Kryptographie

Aktuelles

(15.9.) Die Klausureinsicht findet statt am Di 20.9. von 14 bis 18 Uhr in U4-135.

(8.9.) Die Nachklausur findet statt am Mittwoch, 5.10.2022. Details siehe unten.

Inhalt

Diese Veranstaltung führt in die Grundlagen der Kryptographie ein:

Klassische Verschlüsselungsmethoden
Primzahltests
Zufallszahlen auf dem Computer
RSA, Diffie-Hellman, ElGamal, elliptische Kurven
Einwegfunktionen, Hashfunktionen

... und in die Anwendungen:

One-time pads, ECC
Signaturen, Commitment
Multiparty-Protokolle
Bitcoin, Blockchain

Siehe auch die ekVV-Seite

Organisatorisches

Vorlesung: Mo 16-18 ab 4.4. in H12
Tutorien: Sie suchen sich einfach einen der drei Termine aus und schicken Ihre Abgaben an den entsprechenden Tutor. Abgaben möglich einzeln, oder in Zweier- oder Dreiergruppen.
- Tutor Jan-Philipp Brünger, Fr 14-16 in U2-205. Start 22.4.
- Tutor Tim Lakämper, Di 16-18 in V2-213. Start 19.4.
- Tutor Simon Hahm, Mi 8-10 in V2-200. Start 20.4.
Klausur: 25.7. um 11 Uhr in H4.
- Dauer 90 Minuten.
- Hilfsmittel: nicht programmierbarer Taschenrechner, Stift. (Papier wird von uns gestellt.)
Nachklausur: am Dienstag, den 5.10. um 11:00 in H12 (keine Anmeldung nötig)
- Dauer 90 Minuten.
- Hilfsmittel: nicht programmierbarer Taschenrechner, Stift. (Papier wird von uns gestellt.)
Anrechnung: 5 Leistungspunkte durch Erreichen von 50% der Punkte in den Übungen und Bestehen der Klausur.
- NWI Bachelor: strukturierte Ergänzung
- BIG Bachelor: Wahlpflicht Bioinformatik (benotet oder unbenotet), oder strukturierte Ergänzung
- KOI Bachelor: Wahlpflicht Intelligente Systeme, oder strukturierte Ergänzung
- Informatik Bachelor: Wahlpflicht Informatik, oder strukturierte Ergänzung
- NWI Master: Grundlagen Ergänzung
- BIG Master: Grundlagen Ergänzung
- ISY Master: Grundlagen Ergänzung

Skript:

Das Skript enthält den kompletten Inhalt der Vorlesung. Es enthält gewiss noch kleinere Fehler. Für entsprechende Hinweise bin ich dankbar.

Videos:

Die Videos der letzten Jahre sind hier zu finden. Die decken auch diese Vorlesung ab; das Thema AES (Videos 11 und 12) werden wir dieses Jahr aber nicht behandeln.

Übungsblätter:

...werden hier wöchentlich jeweils am Mittwoch bereitgestellt. Bearbeitungszeit eine Woche. Daten zur Abgabe auf den Übungsblättern. Programmcode muss in ausführbarer oder kopierbarer Form abgegeben werden (ipynb, py, txt, pdf) und nicht als Foto oder Bildschirmfoto etc. Die Dateien sollten als Namen haben techfakaccount-bn.xxx, also z.B. dfrettloeh-bl2.pdf, oder dfrettloeh+mnebel-bl2.ipynb.
Abgaben einzeln oder in Zweier- oder Dreiergruppen. Es muss sich aber jeder mit allen Aufgaben befassen, sonst lernt man ja nicht genug, um die Prüfung zu bestehen.

Die beste Klausurvorbereitung ist das Beschäftigen mit den Übungsaufgaben. Dazu eher geeignet sind die Aufgaben 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10(a), 11 (a nur für Z₁₁), 12(a), 15(a für N=15 statt 143 bzw 341), 16 (für N=15 statt 185), 17(a), 18, 21, 22(a), 23, 26, 27(a), 28(a), 30, 31, 33, 34 (b), 38, 39, 41.
Sehen Sie sich gerne auch die Aufgabenliste zur Klausurvorbereitung von Kryptographie 2019 an (unter "Übungsblätter"). (Keine Garantie auf Vollständigkeit.)

(4.4.)	Blatt 1
(11.4.)	Blatt 2
(25.4.)	Blatt 3
(2.5.)	Blatt 4
(9.5.)	Blatt 5
(16.5.)	Blatt 6
(23.5.)	Blatt 7
(30.5.)	Blatt 8
(13.6.)	Blatt 9
(20.6.)	Blatt 10
(27.6.)	Blatt 11 (letztes Blatt)

Software

Wir nutzen diese Vorlesung, um sagemath vorzustellen. Das ist ein freies, umfangreiches und mächtiges Computeralgebrasystem. Mehr dazu auf Übungsblatt 1. Eine sehr hilfreiche Übersicht zu sagemath und Kryptographie findet sich hier.

Das Programm Cryptography von Scott Balchin zum Herumspielen mit elliptischen Kurven über F_p. Sorry, nur für Mac OS, und ohne jede Garantie. Es gibt hier ein schönes Online-Werkzeug, dass ähnliche Dinge kann.

Literatur

Es gibt sehr viele schlechte Bücher und Links zu dem Thema. Daher hier die guten (von oben nach unten: von theoretisch bis praktisch):

Johannes Buchmann: Einführung in die Kryptographie. (Kompakt, deckt viele der hier behandelten Themen sehr gut ab.)
Christof Paar: Kryptographie verständlich (Kompakt, deckt viele der hier behandelten Themen sehr gut ab.)
Joachim von zur Gathen: CryptoSchool. (Sehr umfassend, und ein sehr schönes Buch; meine Hauptquelle zur Vorlesung)
Bruce Schneier: Angewandte Kryptographie. (Der Klassiker, umfasst Theorie und Anwendung in epischer Breite und Tiefe)
Klaus Schmeh: Kryptografie: Verfahren, Protokolle, Infrastrukturen. (Umfassend für Theorie und Praxis, der Versuch, den Klassiker von Schneier zu ersetzen bzw. zu aktualisieren)
Douglas R. Stinson: Cryptography - Theory and Practice.
Burnett, Paine: Kryptographie

(schlägt den Bogen zur Anwendung: konkrete Implementierung mit Quellcode, sichere Schlüssellängen, Rechenzeiten,... ist daher eher komplementär zur Vorlesung)

Gute Artikel zu ausgesuchten Themen:

Joshua Holden: A good hash function is hard to find, and vice versa. Ein kleiner, sehr informativer Text zu Hashfunktionen.
Oleg Mazonka: Blockchain: Simple Explanation. Das Wichtigste und Wesentlichste zu Blockchain, ohne Bullshit.
Satoshi Nakamoto: Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. Der Originalartikel zu Bitcoin.

Zuletzt geändert am 15.9.2022 Dirk Frettlöh