NOTES TO book "Geheime Botschaften" title: Geheime Botschaften author: Simon Singh kind: historical story pages: 445 chapters: 8 language: German publisher: dtv published in: Dec 2001 (6. edition) ISBN: 3-446-19873-3 comment: Really great book! summary: Once Caesar applied monoalphabetic substition, but nowadays computer calculate keys for hours... however, this was a difficult development Maria Stuart Steganographie (zB erster Buchstabe jeder Zeile) Kryptographie (Kryptographen und Kryptoanalytiker) Arten der Kryptographie ( Transposition [Anagramme, Zufallstausch] und Substitution [Alphabetentausch]) Skytale (andere Form der Transpositon) (Papier um Stab wickeln) Cäsar-Code (erste Substitution) Kryptographie allgemein (Schlüssel, Algorithmen, Codierung, ...) (auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Auguste_Kerckhoffs) monoalphabetische Substitution (Geheimtextalphabet besteht aus anderen Symbolen, etc.) ADFGVX-Verschlüsselung (Mischung Substitution und Transposition) Freimaurer-Chiffre base64 EDLS = equidistant letter sequences zB "Der Bibelcode" (1997) von Michael Drosnin zB "Moby Dick" al Kindi und die Häufigkeitsanalyse (auch Kritik: Buch "La Disparition") Beispiel für Häufigkeitsanalyse zeigen Renaissance und Wissenschaftler verschlüsseln ihre Werke Kryptographie erhält in diplomatischen Angelegenheiten Bedeutung Giovanni Soro (erste bekannte europäischer Kryptoanalytiker) Symbole stehen für Wörter, Füller und Falschschreiber -> auf Suche nach neuen Verschlüsselungsmethoden Definition "Code", "Chriffierung", "Verschlüsselung" * Codierung/Chriffierung besser? (Codierung->Häufigkeitsanalyse; Chriffre->begrenzte Schlüsselwörter, Codebuch schwer zu erstellen) Nomenklatoren (Mischung Chriffierung und Codierung; Kritik: Häufigkeitsanalyse greift) Playfair-Verschlüsselung Babington-Komplott (Verschwörer wollen Maria befreien; Nomenklatur angewandt) Beispiele für Codierung: Braille, Morse, ... Note: Manchmal besser nicht verschlüsseln und lieber diskret schreiben, weil Nachricht immer ien Dritter lesen könnte (Fall: Maria S.60) Tod Maria Stuarts macht klar, dass monoalphabet. Verschlüsselung entschlüsselt werden kann (Kryptoanalytiker gewonnen) Le Chiffre ind&eaigu;chiffrable gesucht Leon Battista Alberti empfiehlt Methode, wo zwischen Alphabeten gewechselt wird (polyalphabetisch) (entwickelt aber kein wirkliches System) Alberti -> Johannes Trithemius -> Giovanni Porta -> Blaise de Vigenèere Die ersten Schlüssel zur Entschlüsselung sind notwendig Vigenère ist anwendungstechnisch zu kompliziert (selten eingesetzt) homophone Verschlüsselung entwickelt sich (jeder Buchstabe erhält mehrere Vertreter; Häufigkeitsanalyse zwecklos) (zählt zu monoalpha.) Problem: deutsche Merkmale. Nach Q kommt U. Der Mann mit der eisernen Maske (maskierter Häftling in Pignerole; wird in der großen Chiffre erwähnt) (http://de.wikipedia.org/wiki/Der_Mann_mit_der_eisernen_Maske) Die große Chiffre (eine Zeichen für ein Bigramm) (Etienne Bazeries entschlüsselte) 17. Jahrhundert entwickeln sich schwarzen Kammern (berufliche Zusammenschlüsse von Kryptoanalytikern) (Korruption und Weitergabe von geheimen Informationen) -> monoalphabetische Verschlüssung endgültig geknackt -> Vigen&egarve;re wird zwangsweise eingesetzt An schnellerer Übertragung wird gearbeitet 1. Idee: 26 Kabel -> 