Mathematische Methoden der Kryptoanalyse by Franz-Peter Heider

By Franz-Peter Heider

Die rasante Entwicklung der Kornrnunikationstechnologien im letzten Jahrzehnt hat den weltweiten Austausch von Daten zu privaten und kommerziellen Zwecken ermoglicht. Vor allem durch Ubertragung in offentlich zuganglichen Netzen sind delicate Daten und Nachrichten vielfaltigen Gefahren ausgesetzt. Dies gilt sowohl fur Nachrichten, die zwischen Kornmunikations partnern ausgetauscht werden, als auch fur Daten, die in Daten banken und Rechnersystemen gespeichert oder verarbeitet werden. Prinzipiell sind alle derartigen Systeme physikalischen wie EDV-technischen Zugriffen ausgesetzt. Gefahrdungen bestehen z . B. in - moglichen Zugriffen auf Informationen durch unberechtigte Personen oder Systeme - Versuchen zur Herstellung unberechtigter Verbindungen - Modifikationen der Authentizitat, Integritat und Anordnung von Nachrichtenstromen - Wiedereinspielen authentischer Nachrichten -Versuchen zur Systemblockierung und dergleichen Der Ruf nach sicheren Datenschutztechniken ist zwar allent halben zu horen, Schwerpunkte der offentlichen Diskussion sind organi atorische und juristische Datensicherungsrnassnahrnen. Die meisten Datensicherheitsprobleme gestatten mathematische Losungen. Kryptographie ist ein Weg zu sicherer Kommunikation, zum Verbergen von Nachrichteninhalten und zur Gewahrleistung authentisierbaren Nachrichtenaustauschs. Ein weiteres schwieriges Problern taucht auf. Elektronische Kornmunikations systeme sind fur viele Benutzer entwickelt worden. Bei der gegenseitigen Kornmunikation unter Verwendung eines krypta graphischen platforms mussen zunachst unter den Teilnehmern Schlussel ausgetauscht werden. Ein Schlussel dient dazu, ein allgerneines Verschlusselungsverfahren zu spezialisieren. Denkt guy an die vielen Kunden einer financial institution und ferner daran, dass guy VI in einem method wie Btx auch noch mit anderen offentlichen Einrichtungen (Kaufhauser, Verwaltung, and so on. ) kommunizieren kann, so ist klar, welche enorme Anzahl von Schlusseln verteilt und verwaltet werden mu

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Lernziele Die Klarung einschlagiger G run d beg r i f feist notwendige Voraussetzung fur das Verstandnis einer jeden Abhandlung. Der Leser wird deshalb auch bei diesem Lehrbuch zunachst mit dem spezifisch begrifflichen Instrumentarium vertraut gemacht, das der Arbeit zu grunde gelegt werden soll. Dies erscheint insbesondere auch deshalb als wichtig, weil die benutzten Begriffe in Literatur und Praxis bisher keine eindeutige Abgrenzung erfahren haben.

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Um einer Analyse durch Vergleich der Häufigkeitsmuster zu widerstehen, muß das Alphabet notwendigerweise möglichst groß sein. B. beträgt 64 Bits. Er repräsentiert daher ein Alphabet von 2 6 4 Zeichen. (vgl. Kap. V zur näheren Beschreibung und Analyse). Für die Ver- und Entschlüsselungsfunktion wird ferner gefordert, daß jedes Bit des Ausgabeblocks von allen Bits des Eingabeblocks und des Schlüssels abhängt. Diese Eigenschaft widerspricht wesentlich derjenigen, die man bei fehlerkorri- 22 gierenden Codes für wünschenswert hält.

T:Wd,t+ A auf die (Ö+t)-te Komponente: (o=1, ... • ,d) von Wd,t nach dem folgenden Vorgang. (W)} eine Partition von W. Induktiv erhält man aus Satz 1 (iv) für d>2 die Formel Aus dem Stationaritäts-Axiom ST folgt, daß keine der in (1) vorkommenden Entropien und Aquivokationen von t abhängt. Deshalb wird der Index t ab jetzt in der Notation weggelassen! Nach Satz 1 (vi) gilt o~H(Xd 1(x 1 , •.. ,xd_ 1 ) )~H(Xd 1(x 2 ••. ,xd_ 1ll. Aus ST folgt aber H(Xdi(X 2 , ••• ,Xd_ 1 ))=H(Xd_ 1 1(X 1 , ••• ,Xd_ 2 )), so daß (H(Xdi(X 1 , ••• ,Xd_ 1 ))dciN eine monoton fallende Folge positiver reeller Zahlen ist, und als solche einen Grenzwert besitzt.

Jeder Teilnehmer A veröffentlicht nur sein Tupel (vA,nA)' alle anderen Daten hält er geheim. Will jemand A eine Nachricht übermitteln, so teilt er den Klartext in Blöcke k 1 , ••• ,kr auf, so daß jeweils ki

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