Cryptography Reference
In-Depth Information
Nach Sicherheit und Schnelligkeit ist meist der Ressourcenverbrauch das
nächste Thema für den Chiffren-Designer. Soll ein Verfahren in vergleichsweise
leistungsschwacher Hardware zur Anwendung kommen, dann sollte der Pro-
grammcode nicht allzu viel Platz wegnehmen, und der Bedarf an Arbeitsspeicher
sollte so gering wie möglich sein. Kommt die Stromversorgung von einer Batterie,
dann ist außerdem ein niedriger Energieverbrauch von Bedeutung.
7.2.1
Einfache Operationen
Kryptografie-Einsteiger neigen oft zur Vermutung, ein Verschlüsselungsverfahren
müsse aus hochkomplexen mathematischen Funktionen zusammengesetzt sein.
In Wirklichkeit ist jedoch das genaue Gegenteil der Fall. Die Entwickler des DES
haben es vorgemacht: Der DES setzt sich aus drei der einfachsten Bit-Operatio-
nen zusammen, die denkbar sind - aus der Exklusiv-oder-Verknüpfung, der Sub-
stitution und der Permutation. Bei den weiteren symmetrischen Verschlüsselungs-
verfahren, die Sie in diesem Buch kennenlernen werden, verhält es sich kaum
anders. Auch diese nutzen die drei genannten Operationen ausgiebig, wobei teil-
weise noch einige weitere - ebenfalls wenig komplexe - Bit-Funktionen dazu-
kommen. Die folgende Tabelle nennt die wichtigsten Operationen dieser Art:
Zeichen
Name
Beispiel
⊕
exklusives Oder
1110
⊕
1011=0101
+
Addition
1110+1011=1001
-
Subtraktion
1110-1011=0011
<<
Linksverschiebung
1110<<2=1000
<<<
Linksrotation
1110<<<2=1011
>>
Rechtsverschiebung
1110>>2=0011
>>>
Rechtsrotation
1110>>>2=1011
∨
Oder
1110
∨
1011=1111
∧
Und
1110
∧
1011=1010
||
Konkatenation
1110
||
1011=11101011
Die Vorliebe für einfache Operationen beim Chiffren-Design ist einerseits ein
Zugeständnis an die geforderte Schnelligkeit. Durch das geschickte Aneinander-
reihen einfacher Bit-Operationen lässt sich erfahrungsgemäß mehr Sicherheit pro
Taktzyklus erzeugen als mit Logarithmen, trigonometrischen Funktionen oder
anderen mathematischen Raffinessen. Der Verzicht auf komplexe Bit-Manipula-
tionen dient andererseits aber auch der Übersichtlichkeit. Substitutionen, Permu-
tationen und die Exklusiv-oder-Verknüpfung sind gut untersucht und lassen Mal-
lory bei geeignetem Einsatz kaum Schlupflöcher.