OFB

OFB

Output Feedback Mode (OFB) ist eine Betriebsart, in der Blockchiffren betrieben werden können. Dabei wird ein Blockalgorithmus wie beispielsweise Data Encryption Standard oder Advanced Encryption Standard genutzt, um daraus einen Stromchiffre zu bilden.

Image:Ofb encryption.png

In diesem Modus wird, wie in der Abbildung dargestellt, die Ausgabe des Blockchiffre mit dem Klartext bitweise per XOR (exklusives ODER) verknüpft um daraus den Geheimtext zu bilden. Dies Verfahren bzw. Modus ergibt damit einen Stromchiffre. Die Ausgabe eines Blockchiffreblockes wird gleichzeitig als Eingabe für den nächsten Blockchiffreblock genutzt. Der Initialisierungsvektor ist ähnlich wie bei dem Cipher Block Chaining Mode als Startwert zu sehen und vom gewählten (geheimen) Schlüssel unabhängig.

Einer der Vorteile besteht darin, dass die Bitfolge mit der die Klartextdaten bitweise XOR-verknüpft werden bereits vorab berechnet werden kann. Weiter besteht bei OFB wie bei allen Stromchiffren der Vorteil, dass sich bei der Entschlüsselung Übertragungsfehler (Bitfehler) nur auf die jeweilige fehlerhafte Bitstelle im entschlüsselten Klartext auswirken und sich der Fehler nicht im Klartext fortpflanzt. Bei Blockchiffren und Betriebsmodis wie Cipher Block Chaining Mode (CBC) oder Electronic Code Book Mode (ECB) führt nur ein Bitfehler im Chiffrat zu mindestens einem komplett zerstörten Klartextdatenblock, wobei im Mittel 50% aller Bitstellen eines entschlüsselten Blockes dabei falsche Werte aufweisen. Dies erschwert bzw. macht eine Vorwärtsfehlerkorrektur unmöglich. Beispiel: statt nur einem Bitfehler wie bei OFB korrigieren zu müssen, müssen bei einer Blocklänge von 128 Bits im Mittel 64 Bits durch die Vorwärtsfehlerkorrektur richtig gestellt werden.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass keine separate Entschlüsselungsfunktion notwendig ist, denn Ver- und Entschlüsselung sind identisch. Außerdem wird nur die Verschlüsselung des Blockalgorithmus (oder nur die Entschlüsselung) benötigt. Die Konstruktion ist sogar so, dass sich als Blockalgorithmus auch Verfahren eignen, die nicht bijektiv sind. Beispielsweise könnte als Blockalgorithmus auch eine sichere Hashfunktion wie SHA-1 verwendet werden. Die Blockgröße wäre dann die Ausgabegröße der Hashfunktion, bei SHA-1 also 160 Bits.

Image:Ofb decryption.png

Ein Nachteil von OFB ist die aufwendige Synchronisation der Blockchiffren zwischen Sender und Empfänger, da OFB im Gegensatz zu Cipher Feedback Mode (CFB) grundsätzlich nicht selbstsynchronisierend ist. Der Blockchiffre am Empfänger wird dabei wie in obiger Abbildung dargestellt, ebenfalls wie bei der Verschlüsselung betrieben, erzeugt also bei gleichen Initialisierungsvektor und gleichen Schlüssel die gleiche binäre Datenfolge mit der die XOR-Operation des Sender rückgängig gemacht werden kann. Das dafür genaue zeitlich Zusammenspiel muss durch geeignete Verfahren in den Übertragungsprotokollen sichergestellt werden.

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