2024 - Adventskalender der Fakultät für Informatik
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Tag 5: Die abgefangenen Nachrichten

Bild eines Schlosses

Es ist ein offenes Geheimnis, dass sich Santa und das Christkind gegenseitig das Business streitig machen, die Weihnachtsgeschenke für die Kinder zu bringen. Jetzt drängt auch noch der Nikolaus in dieses Geschäft vor und hat einen eigenen Lieferdienst gegründet: Nikolando.

„Jetzt reicht es wirklich!“, ruft Santa und setzt die Elfen daran, die Kommunikation vom Nikolaus abzuhören, um die Wünsche der Kinder an den Nikolaus zu bekommen. Die Elfen holen sich Hilfe von der NSA, die eh jeden Menschen und auch jedes Fabelwesen abhören. Moralische Bedenken haben sie dabei nicht, denn immerhin geht es hier um die Rettung von Santas Ehre.

Nach kurzer Zeit kommt ein USB-Stick von der NSA am Nordpol an, der zwei Nachrichten vom Nikolaus an den Spielzeughändler seiner Wahl enthält. Leider sind die Nachrichten mit einem zufälligen Schlüssel per XOR-Verfahren verschlüsselt worden und damit (eigentlich) nicht zu knacken.

Den Schlüssel konnte die NSA nicht beschaffen, der ist sicher bei Knecht Ruprecht gelagert und der lebt vollständig offline. Allerdings wissen die Elfen, dass der Nikolaus – anders als sie – beim Thema Verschlüsselung nicht aufgepasst hat und denselben Schlüssel für beide Nachrichten verwendet hat. Außerdem wissen sie noch, dass der Nikolaus einen alten Computer verwendet, der nur Großbuchstaben und eine Leertaste auf der Tastatur besitzt.

Können Sie den Elfen helfen, die Nachrichten zu entschlüsseln und Santa die Bestellungen vom Nikolaus zu nennen?

Auflösung: Spoiler Alarm

Auflösung

Die verschlüsselten Nachrichten C1 und C2 sind durch Verschlüsselung mit dem Key K aus den Klartexten M1 und M2 entstanden: C1 = M1 ^ K und C2 = M2 ^ K.

Berechnet man aus den beiden verschlüsselten Nachrichten C1 und C2, eine neue Nachricht C1 ^ C2. Durch die Operation fällt der Schlüssel heraus: E = C1 ^ C2 = M1 ^ M2 und das Ergebnis E ist nur noch schwach verschlüsselt, nämlich durch XOR der beiden Klartexte.

Mit der Information, dass die Klartexte M1 und M2 nur die Zeichen A - Z und das Leerzeichen enthalten, kann man die Nachrichten leicht decodieren. In diesem Fall reicht es sogar, die Nachrichten einfach nach der XOR-Operation ausgeben zu lassen, da sie so konstruiert sind, dass man nicht raten oder brute-forcen muss.

Lösung:


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