Kryptographie auf hardwarebasierten Plattformen

NUMMER:	212019
KÜRZEL:	KaH
MODULBEAUFTRAGTE:R:	M. SC. Jan Richter-Brockmann
DOZENT:IN:	Prof. Dr.-Ing. Tim Güneysu, B. Sc. Johannes Mono, M. Sc. Jan Richter-Brockmann
FAKULTÄT:	Fakultät für Informatik
SPRACHE:	Deutsch
SWS:	4 SWS
CREDITS:	5 CP
ANGEBOTEN IM:	jedes Wintersemester

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Hier entlang.

VERANSTALTUNGSART

Mood­le, rech­ner­ba­sier­te Präsentation

AKTUELLE TERMINE

siehe Vorlesungsverzeichnis

PRÜFUNGEN

FORM:	schriftlich
TERMIN:	Siehe Prüfungsamt.

LERNFORM

Vor­le­sung und Übun­gen

LERNZIELE

Die Stu­die­ren­den er­ler­nen die Kon­zep­te der pro­blem­ori­en­tier­ten Hard­ware­ent­wick­lung mit abs­trak­ten Hard­ware­be­schrei­bungs­spra­chen (VHDL) sowie die Si­mu­la­ti­on von Hard­ware­ent­wick­lun­gen auf re­kon­fi­gu­rier­ba­ren Platt­for­men. Sie be­herr­schen (a) Stan­dard- und (b) Op­ti­mie­rungs­tech­ni­ken für kryp­to­gra­phi­sche Sys­te­me auf Hard­ware­e­be­ne und kön­nen (c) voll­stän­di­ge Im­ple­men­tie­run­gen von sym­me­tri­schen und asym­me­tri­schen Krypto­sys­te­men auf mo­der­nen FP­GA-Platt­for­men rea­li­sie­ren.

INHALT

Kryp­to­gra­phi­sche Sys­te­me stel­len auf­grund ihrer Kom­ple­xi­tät ins­be­son­de­re an klei­ne Pro­zes­so­ren und ein­ge­bet­te­te Sys­te­me hohe An­for­de­run­gen. In Kom­bi­na­ti­on mit dem An­spruch von hohem Da­ten­durch­satz bei ge­rings­ten Hard­ware­kos­ten er­ge­ben sich hier für den Ent­wick­ler grund­le­gen­de Pro­ble­me, die in die­ser Vor­le­sung be­leuch­tet wer­den sol­len.

Die Vor­le­sung be­han­delt die in­ter­es­san­tes­ten As­pek­te, wie man ak­tu­el­le kryp­to­gra­phi­sche Ver­fah­ren auf pra­xis­na­hen Hard­ware­sys­te­men im­ple­men­tiert. Dabei wer­den Krypto­sys­te­me wie die Block­chiff­re AES, die Hash­funk­tio­nen SHA-1 sowie asym­me­tri­sche Sys­te­me RSA und ECC be­han­delt. Wei­ter­hin wer­den auch spe­zi­el­le Hard­ware­an­for­de­run­gen wie bei­spiels­wei­se der Er­zeu­gung ech­ten Zu­falls (TRNG) sowie der Ein­satz von Phy­si­cal­ly Un­clonable Func­tions (PUF) be­spro­chen.

Die ef­fi­zi­en­te Im­ple­men­tie­rung die­ser Krypto­sys­te­me, ins­be­son­de­re in Bezug auf die Op­ti­mie­rung für Hoch­ge­schwin­dig­keit, wird auf mo­der­nen FPGAs be­spro­chen und in prak­ti­schen Übun­gen mit Hilfe der Hard­ware­be­schrei­bungs­spra­che VHDL um­ge­setzt.

Vor­le­sungs­be­glei­tend wird ein Mood­le-Kurs an­ge­bo­ten, der zu­sätz­li­che In­hal­te sowie die prak­ti­schen Übun­gen be­reit­hält.

VORAUSSETZUNGEN CREDITS

Bestandene Modulabschlussprüfung

EMPFOHLENE VORKENNTNISSE

Die Vor­le­sung baut auf Grund­la­gen­stoff der fol­gen­den Vor­le­sun­gen auf:

1. Grund­la­gen der Kryp­to­gra­phie und Da­ten­si­cher­heit
2. Ba­sis­wis­sen Di­git­al­tech­nik

LITERATUR

Ro­d­ri­guez-Hen­ri­quez F., Saqib, N.A., Diaz­Pe­rez A., Koc, C.K.: Cryp­to­gra­phic Al­go­rith­ms on Re­con­fi­gura­ble Hard­ware, Sprin­ger Ver­lag, ISBN: 0-387-33883-7

Wei­te­re Li­te­ra­tur ist im Skript zur Vor­le­sung (Vor­ver­si­on) an­ge­ge­ben, wel­ches über das Black­board ver­füg­bar ist.