1 Signal auf Kabel "A" = Nachricht "A" Technische Entwicklung... empfindliche Empfangsgeräte, die elektr. Signale in Kabeln empfangen konnten Wheatstone-Cooke-Verfahren: Nadel wird bei Signal abgelenkt 2. Idee: Samuel Morse entwickelt seine erste Telegrafenleitung; mit Morse-Code Ideen werden vor allem für Medien verwendet Telegrafie aber kryptografisches Problem Telegrafisten lesen auch Nachrichten! Verschlüsseln vor Versenden (Vigenère und MorseCode eingesetzt) Charles Babbage gegen Vigenère-Verschlüsselung große technologische Fortschritte (zB Tachometer, Sterblichkeitstabellen, Einheitspreise für Post, ...) von Babbage 1821 entwickelt er Maschine, die astronomische Berechnungen vornimmt (bisherige Tabellen enthielten schwerwiegende/fatale Fehler) ["Differenz-Maschine #1"] 1. Sucht in Code mehrfache Vorkommen von Buchstabenketten 2. Errechnet Zwischenräume zwischen den Ketten 3. sucht gemeinsamen Teiler = Länge des Schlüssels 4. Zerlegt die Nachricht in die Einzelalphabete 5. Wendet Häufigkeitsanalyse auf Einzelalphabete an 2:2 für Kryptoanalytiker Säulen der Sehnsucht (Zeitungsartikel) sehr viele (unsichere) Verschlüsselungen im Umlauf Nadelstich-Verschlüsselung (Steganographie) Große Leistung von Sir Arthur Conan Doyle mit "Die tanzenden Männchen" Auch Poe und andere hatten große Leistungen gemacht, aber Wunsch nach sicherer Verschlüsselung steigt, aber keine vorhanden :-/ S. 117 Beale-Verschlüsselung Buch-Verschlüsselung "Nach vielen erfolglosen Anstrengungen neigen Entschlüssler dazu den unverständlichen Rest mit einer Reihe fauler Ausreden wegzuerklären" S. 126 Suche nach neuen Verfahren Guglielmo Marconi erfindet 1984 Funkgerät (Reichweiten werden erweitert -> global) Trick: Signale werden im 45°-Winkel gegen Himmel gesandt Signale prallen auf Ionosphäre ab und werden an Erdoberfläche zurück reflektiert durch Multi-Hop (Mehrfachreflektion) unbegrenzte Reichweite Nachteil: Auch Feind kann auch empfangen -> Nachfrage nach guter Verschlüsselung (militär. motiviert) Interesse auch, woher Signale eigentlich kamen (nicht leicht feststellbar) Funkverkehrsanalyse: Infos über Sender sammeln, um verwendete Verschlüsselung besser erraten zu können Deutsche ADFGVX-Verschlüsselung: Wieso nicht "ABCDEF"-Verschlüsselung? Weil ADFGVX in Morse unverwechselbarer ist Mischung aus mono- und polyalphabetischen Algorithmen George Paivin knackt Verschlüsselung weitere ähnliche Verschlüsselung -> alle schwach Problemverlagerung in Verschlüsselung: früher: wenig Nachrichten, hohe Priorität & Preis wenig: viele Nachrichten, niedrige Priorität & Preis Auguste Kerckhoff: Abhandlung "La Cryptographie Militaire" definiert Grundsteine der modernen Verschlüsselung das wichtigste: keine security by obscurity Arthur Zimmermann - Komplott Kabel Amerika - Deutschland heimlich gekappt (keine Kommunikation möglich) Zimmermann-Telegramm abgefangen, entschlüsselt und veröffentlicht Idee: Länge Schlüssel = Länge Klartext: Problem1: Erstellen des Schlüssels Problem2: Übertragung des Schlüssels Idee: Zufallsschlüssel "One time pad" (einmaliger Schlüssel) Problem: Schlüsselerstellung - muss einmalig sein (zB Computertastatur: bevorzugt linke und rechte Seite der Tastatur verwendet - nicht mehr zufällig) Chiffrierscheibe Enigma Walzeneinstellung Streckbrett Verbesserungen für Veröffentlichung neue