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Simon Pirkelmann 2020-01-26 15:20:24 +01:00
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presentation.tex
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@ -153,24 +153,24 @@ showstringspaces=false %
\tableofcontents \tableofcontents
\end{frame} \end{frame}
\section{Substitution Ciphers} \section{Substitutions-Chiffren}
https://www.cryptool.org/en/cto-ciphers/caesar https://www.cryptool.org/en/cto-ciphers/caesar
\subsection{Caesar Cipher} \subsection{Cäsar Chiffre}
\begin{frame}{Caesar Cipher} \begin{frame}{Cäsar Chiffre}
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Plaintext: \texttt{ATTACKATDAWN} \item Klartext (plain text): \texttt{ATTACKATDAWN}
\item Ciphertext: \texttt{DWWDFNDWGDZQ} \item Geheimtext (cipher text): \texttt{DWWDFNDWGDZQ}
\item Key: \texttt{3} $\rightarrow$ shift right by \texttt{3} letters \item Schlüssel: \texttt{3} $\rightarrow$ um \texttt{3} Stellen nach rechts verschieben
\end{itemize} \end{itemize}
\includegraphics[scale=0.5]{images/caesar.jpg} \includegraphics[scale=0.5]{images/caesar.jpg}
\end{frame} \end{frame}
\begin{frame}{Caesar Cryptoanalysis} \begin{frame}{Cäsar Kryptoanalyse}
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item There is only a limited number of possible keys (only \texttt{25} meaningful shifts) \item Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Schlüsseln (nur \texttt{25} sinnvolle Verschiebungen)
\item Breaking by Brute-Force-Attack $\rightarrow$ try all the combinations: \item Brute-Force-Angriff $\rightarrow$ alle Kombinationen durchprobieren:\\[0.5cm]
\begin{tabular}{c|c} \begin{tabular}{c|c}
Key &Deciphered text \\ Schlüssel & Entschlüsselter Text \\
\hline \hline
0 & \texttt{DWWDFNDWGDZQ} \\ 0 & \texttt{DWWDFNDWGDZQ} \\
1 & \texttt{CVVCEMCVFCYP} \\ 1 & \texttt{CVVCEMCVFCYP} \\
@ -181,39 +181,40 @@ https://www.cryptool.org/en/cto-ciphers/caesar
\end{itemize} \end{itemize}
\end{frame} \end{frame}
\begin{frame}{Monoalphabetic substitution (Cryptogram)} \begin{frame}{Monoalphabetische Substitution (Kryptogram)}
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Instead of shifting each letter by a constant offset, we can use different offsets for different letters \item Anstelle für jeden Buchstaben den gleichen Offset zu verwenden, werden unterschiedliche Buchstaben verschieden verschoben
\item Substitution table: \item Substitutionstabelle:
\begin{tabular}{r|c} \begin{tabular}{r|c}
Plaintext alphabet & \texttt{ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ} \\ \hline Klartext Alphabet & \texttt{ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ} \\ \hline
Ciphertext alphabet & \texttt{MOSKAUBCDEFGHIJLNPQRTVWXYZ} Geheimtext Alphabet & \texttt{MOSKAUBCDEFGHIJLNPQRTVWXYZ}
\end{tabular} \end{tabular}
\item Example:\\ \item Beispiel:\\
\begin{center} \begin{center}
\texttt{FLEE AT ONCE. WE ARE DISCOVERED.} \\ \texttt{FLEE AT ONCE. WE ARE DISCOVERED.} \\
\end{center} \end{center}
becomes\\ wird zu\\
\begin{center} \begin{center}
\texttt{UGAA MR JISA. WA MPA KDQSJVAPAK.} \texttt{UGAA MR JISA. WA MPA KDQSJVAPAK.}
\end{center} \end{center}
\end{itemize} \end{itemize}
\end{frame} \end{frame}
\begin{frame}{Frequency analysis} \begin{frame}{Frequenzanalyse}
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Letters occur with varying frequencies in natural languages \item Buchstaben kommen in natürlicher Sprache mit unterschiedlicher Häufigkeit vor
\item English: \texttt{E, T, A} are common, \texttt{Z, Q, X} are rare \item Im Deutschen: \texttt{E, I, N} sind häufig, \texttt{Q, X, Y} sind selten
\end{itemize} \end{itemize}
\begin{center} \begin{center}
\includegraphics[scale=0.3]{images/frequency.jpg} \includegraphics[scale=0.3]{images/frequency.jpg}
\end{center} \end{center}
