notes/school/intro-crypto/uebung/01/01.tex

249 lines
6.3 KiB
TeX
Raw Normal View History

2018-10-13 13:23:37 +02:00
\documentclass[12pt,a4paper,german]{article}
\usepackage{url}
%\usepackage{graphics}
\usepackage{times}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{ngerman}
\usepackage{float}
\usepackage{diagbox}
\usepackage[latin1]{inputenc}
\usepackage{geometry}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{csquotes}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{epsfig}
\usepackage{paralist}
\geometry{left=2.0cm,textwidth=17cm,top=3.5cm,textheight=23cm}
%%%%%%%%%% Fill out the the definitions %%%%%%%%%
\def \name {Valentin Brandl} %
\def \matrikel {108018274494} %
% \def \pname {Vorname2 Nachname2} %
% \def \pmatrikel {Matrikelnummer2} %
\def \gruppe {Gruppenkuerzel} %
\def \uebung {1} %
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% DO NOT MODIFY THIS HEADER
\newcommand{\hwsol}{
\vspace*{-2cm}
\noindent \matrikel \quad \name \hfill Gruppe:\gruppe \\
% \noindent \pmatrikel \quad \pname \\
\begin{center}{\Large \bf L\"osung f\"ur \"Ubung \# \uebung}\end{center}
}
\begin{document}
%Import header
\hwsol
\section*{Aufgabe 2}
\begin{enumerate}[(a)]
\item
\begin{eqnarray*}
A &\text{:}& 23 \to{} 0.02 \\
B &\text{:}& 5 \to{} 0.00 \\
C &\text{:}& 22 \to{} 0.02 \\
D &\text{:}& 8 \to{} 0.01 \\
E &\text{:}& 17 \to{} 0.02 \\
F &\text{:}& 2 \to{} 0.00 \\
G &\text{:}& 80 \to{} 0.07 \\
J &\text{:}& 66 \to{} 0.06 \\
K &\text{:}& 39 \to{} 0.04 \\
L &\text{:}& 47 \to{} 0.04 \\
M &\text{:}& 2 \to{} 0.00 \\
N &\text{:}& 17 \to{} 0.02 \\
O &\text{:}& 63 \to{} 0.06 \\
P &\text{:}& 80 \to{} 0.07 \\
Q &\text{:}& 62 \to{} 0.06 \\
R &\text{:}& 57 \to{} 0.05 \\
S &\text{:}& 136 \to{} 0.12 \\
T &\text{:}& 6 \to{} 0.01 \\
U &\text{:}& 57 \to{} 0.05 \\
V &\text{:}& 6 \to{} 0.01 \\
W &\text{:}& 76 \to{} 0.07 \\
X &\text{:}& 25 \to{} 0.02 \\
Y &\text{:}& 8 \to{} 0.01 \\
Z &\text{:}& 83 \to{} 0.08 \\
\text{\"A} &\text{:}& 43 \to{} 0.04 \\
\text{\"O} &\text{:}& 14 \to{} 0.01 \\
\text{\"U} &\text{:}& 28 \to{} 0.03 \\
\text{<EFBFBD>} &\text{:}& 18 \to{} 0.02 \\
sum &\text{:}& 1090
\end{eqnarray*}
\item
\begin{displayquote}
gr<67>ndlich durchgecheckt steht sie da \\
und wartet auf den start - alles klar! \\
experten streiten sich um ein paar daten \\
die crew hat da noch ein paar fragen \\
doch der countdown l<>uft \\
\end{displayquote}
\item
\begin{tabular}{|c|c|}
\hline
von & zu \\\hline
A & f \\
B & <20> \\
C & g \\
D & j \\
E & <20> \\
F & x \\
G & n \\
J & i \\
K & m \\
L & c \\
M & <20> \\
N & v \\
O & d \\
P & r \\
Q & a \\
R & l \\
S & e \\
T & <20> \\
U & h \\
V & z \\
W & t \\
X & w \\
Y & p \\
Z & s \\
<09> & o \\
<09> & b \\
<09> & u \\
<09> & k \\
H/I & q/y \\
\hline
\end{tabular}
Weder H noch I kommen im Ciphertext vor, daher ist es nicht m<>glich, die Substitution von H/I eindeutig zu
bestimmen. Da jedoch auch weder q noch y im Plaintext vorkommen, muss entweder $H \to q \text{ und } I \to y$
oder $H \to y \text{ und } I \to q$ gelten.
