
  • Unsere Implementation verwendet den Originalalgorithmus, liefert aber als Resultat jeweils nur die letzten 4 Bit der generierten Zahl als Hexwert zurück.
• Testet den Zufallszahlengenerator RANDU und überlegt euch:
  • Wie wollt ihr den Zufallszahlengenerator untersuchen?
  • Wie könnt ihr mit euren Erkenntnissen die verschlüsselten Nachrichten entschlüsseln?

Programm

• Ihr sollt zwei mit AES-verschlüsselte Nachrichten (ECB-Modus) knacken.
• Bibliothek pycryptodomex
• Bibliothek base64
• Untersucht unsere Implementation des RANDU-Algorithmus.
• Bibliothek rng_randu
• Untersucht das beiliegende Programm und schreibt eigenen Code, der den Schlüssel findet und die Nachricht entschlüsselt.
• Schreibt Programme, die die Nachrichten entschlüsseln.

Präsentation

• Bereitet eine Präsentation vor, die 15 Minuten (plus 5 Minuten für Fragen) dauert. Sie soll die benötigte Theorie, eigene Überlegungen, das Programm und die Erkenntnisse der Klasse näherbringen.

Zusatzaufträge

• Programmiert den Zufallszahlengenerator RANDU selbst, damit ihr nicht die Vorgabe verwenden müsst.

Material

Geheimtext 1 – AES mit RANDU

Die Nachricht ist euch zugänglich gemacht worden mit folgenden Hinweisen:

• Der benötigte AES-Schlüssel wurde mit Hilfe von RANDU in der vorliegenden Implementation erzeugt (16 Hex-Zeichen).
• Die Person, die euch die Nachricht zugetragen hat, hat auf dem Bildschirm einer beteiligten Person den Schlüssel ganz kurz gesehen und sich nur merken können, dass er mit einer 7 beginnt.

ybNfmfq0KGctz3UJHIO2zrOZnnwmi+Ksti+z78s/ydgIzCCBX522gkS01qzUMxRHGUDtNTW8BAXv04O9WmtMxM7U6J6g0uCGyACmn1Spt6U=

Geheimtext 2 – AES mit random-Bibliothek

Die Nachricht ist euch zugestellt worden mit folgendem Hinweis:

• Der benötigte Schlüssel wurde mit beiliegendem Programm erstellt.

xDjRYCkTVn8NnFBcDHKP0AFg5LA2qvOb4iCGLYLsXDpcGCyZg26yDKbrzm4ijMq7amYwFhqgdLOjIKQe57dT9g==

Programm zur Schlüsselerstellung:

import random

ALPHABET = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789,.-;:_[]{}+*%&/()=?<>"

random.seed(random.randrange(1000000))

key = ""
for n in range(16):
    index = random.randrange(len(ALPHABET))
    char = ALPHABET[index]
    key += char