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Statistical property of the plaintext that is not changed by a substitution cipher \item Statistische Eigenschaften des Klartexts werden von einer Substitutionschiffre nicht verändert
\end{itemize} \end{itemize}
\end{frame} \end{frame}
\begin{frame}{Frequency analysis example} \begin{frame}{Beispiel Frequenzanalyse}
\begin{overlayarea}{\textwidth}{\textheight}
\only<1>{ \only<1>{
\texttt{Tg stgsf Djia tf Ejnsg, nm dseqs stg Ajeetq. Gtiaq tg stgsf csriaqsg, piafrqythsg Djia, vj sp gmia Fjnso otsiaq rgn Vrofytkcsd ujg nsg Vmsgnsg asomeamsghsg, rgn mria gtiaq tg stgso qojibsgsg, bmadsg Pmgnhores jags Qtpias rgn Pqrsads, vj fmg ptia yrf Sppsg atgpsqysg bjsggqs: gstg, nmp Djia vmo stgs Ajeetqajsads, rgn nmp astppq, sp vmo psao bjfcjoqmesd.} \texttt{Tg stgsf Djia tf Ejnsg, nm dseqs stg Ajeetq. Gtiaq tg stgsf csriaqsg, piafrqythsg Djia, vj sp gmia Fjnso otsiaq rgn Vrofytkcsd ujg nsg Vmsgnsg asomeamsghsg, rgn mria gtiaq tg stgso qojibsgsg, bmadsg Pmgnhores jags Qtpias rgn Pqrsads, vj fmg ptia yrf Sppsg atgpsqysg bjsggqs: gstg, nmp Djia vmo stgs Ajeetqajsads, rgn nmp astppq, sp vmo psao bjfcjoqmesd.}
} }
@ -253,10 +254,13 @@ becomes\\
\only<13>{ \only<13>{
\texttt{\textcolor{darkgreen}{In einem Loch im Boden, da lebte ein Hobbit. Nicht in einem feuchten, schmutzigen Loch, wo es nach Moder riecht und Wurmzipfel von den Waenden herabhaengen, und auch nicht in einer trockenen, kahlen Sandgrube ohne Tische und Stuehle, wo man sich zum Essen hinsetzen koennte: nein, das Loch war eine Hobbithoehle, und das heisst, es war sehr komfortabel.}} \texttt{\textcolor{darkgreen}{In einem Loch im Boden, da lebte ein Hobbit. Nicht in einem feuchten, schmutzigen Loch, wo es nach Moder riecht und Wurmzipfel von den Waenden herabhaengen, und auch nicht in einer trockenen, kahlen Sandgrube ohne Tische und Stuehle, wo man sich zum Essen hinsetzen koennte: nein, das Loch war eine Hobbithoehle, und das heisst, es war sehr komfortabel.}}
} }
\vspace{-0.25cm}
\begin{center} \begin{center}
\includegraphics[scale=0.22]{images/hobbit-freq.png} \includegraphics[scale=0.3]{images/hobbit-cipher-freq.png}
\end{center} \onslide<13>{
\includegraphics[scale=0.3]{images/hobbit-plain-freq.png}
}
\end{center}
\begin{tabular}{r|l} \begin{tabular}{r|l}
Ciphertext alphabet & \texttt{ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ} \\ \hline Ciphertext alphabet & \texttt{ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ} \\ \hline
\only<2>{Plaintext alphabet & \only<2>{Plaintext alphabet &
@ -284,14 +288,37 @@ becomes\\
\only<13>{Plaintext alphabet & \only<13>{Plaintext alphabet &
\texttt{HKFLBMNGCOP\ ADRSTUEIVW\ \ Z\ }} \texttt{HKFLBMNGCOP\ ADRSTUEIVW\ \ Z\ }}
\end{tabular} \end{tabular}
\end{overlayarea}
\end{frame} \end{frame}
\subsection{Vigenère Cipher} \subsection{Vigenère-Chiffre}
\begin{frame}{Vigenère Cipher} \begin{frame}{Vigenère-Chiffre}
content... \begin{itemize}
\item Poly-alphabetische Substitution
\item Verwendet unterschiedliche Cäsar-Chiffren für aufeinanderfolgende Buchstaben
\item Beispiel: \\
\begin{tabular}{r|l}
Schlüsselwort & \texttt{B A \ Y \ R E \ U \ T H} \\
Cäser mit Schlüssel & \texttt{1 0 24 17 4 20 19 7}
\end{tabular}\\[0.5cm]
Verschlüsselung:
\begin{tabular}{r|l}
Klartext & \texttt{ES WAR EINMAL VOR LANGER, LANGER ZEIT, ...} \\
Schlüssel & \texttt{BA YRE UTHBAY REU THBAYR,\ EUTHBA YREU,\ ...} \\
Geheimtext & \texttt{FS URV YBUNAJ MSL EHOGCI,\ PUGNFR XVMN,\ ...}
\end{tabular}
\end{itemize}
$\rightarrow$ Gleiche Buchstaben werden nicht immer gleich verschlüsselt
\end{frame} \end{frame}
\begin{frame}{Friedman test} \begin{frame}{Tabula recta}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.225]{images/vigenere-square.png}
\end{center}
\end{frame}
\begin{frame}{Vigenère-Chiffre Kryptoanalyse}
content... content...
\end{frame} \end{frame}