\item $30! = \vert \{A,B,...Z,\text{<EFBFBD>},\text{<EFBFBD>},\text{<EFBFBD>},\text{<EFBFBD>}\} \vert!$
\item Name des Textes: Major Tom (v<>llig losgel<65>st) \\
Erscheinungsjahr: 1982
\end{enumerate}
\section*{Aufgabe 3}
\begin{enumerate}[(a)]
\item $2^{63} = 9,223,372,036,854,775,808$
\item $2^{63} * 0.03g = 276,701,161,105,643,260g \approx 276,701,161,106t$ \\
$277 \cdot 10^9 / 460 \cdot 10^6 \approx 602 \Rightarrow$ mehr als das 600-fache der j<>hrlichen Reisernte
\item $2^{10} * 0.1mm = 102.4mm = 1.204m$
\item
\begin{eqnarray*}
2^n * 0.1mm &\geq{}& 1,000,000mm \\
2^n &\geq{}& 10000000 \\
n &\geq{}& 24
\end{eqnarray*}
Man muss das Blatt 24 mal falten.
\item
\begin{eqnarray*}
2^n * 0.1mm &\geq{}& 384,400,000,000mm \\
2^n &\geq{}& 3,844,000,000,000 \\
n &\geq{}& 42
\end{eqnarray*}
Man muss das Blatt 42 mal falten.
\item
\begin{eqnarray*}
2^n * 0.1mm &\geq{}& 9,460,730,472,580,800,000mm \\
2^n &\geq{}& 94,607,304,725,808,000,000mm \\
n &\geq{}& 67
\end{eqnarray*}
Man muss das Blatt 67 mal falten.
\end{enumerate}
\section*{Aufgabe 4}
\begin{enumerate}[(a)]
\item $2^n$
\item $\frac{2^n}{2}$
\item Gerechnet mit $1y = 365d$
\begin{figure}[h]
\begin{tabular}{|l|l|l|l|}
\hline
\diagbox{Case}{$n$} & 80 & 112 & 192 \\\hline
Worst Case & $2.50 * 10^8y$ & $1.08 * 10^{18}y$ & $1.30 * 10^{42}y$ \\\hline
Average Case & $1.25 * 10^8y$ & $5.38 * 10^{17}y$ & $6.50 * 10^{41}y$ \\\hline
\end{tabular}
\caption{GPU}
\end{figure}
\begin{figure}[h]
\begin{tabular}{|l|l|l|l|}
\hline
\diagbox{Case}{$n$} & 80 & 112 & 192 \\\hline
Worst Case & $5.81 * 10^7y$ & $2.49 * 10^{17}y$ & $3.02 * 10^{41}y$ \\\hline
Average Case & $2.90 * 10^7y$ & $1.25 * 10^{17}y$ & $1.51 * 10^{41}y$ \\\hline
\end{tabular}
\caption{Amazon Cloud}
\end{figure}
\begin{figure}[h]
\begin{tabular}{|l|l|l|l|}
\hline
\diagbox{Case}{$n$} & 80 & 112 & 192 \\\hline
Worst Case & $3.41 * 10^7y$ & $1.46 * 10^{17}y$ & $1.77 * 10^{41}y$ \\\hline
Average Case & $1.70 * 10^7y$ & $7.32 * 10^{16}y$ & $8.85 * 10^{40}y$ \\\hline
\end{tabular}
\caption{FPGA}
\end{figure}
\item Unter Anwendung der Erkenntnisse aus e):
\begin{eqnarray*}
n &=& 80 \\
n + w &=& 112 \\
w &=& 32 \\
x &=& \frac{2^{112} - 2^{80}}{r} \\
\end{eqnarray*}
\begin{itemize}
\item $r_{GPU} = 15.3 * 10^7 \frac{k}{s}$
\item $r_{Amazon} = 66 * 10^7 \frac{k}{s}$
\item $r_{FPGA} = 11.25 * 10^8 \frac{k}{s}$
\end{itemize}
\begin{eqnarray*}
x_{GPU} &=& 1.06 * 10^{18}y \\
x_{Amazon} &=& 2.49 * 10^{17}y \\
x_{FPGA} &=& 1.46 * 10^{17}y \\
\end{eqnarray*}
\item
\begin{itemize}
\item $r$: Anzahl der Versuche pro Sekunde
\item $n$: Aktuelle Bit L<>nge der Schl<68>ssel
\item $w$: Verl<72>ngerung der Schl<68>ssell<6C>nge um $w$ Bit
\item $x$: Gesucht: Wie viel langsamer der Angriff wird
\end{itemize}
\begin{eqnarray*}
\frac{2^n}{r} + x &=& \frac{2^{n+w}}{r} \\
x &=& \frac{2^{n+w} - 2^n}{r} \\
x &=& \frac{2^n(2^w-1)}{r}
\end{eqnarray*}
\item
\begin{eqnarray*}
183d &=& 4392h \\\\
\frac{4392}{2^n} &\leq{}& 1 \\
n &\geq{}& 13 \Rightarrow \text{ 13 Verdoppelungen der Rechenleistung} \\\\
13 * 18m &=& 234 m = 19.5y \approx 20y \\
1992 + 20 &=& 2012
\end{eqnarray*}
Seit dem Jahr 2012 sollte es m<>glich sein, 50-bit Keys in weniger als 1 Stunde zu Bruteforcen.
\end{enumerate}
\end{document}