Grundlagen und Anwendungen der Kryptografie

Bilddaten wurden mit AES im ECB-Modus verschlüsselt, und im verschlüsselten Bild waren die Umrisse des ursprünglichen Motivs noch zu erkennen. Was ist die richtige Ursache?

  1. ADer AES-Schlüssel war zu kurz, sodass einige Blöcke unverschlüsselt erhalten blieben
  2. BIm ECB-Modus wird für jeden Block automatisch ein anderer Schlüssel erzeugt, und das Muster dieser Schlüssel erscheint im verschlüsselten Bild
  3. CIm ECB-Modus wird ein gleicher Klartextblock stets zum gleichen Geheimtextblock, sodass das Muster gleichfarbiger Bereiche erhalten bleibt
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Antwort: C. Im ECB-Modus wird ein gleicher Klartextblock stets zum gleichen Geheimtextblock, sodass das Muster gleichfarbiger Bereiche erhalten bleibt

Der ECB-Modus (Electronic Codebook) verschlüsselt jeden Block lediglich unabhängig mit demselben Schlüssel. Enthält der Klartext Blöcke gleichen Inhalts, erscheinen daher auch im Geheimtext gleiche Blöcke an denselben Positionen. Bei Bildern mit großen gleichfarbigen Flächen wie einem Hintergrund bleibt die Information erhalten, wo dieselbe Farbe vorkommt; bekannt ist das Beispiel eines verschlüsselten Pinguinbilds. Für die Verschlüsselung gewöhnlicher Daten wird der ECB-Modus daher nicht verwendet, sondern etwa der CBC-Modus, der CTR-Modus oder GCM, die selbst aus demselben Klartext jedes Mal einen anderen Geheimtext erzeugen.

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  3. Ein Server, der im CBC-Modus verschlüsselte Daten empfängt, gab unterschiedliche Fehler zurück, je nachdem, ob nach dem Entschlüsseln das Padding ungültig war oder ob das Padding gültig war, aber die Prüfung des Inhalts fehlschlug. Welche Aussage über diese Situation ist richtig?
  4. Welche Eigenschaft des CTR-Modus (Counter-Modus) von Blockchiffren ist richtig?
  5. Im CTR-Modus wurden versehentlich zwei Nachrichten mit demselben Schlüssel und derselben Nonce verschlüsselt. Für das Byte an einer bestimmten Position ist der erste Klartext P₁ = 01001000 (ASCII „H“), sein Geheimtext C₁ = 01110100 und der zweite Geheimtext C₂ = 01010101. Welcher zweite Klartext P₂ an derselben Position ergibt sich, wenn ein Angreifer P₁ kennt?