2 Kryptographie mit symmetrischen Schlüsseln
2.2 Algorithmen der Stromchiffren

Ein Stromchiffre ist eine symmetrische Chiffre, die mit einer zeitabhängigen Transformation der einzelnen Elemente des Klartextes arbeitet. Dies wird durch Hinzufügen eines Elementes vom Schlüsselstrom in ein Element des Klartextes erreicht. Der Schlüsselstrom ist eine pseudozufällige Folge (eine Folge, die für einen Angreifer als zufällig erscheint), die von einem endlichen Automaten erzeugt wird. Der Anfangszustand des Automaten wird von einem geheimen Schlüssel und einem öffentlichen Parameter bestimmt.

Die Sicherheit einer Stromchiffre ist völlig vom Schlüsselstrom abhängig. Er muss unvorhersehbar sein, um einem Angriff erfolgreich vorzubeugen.

2.8 Trivium, Beispiel einer Stromchiffre

Stromchiffren fordern manchmal weniger Ressourcen (z. B. Größe des Codes oder Chips) für ihre Implementierung im Vergleich mit Blockchiffren. Deshalb sind sie für die Anwendung in beschränkten Umgebungen attraktiv, z. B. für Handys.

In vielen Bereichen (z. B. Internetsicherheit) sind sie weniger beliebt als Blockchiffren. Es gibt jedoch auch Ausnahmen: z. B. Stromchiffre RC4.

## Typen der Stromchiffren

Eine Stromchiffre generiert aufeinanderfolgende Elemente des Schlüsselstroms auf der Basis des internen Zustandes. In einer synchronen Stromchiffre wird der Mechanismus der Zustandsaktualisierung unabhängig vom Klar- und Geheimtext aktualisiert. Im Gegenteil dazu aktualisieren selbstsynchronisierende Stromchiffren ihren Zustand aufgrund der Elemente des vorigen Geheimtextes.

Synchrone Stromchiffren

Eine synchrone Stromchiffre ist eine solche Stromchiffre, in der der Schlüsselstrom unabhängig von dem Klar- und Geheimtext generiert wird. Der Schlüsselstrom wird üblicherweise von einem Pseudozufallsgenerator erzeugt und mit dem geheimen Schlüssel des ganzen Prozesses parametrisiert.

2.9 Synchrone Stromchiffre

Die wichtigsten Eigenschaften der synchronen Stromchiffren umfassen:

- Keine Fehlerfortpflanzung. Ein Fehler eines einzigen Bits in gj beeinflusst nur das entsprechende Bit in kj. Der Übertragungsfehler beeinflusst die Entschlüsselung weiterer Elemente nicht.
- Für eine richtige Entschlüsselung müssen der Sender und Empfänger synchronisiert werden. Wenn ein Bit bei der Übertragung hinzugefügt oder gelöscht wird, müssen sie noch einmal synchronisiert werden.

Selbstsynchronisierende Stromchiffren

In selbstsynchronisierenden Stromchiffren hängt der Schlüsselstrom vom geheimen Schlüssel, aber auch von der Zahl t der Elemente des Geheimtextes ab, die schon erzeugt oder gelesen wurden. Damit unterscheiden sich selbstsynchronisierende Stromchiffren von synchronen Stromchiffren.

2.10 Selbstsynchronisierende Stromchiffre

Die selbstsynchronisierenden Stromchiffren haben die folgenden Eigenschaften:

- Selbstsynchronisierung. Wenn einige Bits des Geheimtextes gelöscht, hinzugefügt oder geändert werden, ist die Chiffre imstande, die richtige Entschlüsselung nach einigen Bits automatisch wiederherzustellen.
- Begrenzte Fehlerfortpflanzung. Die Auswirkung eines Fehlers eines Bits ist begrenzt: nur einige Elemente des Geheimtextes werden falsch entschlüsselt.