Die Finalisten für denDie Finalisten für den

AAdvanced dvanced EEncryption ncryption

SStandardtandard

Herbert FrohnerSebastian Hegenbart

Joachim Kerschbaumer

EinführungEinführung

- Von US-Regierung genehmigter Verschlüsselungsstandard

- Exportbeschränkungen für Verschlüsselungsalgorithmen

- Wettbewerb von NIST ausgerufen

- Nachfolger von DES (Data Encryption Standard)

Was ist AES ?

EinführungEinführung

- DES seit 1973 Standard

- Zu kurze DES Schlüssellänge (Brute-Force)

- Diverse Schwachstellen von DES

- 3DES zu langsam

Warum AES ?

EinführungEinführung

- Kryptoanalyse

- Blockcipher

- Runden (Feistel-Netzwerke)

- S-Boxen

Wichtige Begriffe :

EinführungEinführung

NIST Ausschreibung für AES:

- Kosten

- Lizenzkosten

- Implementierungskosten ( Effizienz )

- Flexibilität

- Implementierbar auf div. Platformen bzw. Hardware

- Sicherheit

- wichtigster Aspekt

EinführungEinführung

Minimale Anforderungen an AES:

- Symmetrischer Verschlüsselungsalgorithmus

- Blockcipher

- Schlüssel-Block Kombinationen von

- 128-128 Bit

- 192-128 Bit

- 256-128 Bit

KandidatenKandidaten

- Anfänglich 15 Kandidaten

- 5 Finalisten

- Rijndael

- Twofish

- Serpent

- MARS

- RC6

Bewerber:

KandidatenKandidaten

Rijndael:

- Joan Daemen & Vincent Rijmen

- Flexibler Algorithmus ( diverse Platformen )

- Variable Schlüssellängen und Rundenzahlen

- Hohe Performance und Sicherheit

KandidatenKandidaten

Twofish:

- Bruce Schneier et al.

- Effizient in Hardware implementierbar

- Variable Schlüssellängen

- Hohe Performance und Sicherheit

- Erschwerte Kryptoanalyse durch hohe Komplexität

KandidatenKandidaten

Serpent:

- Ross Anderson, Eli Biham, Lars Knudsen

- Sicherster Algorithmus

- Langsamster/Kostenintensivster Algorithmus

KandidatenKandidaten

MARS:

- IBM

- Variable Schlüssellänge

- Einfache Kryptoanalyse

- Kostenaufwendige Hardwareimplementation

KandidatenKandidaten

RC6:

- RSA ( Ron Rivest et al. )

- Einfachster und elegantester Algorithmus

- Unterschiedliche Performancewerte

- Modifizierter RC5

SicherheitSicherheit

Attacken gegen AES Kandidaten:

- Keine bekannten Attacken gegen Finalisten

- Attacken gegen Reduced-Round Versionen

- Reduced-Round Version != Original Algorithmus

- Angriffe noch theoretischer Natur

SicherheitSicherheit

Vergleich Gesamtrunden vs. Unsichere Runden:

EffizienzEffizienz

Kostenaufwendige Operationen:

- Verschlüsselung

- Entschlüsselung

- Key-Setup

EffizienzEffizienz

Effizienz:

- Software

- High-End Systeme

- Low-End Systeme (Embedded)

- Smartcards

- Hardware

EffizienzEffizienz

High-End Systeme:

EffizienzEffizienz

Low-End Systeme:

EffizienzEffizienz

Smartcards:

- 8-bit CPU

- Üblicherweise zwischen 128 und 512 byte RAM

- Benötigter RAM ausschlaggebend

EffizienzEffizienz

Smartcards:

EffizienzEffizienz

Smartcard-Vergleich:

- MARS- Benötigt viel Speicher (3-KB ROM)

- Benötigt viel RAM ( 200-byte )

- Schlechte Performance durch Multiplikationen

- RC6- Kleine Code Größe

- Benötigt viel RAM ( 210-byte )

- Schlechte Performance durch Multiplikationen

EffizienzEffizienz

Smartcard-Vergleich:

- Rijndael- Weniger als 1-KB ROM

- Benötigt nur 52-byte RAM

- Schlechtere Performance bei Entschlüsselung

- Serpent- Weniger als 1-KB ROM

- Benötigt ca. 50-byte RAM

- Twofish- Benötigt 60-byte RAM

- Sehr schnell sowohl bei Ver-/Entschlüsselung

EffizienzEffizienz

- MARS- Aufwendige Operationen

- Viel Speicher für S-Boxen (2-KB)

- 70 000 Zellen

- RC6- Aufwendige Operationen

- Viele Tradeoffs (flexibel)

- Rijndael- 4KB S-Boxen für voll parallele Implementation

- Entschlüsselung verdoppelt die Chipgröße

- Langsamere Subkey Generierung bei Entschlüsselung

Hardware-Vergleich:

EffizienzEffizienz

Hardware-Vergleich:

- Serpent- 2-KB S-Boxen für voll parallele Version

- Entschlüsselung verdoppelt die Chipgröße

- Kein overhead für Subkey Generierung

-Twofish- Viele Tradeoffs

- Kein overhead für Subkey Generierung

- Effizient auf High Speed & Low Gate Implementierungen

- 20 000 Zellen

AbstimmungAbstimmung

Ergebnis des Wettbewerbs:

1. Rijndael

2. Serpent

3. Twofish

4. RC6

5. MARS

GewinnerGewinner

Gründe für Rijndael als AES:

Beste Kombination aus :

- Sicherheit

- Effizienz

- Flexibilität

- Einfache Implementation

- Einfache Kryptoanalyse

……

Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre AufmerksamkeitAufmerksamkeit !!

ReferenzenReferenzen

• NIST

• Offizielle Papers der jeweiligen Entwickler