Lehrangebote Angewandte Kryptographie

Lehrangebote Angewandte Kryptographie

Sommersemester 2020


Vorlesung: 20-00-1051-vl Beweisbare Sicherheit


Lehrinhalte:

In dieser Vorlesung wird gezeigt, wie man Sicherheitseigenschaften von kryptografischen Protokollen formal beweisen kann. Dabei konzentrieren wir uns auf starke Sicherheitsgarantien und realistische Angreifermodelle und lernen verschiedene Beweistechniken kennen. Die erlernten Techniken werden wir auf teils real eingesetzte Verschlüsselungsverfahren anwenden und so eine gute Vorstellung von deren Sicherheitseigenschaften erhalten.

  • Einführung beweisbare Sicherheit
    • Definition von Sicherheit
    • Einführung Sicherheitsparameter und PPT Angreifer
    • Der Begriff der Reduktion
    • Kryptographische Annahmen (OWF, Faktorisieren, diskrete Logarithmen, etc.)
    • Einführung Informationstheorie
  • Symmetrische Verschlüsselung
    • Informationstheoretisch sichere Verschlüsselung
    • Komplexitätstheoretische Verschlüsselung
    • OWF impliziert PRG
    • PRG impliziert Verschlüsselung
  • Asymmetrische Verschlüsselung
    • IND-CPA Sicherheit und das ElGamal Verschlüsselungsverfahren
    • Beweis durch Reduktion: ElGamal ist IND-CPA-sicher unter der Decisional Diffie-Hellman Annahme (DDH)
    • Das Verfahren von Naor und Yung
    • Das Verfahren von Cramer und Shoup
  • Erweiterte Sicherheitseigenschaften von Verschlüsselung
    • Sicherheit unter Seitenkanalangriffen
    • Das Random Oracle Model
    • Simulationsbasierte Sicherheit
    • Das Universal Composability Framework

Voraussetzungen: Empfohlen, aber nicht notwendig: „Einführung in die Kryptographie“



Seminar: 20-00-1088-se Seitenkanalresistente Kryptographie


Lehrinhalte:

Traditionell sind kryptografische Verfahren sicher gegen sogenannte Black-Box-Angriffe. Bei einem Black-Box Angriff nutzt der Angreifer Schwachstellen des kryptographischen Algorithmus aus, um die Sicherheit des Systems zu brechen. Bei praktischen Implementierung der kryptographischen Verfahren sind sogenannte Seitenkanalangriffe eine weitere kritische Sicherheitsbedrohung. Unzählige Beispiele zeigen, dass fast alle heute verwendeten Geräte von Seitenkanalangriffen betroffen sind. Als Paul C. Kocher Ende der neunziger Jahre zeigte, dass die Sicherheit von Smartcards mithilfe von Timing- oder Power-Analyse-Angriffen gebrochen werden kann, wurden zahlreiche weitere Seitenkanalangriffe entdeckt. Vor kurzem haben Beispiele wie Foreshadow gezeigt, dass selbst komplexe Computersysteme anfällig für Seitenkanalangriffe sind.

„Leakage Resilient Cryptography“ ist ein Forschungsbereich der Kryptographie, der diese praktischen Angriffe formalisiert, um formale Methoden zum Nachweis der Sicherheit gegen Seitenkanalangriffe zu verwenden. Insbesondere definiert es neue Sicherheitsmodelle, sogenannte Leakage-Modelle, die Seitenkanalangriffe in die klassischen Sicherheitsmodelle einbeziehen, und entwirft kryptografische Verfahren, die in ihnen nachweislich sicher sind.

Voraussetzungen: Das Seminar richtet sich an Master-Studenten. Grundvorlesung IT-Sicherheit oder Grundkenntnisse in Kryptographie werden empfohlen



Practicum: 20-00-1031-pr Blockchain Praktikum


Lehrinhalte:

Diese Veranstaltung richtet sich an Studierende, die die Vorlesung Cryptocurrencies besucht haben und einige Aspekte dieses Themenkomplexes eingehender verstehen und untersuchen wollen. Sie bietet eine Plattform, um neuartige Anwendungen basierend auf Blockchain Technologie auf ihre Umsetzbarkeit und Sinnhaftigkeit zu überprüfen.

Komplexe kryptografische Systeme und Bausteine aus der Vorlesung Cryptocurrencies sollen dabei in Teamarbeit verstanden und in einem dezentralen System implementiert werden. Dabei wird die eigenständige Konzeption eines Projektes gefordert, was im Verlauf der Veranstaltung von den Studierenden geplant und umgesetzt werden soll.

Die Studierenden erhalten dabei erste Erfahrungen mit der Umsetzung eines komplexeren Entwicklungsprojektes.


Voraussetzungen: Dieser Kurs richtet sich an Studenten, die die Vorlesung Cryptocurrencies mit guten Noten abgeschlossen haben. Weiterhin sollten Programmierkenntnisse und ein Interesse an den Themen der Vorlesung vorhanden sein.

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