Chosen-Plaintext-Attacke

Chosen-Plaintext-Attacke

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Was ist eine Chosen-Plaintext-Attacke?

Eine Chosen-Plaintext-Attacke ist ein Angriffsmodell f├╝r die Kryptoanalyse, bei dem davon ausgegangen wird, dass der Angreifer die Geheimtexte f├╝r beliebige Klartexte erhalten kann.

Ziel

Ziel des Angriffs ist es, Informationen zu erhalten, die die Sicherheit des Verschl├╝sselungsschemas verringern.

Modern Chiffren zielen auf semantische Sicherheit ab, die auch als Chiffretext-Ununterscheidbarkeit bei Angriffen mit Chosen-Plaintext (zu deutsch: gew├Ąhlter Klartext) bezeichnet werden und sind daher, sofern sie korrekt implementiert sind, grunds├Ątzlich unangemessen gegen├╝ber Angriffen durch “gew├Ąhlten Klartext”.

Was passiert bei Chosen-Plaintext-Attacke

Bei einer Chosen-Plaintext-Attacke kann der Gegner (m├Âglicherweise adaptiv) nach den Geheimtexten beliebiger Klartextnachrichten fragen. Dies wird formalisiert, indem der Widersacher mit einem Orakel f├╝r die Verschl├╝sselung interagieren kann, das als Black Box betrachtet wird. Das Ziel des Angreifers ist es, den geheimen Verschl├╝sselungs-Schl├╝ssel ganz oder teilweise zu enth├╝llen.

In der Praxis mag es unm├Âglich erscheinen, dass ein Angreifer Geheimtexte f├╝r bestimmte Klartexte erhalten kann. Modern Kryptographie ist jedoch in Software oder Hardware implementiert und wird f├╝r eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. In vielen F├Ąllen ist ein Angriff mit gew├Ąhltem Klartext oft┬á realisierbar. Die Chosen-Plaintext-Attacke wird im Zusammenhang mit der Verschl├╝sselung mit ├Âffentlichen Schl├╝sseln extrem wichtig, da die Verschl├╝sselung ├Âffentlich ist und Angreifer jeden beliebigen Klartext encodieren k├Ânnen.

Verschiedene Formen

Es gibt zwei Arten von Angriffen, die durch einen Klartext gew├Ąhlt werden:

Batch Chosen-Plaintext-Attacke, bei dem der Gegner alle Klartexte ausw├Ąhlt, bevor er die entsprechenden Geheimtexte sieht. Dies ist oft die Bedeutung, die mit einer Chosen-Plaintext-Attacke beabsichtigt ist, wenn diese nicht qualifiziert ist.
Adaptive Selected-Plaintext-Attacke (CPA2), bei dem der Angreifer die Geheimtexte zus├Ątzlicher Klartexte anfordern kann, nachdem er die Geheimtexte f├╝r einige Klartexte gesehen hat.

Allgemeine Angriffsmethode

Eine allgemeine Chosen-Plaintext-Attacke wird wie folgt ausgef├╝hrt:

    1. Der Angreifer kann Klartexte n ausw├Ąhlen (dieser Parameter n ist als Teil des Angriffsmodells angegeben, er kann allerdings eingeschr├Ąnkt sein).
    2. Der Angreifer sendet diese Klartexte n dann an das Verschl├╝sselungsorakel. Das Verschl├╝sselungsorakel verschl├╝sselt dann die Klartexte des Angreifers und sendet sie wieder zur├╝ck.
    3. Der Angreifer erh├Ąlt vom Orakel die Geheimtexte n zur├╝ck, so dass der Angreifer wei├č, welcher Geheimtext jedem Klartext entspricht.
    4. Basierend auf den Klartext-Geheimtext-Paaren kann der Angreifer versuchen, den Schl├╝ssel zu extrahieren, mit dem das Orakel die Klartexte codiert. Da der Angreifer bei der Art von Angriff den Klartext nach seinen Bed├╝rfnissen erstellen kann, kann die Komplexit├Ąt des Angriffs reduziert werden.

Betrachtung der nachfolgenden Erweiterung der obigen Situation (nach dem letzten Schritt)

    5. Der Angreifer gibt zwei Klartexte m0 und m1 aus.
    6. Ein Bit b wird zuf├Ąllig ausgew├Ąhlt.
    7. Der Angreifer erh├Ąlt die Verschl├╝sselung von mb und versucht zu “erraten”, welchen Klartext er empfangen hat und gibt ein Bit aus.

Eine Chiffre verf├╝gt ├╝ber ununterscheidbare Verschl├╝sselungen unter einer Chosen-Plaintext-Attacke, wenn der Angreifer nach dem Ausf├╝hren des obigen Experiments mit n=1 nicht richtig einsch├Ątzen kann (b=b) und die Wahrscheinlichkeit nicht vernachl├Ąssigbar besser als 1/2 ist.

In der Praxis

Im Zweiten Weltkrieg entdeckten Kryptoanalytiker der US-Navy, dass Japan vorhatte, einen als “AF” bezeichneten Ort anzugreifen. Die glaubten, dass “AF” Midway Island sein k├Ânnte, weil andere Orte auf den Hawaii-Inseln Codew├Ârter hatten, die mit “A” begannen. Um ihre Hypothese zu beweisen, dass “AF” mit Midway Island ├╝bereinstimmte, baten sie die US-Streitkr├Ąfte in Midway, eine Klartextnachricht ├╝ber geringe Vorr├Ąte zu senden. Die Japaner fangen die Nachricht ab und meldeten ihren Vorgesetzten sofort, dass “AF” zu wenig Wasser hatte, was die Hypothese der Marine best├Ątigte und ihnen erlaubte, ihre Kr├Ąfte zu positionieren, um die Schlacht zu gewinnen.


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