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Das Mini-Verfahren der Robotik-AG
AFB I–IIDie Robotik-AG will Steuerbefehle zwischen zwei Mikrocontrollern verschlüsseln und entwirft dafür das Lernverfahren „AG-8“ — eine stark vereinfachte Blockchiffre mit 8-Bit-Blöcken. Eine Runde von AG-8 besteht aus drei Schritten:
- Der Block wird in zwei Nibbles zu je 4 Bit zerlegt; jedes Nibble wird mit der S-Box ersetzt.
- Die 8 Bits werden nach der Permutation umgelegt: Die Bits des linken Nibbles kommen auf die Positionen 1, 3, 5, 7, die Bits des rechten Nibbles auf die Positionen 2, 4, 6, 8 („Reißverschluss“).
- Der Block wird per XOR mit dem Rundenschlüssel verknüpft.
S-Box und Permutation von AG-8
| Eingang \(x\) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(S(x)\) | C | 5 | 6 | B | 9 | 0 | A | D | 3 | E | F | 8 | 4 | 7 | 1 | 2 |
| Bitposition vorher | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bitposition nachher | 1 | 3 | 5 | 7 | 2 | 4 | 6 | 8 |
- Beschreiben Sie den Aufbau einer Runde von AG-8 und ordnen Sie die drei Schritte den Prinzipien Konfusion und Diffusion zu.
- Wenden Sie eine Runde von AG-8 mit dem Rundenschlüssel \(K_1\) auf den Klartextblock \(0110\,1001\) an. Geben Sie alle Zwischenergebnisse an.
- Erläutern Sie am Ergebnis aus b), wie der Empfänger den Block entschlüsselt, und warum die S-Box jeden Ausgangswert genau einmal enthalten muss.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Welcher Schritt verändert die Werte, welcher nur ihre Lage — und wo kommt der Schlüssel ins Spiel?Beschreiben heißt: das Verfahren in eigenen Worten und mit Fachbegriffen wiedergeben.
Hinweis zu Aufgabe b)
Nibbles hexadezimal lesen: \(0110 = 6\), \(1001 = 9\). Beim Reißverschluss wechseln sich die Bits von links und rechts ab.
Hinweis zu Aufgabe c)
Die Schritte rückwärts: Welcher Schritt hebt sich selbst auf, welche brauchen eine Umkehrung? Was passiert, wenn zwei Eingänge der S-Box denselben Ausgang hätten?