Kryptoanalyse basierend auf numerische Methoden

Der Übergang in das digitale Zeitalter bringt zunehmende Herausforderungen in den Bereichen Sicherheit, Privatsphäre, geistiges Eigentum, finanzielle Regelungen u.v.m. mit sich. Nur durch die Verwendung von kryptografischen Methoden wie z.B. Verschlüsselung, Authentisierung und Hash- Funktionen kann die Sicherheit in der digitalen Welt gewährleistet werden. Auf Grund der rasanten Entwicklung in der Computer-Technologie und folglich in der verfügbaren Rechenleistung, entstehen ständig neue Anforderungen an die Kryptografie. Ältere kryptografische Algorithmen sind rasch überholt und eine ständige Evaluierung der vorhandener Techniken so wie die Entwicklung neuer Verschlüsselungsalgorithmen ist unerlässlich. Symmetrische Algorithmen sind die Zugpferde der Kryptografie. Es gibt keine symmetrischen Algorithmen deren Sicherheit durch einen formalen Beweis belegt ist und folglich besteht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Evaluierung. In den frühen neunziger Jahren haben zuerst Biham und Shamir, und später Matsui zwei allgemeine Methoden zur Analyse (hauptsächlich symmetrischer) kryptografischer Algorithmen publiziert. Diese Methoden, bekannt als differentielle und lineare Kryptoanalyse, wurden und werden immer noch mit großem Erfolg angewandt, um - zumindest im akademischen Sinne - viele vorhandene Verschlüsselungsalgorithmen, einschließlich des weit verbreiteten Data-Encryption-Standards (DES), zu brechen. In den folgenden 10 Jahren haben Forscher diese Methoden untersucht, angewandt und weiterentwickelt. Auf Grund dieser Weiterentwicklung wurden Designstrategien für den Entwurf von kryptografischen Algorithmen definiert, welche diesen Angriffen widerstehen. Heutzutage ist es üblich, dass neue Verschlüsselungsalgorithmen eine detaillierte Analyse beinhalten, welche die Resistenz der Algorithmen gegen alle Arten der differentiellen und linearen Kryptoanalyse aufzeigen. Obwohl es einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmen gegeben hat und die Sicherheit gegen einige Arten von Angriffen formal bewiesen werden kann, können allgemeine Beweise der Sicherheit jedoch nicht erbracht werden. Folglich entwickelt sich dieses Forschungsgebiet, durch den Entwurf von Algorithmen, welche gegen bekannte Angriffe sicher sind, und welche ständig neuen Angriffen angeglichen werden. Das Ziel dieses Projektes ist es numerische Lösungsmethoden in der Analyse symmetrischer kryptografischer Algorithmen anzuwenden. Wir werden untersuchen, ob numerische Methoden einerseits erfolgreich zur Verbesserung existierender Methoden in der Kryptoanalyse von symmetrischen Algorithmen eingesetzt werden können und andererseits ob sie sich als neue eigenständige Methode für die Analyse von kryptografischen Algorithmen eignet. Dabei wollen wir diese Methoden in erste Linie auf Hash-Funktionen und Stromchiffren anwenden. Wir erwarten, dass die Anwendung von numerischen Lösungsmethoden zu neuen Erkenntnissen in der Struktur der untersuchten Algorithmen führt. Dies soll zur Definition neuer Designkriterien führen, welche neben den existierenden auch diese neue Art von Angriffen berücksichtigen.

Der Übergang in das digitale Zeitalter bringt zunehmende Herausforderungen in den Bereichen Sicherheit, Privatsphäre, geistiges Eigentum, finanzielle Regelungen u.v.m. mit sich. Nur durch die Verwendung von kryptografischen Methoden wie z.B. Verschlüsselung, Authentisierung und Hash-Funktionen kann die Sicherheit in der digitalen Welt gewährleistet werden. Auf Grund der rasanten Entwicklung in der Computer-Technologie und folglich in der verfügbaren Rechenleistung, entstehen ständig neue Anforderungen an die Kryptografie. Ältere kryptografische Algorithmen sind rasch überholt und eine ständige Evaluierung der vorhandener Techniken so wie die Entwicklung neuer Verschlüsselungsalgorithmen ist unerlässlich. Symmetrische Algorithmen sind die Zugpferde der Kryptografie. Es gibt keine symmetrischen Algorithmen deren Sicherheit durch einen formalen Beweis belegt ist und folglich besteht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Evaluierung. In den frühen neunziger Jahren haben zuerst Biham und Shamir, und später Matsui zwei allgemeine Methoden zur Analyse (hauptsächlich symmetrischer) kryptografischer Algorithmen publiziert. Diese Methoden, bekannt als differentielle und lineare Kryptoanalyse, wurden und werden immer noch mit großem Erfolg angewandt, um - zumindest im akademischen Sinne - viele vorhandene Verschlüsselungsalgorithmen, einschließlich des weit verbreiteten Data-Encryption-Standards (DES), zu brechen. In den folgenden 10 Jahren haben Forscher diese Methoden untersucht, angewandt und weiterentwickelt. Auf Grund dieser Weiterentwicklung wurden Designstrategien für den Entwurf von kryptografischen Algorithmen definiert, welche diesen Angriffen widerstehen. Heutzutage ist es üblich, dass neue Verschlüsselungsalgorithmen eine detaillierte Analyse beinhalten, welche die Resistenz der Algorithmen gegen alle Arten der differentiellen und linearen Kryptoanalyse aufzeigen. Obwohl es einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmen gegeben hat und die Sicherheit gegen einige Arten von Angriffen formal bewiesen werden kann, können allgemeine Beweise der Sicherheit jedoch nicht erbracht werden. Folglich entwickelt sich dieses Forschungsgebiet, durch den Entwurf von Algorithmen, welche gegen bekannte Angriffe sicher sind, und welche ständig neuen Angriffen angeglichen werden. Das Ziel dieses Projektes ist es numerische Lösungsmethoden in der Analyse symmetrischer kryptografischer Algorithmen anzuwenden. Wir werden untersuchen, ob numerische Methoden einerseits erfolgreich zur Verbesserung existierender Methoden in der Kryptoanalyse von symmetrischen Algorithmen eingesetzt werden können und andererseits ob sie sich als neue eigenständige Methode für die Analyse von kryptografischen Algorithmen eignet. Dabei wollen wir diese Methoden in erste Linie auf Hash-Funktionen und Stromchiffren anwenden. Wir erwarten, dass die Anwendung von numerischen Lösungsmethoden zu neuen Erkenntnissen in der Struktur der untersuchten Algorithmen führt. Dies soll zur Definition neuer Designkriterien führen, welche neben den existierenden auch diese neue Art von Angriffen berücksichtigen.