Cipher Block Chaining Mode (CBC-Mode) - Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Was ist eine Cipher Block Chaining Mode oder CBC-Mode?

CBC ist ein Mode of Operation / Betriebsart für ein Blockverschlüsselungsverfahren, wie dem AES-Verschlüsselungsverfahren. Dabei verschlüsselt der Cipher Block Chaining Mode einen Block, der vor der Verschlüsselung jeweils mit dem verschlüsselten Vorgängerblock mithilfe einer XOR-Operation verknüpft wird. Dadurch entsteht die sogenannte Blockverkettung. Dafür wird für den ersten Klartext-Block einer Nachricht m₁ einen bei Sender und Empfänger verfügbaren Startwert oder Initialisierungsvektor (IV) benötigt. Der Initialisierungsvektor, oder auch „nonce“ (von dem englischen „for the nonce“ = „für dieses eine Mal“) ist meist eine Zufallszahl oder ein Zeitstempel, der nur einmal genutzt werden sollte.

Eigenschaften des CBC-Modes

Der CBC-Mode erzeugt denselben Schlüsseltext, wenn derselbe Klartext mit gleichem Schlüssel und Initialisierungswert verschlüsselt wird. Allerdings kann dies durch die Verwendung eines variablen Initialisierungsvektors oder zufällig ausgehandelter Werte verhindert werden.
Dadurch führen identische Klartext-Blöcke innerhalb einer Klartext-Nachricht zu verschiedenen Schlüsseltext-Blöcken (Blockverkettung). Somit werden „Known-Plain-Text“-Angriffe erschwert.
Beim CBC-Mode beeinflussen ein oder mehrere Bitfehler in einem einzigen Schlüsseltext-Block die Entschlüsselung von zwei Blöcken, und zwar in dem Block, in dem der Fehler auftritt und in den folgenden Blöcken. Wenn die Fehler im i-ten Schlüsseltextblock auftreten, beträgt die durchschnittliche Bitfehlerrate im i-ten Klartextblock 50 %. Im (i + 1)-ten Klartextblock sind nur die Bit fehlerhaft, die direkt den fehlerhaften Bitpositionen im i-ten Schlüsseltext-Block entsprechen.
Wie bei dem ECB-Mode: Falls die Blockgrenze verloren geht, geht auch die Synchronisation verloren, bis die richtige Blockgrenze wiederhergestellt wird. Die Ergebnisse aller Entschlüsselungsoperationen sind dann fehlerhaft.

Beim CBC-Mode führen identische Klartext-Blöcke innerhalb einer Nachricht zu verschiedenen Schlüsseltext-Blöcken (Blockverkettung).

Weitere Informationen zum Begriff “Cipher Block Chaining Mode (CBC-Mode)”:

„Kryptographie: Von der Geheimwissenschaft zur alltäglichen Nutzanwendung“
– Elementare Verschlüsselungsverfahren
– Symmetrische Verschlüsselungsverfahren
– Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren
– Prüfsummen, Zertifikate und die elektronische Signatur
– Public Key Infrastruktur (PKI)
– Vertrauensmodelle von Public-Key-Infrastrukturen

Weitere Mode of Operations:
– ECB-Mode (Electronic Code Book Mode)
– CCM-Mode (Counter with CBC-MAC)
– CFB-Mode (Cipher Feedback Mode)
– OFB-Mode (Output Feedback Mode)
– CTR-Mode (Counter Mode)
– GCM-Mode (Galois/Counter Mode)

„Sichere Einbindung von mobilen Endgeräten mit Hilfe von TNC“

„Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit“

„TeleTrusT IT-Sicherheitsagenda 2029“

„Forschungsinstitut für Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)“

„Master-Studiengang Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)“

„Marktplatz IT-Sicherheit“

„Marktplatz IT-Sicherheit: IT-Notfall“

„Marktplatz IT-Sicherheit: IT-Sicherheitstools“

„Marktplatz IT-Sicherheit: Selbstlernangebot“

„Marktplatz IT-Sicherheit: Köpfe der IT-Sicherheit“

„Vertrauenswürdigkeits-Plattform“

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Cipher Block Chaining Mode

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Cipher Block Chaining Mode (CBC-Mode) ist ein Mode of Operation für ein Blockverschlüsselungsverfahren, wie dem AES-Verschlüsselungsverfahren. Der CBC-Mode verschlüsselt einen Block, der vor der Verschlüsselung jeweils mit dem verschlüsselten Vorgängerblock mithilfe einer XOR-Operation verknüpft wird. Diese Art der Verschlüsselung heißt Blockverkettung.

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Prof. Norbert Pohlmann

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Institut für Internet-Sicherheit – if(is)

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