Kryptographische Hashfunktion

Vorlesung

Dozent: Prof. Dr. Stefan Lucks

Kryptographische Hashfunktionen sind einerseits ungewöhnliche kryptographische Algorithmen, andererseits aber auch die Last- oder Arbeitstiere in vielen Anwendungen: Ungewöhnlich sind sie insofern, als sie (im Gegensatz beispielsweise zu Verschlüsselungs- oder Signaturalgorithmen) keinen Schlüssel nutzen. Als Arbeitstiere treten die Hashfunktionen vielfach in kryptographischen Protokollen auf, wenn es darum geht, einen kurzen „Fingerabdruck" von längeren Daten zu nehmen.

Ab 2004 hat es sich herausgestellt, dass die in der Praxis verwendeten kryptographischen Hashfunktionen - insbesondere die verbreiteten Hashfunktionen MD5 und SHA-1 unsicher sind. Nur die in der Praxis noch selten verwendete SHA-2 Familie von Hashfunktionen wurde noch nicht gebrochen, ist aber strukturell sehr ähnlich zu SHA-1. Deshalb hat das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) einen Wettbewerb ausgeschrieben, um einen neuen SHA-3 Standard für Hashfunktionen zu finden. Von 64 eingereichten Hashfunktionen wurden im Dezember 2008 51 als "First Round Candidates" bestätigt, darunter zwei Hashfunktionen, die an der Bauhaus-Universität entwickelt wurden.

Der erste Teil der Vorlesung bietet eine Einführung in kryptographische Hashfunktionen und deren Anwendung in der Praxis. Im zweiten Teil werden tatsächliche Angriffe und deren Auswirkungen in der Praxis demonstriert und Ansätze für die Entwicklung neuerer und (hoffentlich) besserer Hashfunktionen erläutert. Im dritten Teil wird auf den aktuellen Stand des SHA-3 Wettbewerbes eingegangen.

Das Ziel der Vorlesung besteht darin, Studierende in ein spannendes und hochaktuelles Forschungsteilgebiet der Kryptographie einzuführen.

Termine:

Vorlesung: Donnerstags von 11:00 Uhr - 12:30 Uhr in der Karl-Haußknecht-Straße 7 - Hörsaal (IT-AP) ab dem 15.10.2009

(Am 14. Januar fällt die Vorlesung aus.)

Übung: Dienstag (immer ungerade Woche) von 09:15 Uhr bis 10:45 Uhr in der Bauhausstraße 11,  Seminarraum 013 ab den 20.10.2009

Sondertermine:

Montag, 21. Dezember, ab 11:00 - 14:00 Uhr (Vorlesung und Übung) HS HK7

Donnerstag, 7. Januar 2010, 15:15 Uhr - 16:45 Uhr, HS HK7 (muss leider ausfallen -- der Termin um 11:00-12:30 findet aber wie geplant statt). 

 Folien:

• Orgaanisatorisches
• Kapitel 1: Einleitung
• Kapitel 2: Zahlentheorie-basierte Hashfunktionen
• Kapitel 3: Die Hashfunktion MD4, Angriffe auf MD4 und Verwandte Hashfunktionen
• Kapitel 4: Effiziente Angriffe auf zufällige Hashfunktionen
• Kapitel 5: Blockchiffrenbasierte Hashfunktionen
• Kapitel 6: Slide-Attacks
  
• weitere Literatur zu Kapitel 6: The Grindahl Hash Functions, Slide Attacks on a Class of Hash Functions
• Kapitel 7: Zufallsorakel
• Kapitel 8: Multi-Kollisionen
  
• Kapitel 9: Effiziente Algorithmen für 3-Kollisionen

Weitere Informationen:

Klausurzulassung:

keine 2 aufeinander folgenden Übungsblätter mit weniger als 50% der zu erreichenden Punkte

Beispiel: Blatt 1 hat eine Gesamtpunktzahl von 20 Punkten. Blatt 2 hat eine Gesamtpunktzahl von 10 Punkten Zulassung zur Klausur erfolgt, wenn ein Student entweder 50% der Punkte im ersten oder im zweiten Blatt erreicht hat. Diese Rechnung wird auf jedes in diesem Semester behandelte Übungsblatt angewende:

• Student A: hat in ersten Blatt 7 Punkte und im zweiten 9 Punkte. Damit hat er in Blatt 2 mindestens 50% der Punkte erreicht und ist für die Klausur zugelassen.
• Student B: hat 9 Punkte auf dem ersten Blatt und 3 auf dem zweiten. Damit hat er in keinem der beiden Blätter mindestens 50% erreicht und ist für die Klausur nicht zugelassen.

Prüfung Kryptographische Hashfunktion am Donnerstag den 1. April 2010

Anmeldungen bis Dienstag den 30.03.2010 in Raum 218 oder an maria-theresa.rapp(at)uni-weimar.de

Die Prüfung beginnt 1. April 2010 ab 11:00 Uhr in der Bauhausstraße 11, Raum 220. Die individuelle Prüfungszeit wird bei Anmeldung bekannt gegeben.

Es wird einen zweiten Prüfungstermin zum Ende der Vorlesungszeit im Sommersemester geben.

Bonus:

•  2/3 aller Punkte der Übungsblätter oder
•  oder 50% der Punkte in jedem Übungsblatt