Kryptographen: ALT Altphilologen/Liguisten NEU Mathematiker/Naturwissenschaftler Bletchey Park Bletchey cillies Alan Turing Crib = Auszug aus Code, wo Klartext bekannt ist Entschlüsselung der Enigma wird offiziell bekannt Purple (japan. Dechiffriermaschine) Typex Sigaba Hieroglyphen Phonogramme / Ideogramme Linear B _________________ (Lesepause für 2-3 Monate) ___________________________ Colossus (programmierbarer Computer; nach Turing; von Ellis erfunden) Lorenz-Chiffre Unterschied mechanisch & elektronisch: 1. mechan. bautechnisch beschränkt 2. elektron. schneller 3. Computer arbeitet mit Bits ENIAC ASCII 1953 1. IBM-Computer 1957 FORTRAN 1. standardisierter Verschlüsselungsalgorithmus: Lucifer 1976 56-Bit-Lucifer = DES Whitfield Diffie befasst sich mit Problem der Schlüsselverteilung 1982 ARPA = Internet [ Diffie [ Alan Konheim [ Hellman Martin -> Kyptographen von IBM -> Entwickeln Idee mit dem Vorhängeschloss -> Problem der Reihenfolge (Reihenfolge der Vorgänge beim Entschlüsseln entscheidend) S. 311 "Narr" Modul-Arithmetik S. 320 asymmetrische Verschlüsselung RSA (ursprünglich ARS [alphabet. geordnet]) -> Roland Rivest -> Adi Shamir -> Leonard Adleman Faktorzerlegung Public-Key-Kryptographie -> Diffie -> Helman -> Merkle 1975 Stanforder Trio Clifford Cocks findet 1977 Einwegfunktion -> R, S & A erst vier Jahre später -> Cocks musste Arbeit aber geheim halten, weil er Angestellter der brit. Regierung ist Cocks macht RSA 1997 in einem Vortrag öffentlich (mit Erlaubnis der GCHQ) Ellis, Cocks & Williamson berühmt (aber Ellis bereits verstorben) Phil Zimmermann möchte RSA zugänglich machen und entwickelt Software Da Kriminelle jetzt sichere Verschlüsselung nutzen konnten, kritisierte man Sinnhaftigkeit der NSA & des FBI. Deshalb verhaftet man Zimmermann. In Amerika dürfen nach Gesetz nur schwache Schlüssel zur RSA-Verschlüsselung verwendet werden. In anderen Ländern großteils unbegrenzt. Stichwort Orwell und Privatsphäre Pretty Good Privacy (Abk. PGP; von Zimmermann) -> Mischung aus symm. und asymm. Verschlüsselung (um Software zu beschleunigen, weil asymm. alleine zu langsam wäre) -> asymm. zur Verschlüsselung des Schlüssels -> symm. zur Verschlüsselung der Nachricht siehe public_key.gif auch: private zur Verschlüsselung public zur Entschlüsselung -> ermöglicht Identifikation des Gegenübers (weil er im Besitz des private keys ist) PGPfone Vergleiche Situation mit Filmen: "Das Mercury-Puzzle" "Staatsfeind Nr. 1" Quantenphysik Thomas Young Schrödingers Katze Superpositionsprinzip (ODER) Vielweltendeutung -> Multiversum Doppelspaltexperiment Quantenrechner David Deutsch Berechne eine Zahl x, deren x^2 und x^3 Teil der Menge {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} sind und nur 1mal vorkommen; L = {69} Spin von Teilchen -> binär Quantenbits = Qubits Peter Shor 1994 Lov Grover 1996 -> entwickeln Entschlüsselungsprogramme für Quantenrechner (aber leider gab es noch keinen) fälschungssicheres Quantengeld 1989 1. quantentheoretisches Krypto-Experiment von IBM BB84-Protokoll Stichwort AES Frage: Sollte Staat Kryptographie unter Kontrolle halten? Frage: security by obscurity Geheime Kommunikation -> Steganographie (verstecken) -> Kryptographie (verschlüsseln) -> Transposition -> Substitution -> Codierung (Wörter ersetzen) -> Chriffierung (Buchstaben ersetzen)