46344 (630416), страница 2
Текст из файла (страница 2)
криптотекст на вход ГСП (генератор случайной последовательности, роль которого
играет алгоритм шифрования) шифрование ключей с обратной связью. См. режим CFB
для блочных шифров.
Q: Что такое архитектура "Квадрат" (SQUARE)?
A. Это архитектура построения блочных шифров с секретным ключом, она имеет
следующие особенности:
- она является вариантом общих SP-сетей (за один раунд шифруемый блок
преобразуется целиком), построенным по схеме KASLT (Key Addition -
Substitution - Linear Transformation);
- архитектура байт-ориентирована, шифруемый блок представляется в виде
матрицы байтов, замена также выполняется побайтно, на каждом раунде может
использоваться один, максимум-два узла замен, больше втиснуть сложнее;
- линейное преобразование (третий шаг раунда) двухфазное, состоит из
перестановки байтов в матрице и независимого линейного комбинирования
отдельных столбцов (или строк) матрицы. Смысл этой двухфазности - диффузия
изменений в двух направлениях - по строкам и по столбцам;
В данной архитектуре замена приводит к диффузии изменений внутри байта,
линейное преобразование - в двух измерениях матрицы, в итоге получаем, что
любое изменение в данных диффундирует на весь блок всего за 2 раунда.
В архитектуре "квадрат" выполнены шифры AES(Rijndael), Square ("квадрат",
его название дало имя всей архитектуре), Crypton (один из кандидатов на
AES). Второе место в конкурсе AES занял другой KASLT-шифр, Serpent. Дело
идет к тому, что KASLT-сети и, в частности, архитектура SQUARE, в ближайшем
будущем станут безраздельно доминировать.
Q: А какие есть симметричные алгоритмы шифрования?
A: Да их немеряно! ;) Приведем наиболее известные:
Шифр Цезаря
Великий император, с целью сокрытия содержания написанного заменял каждую
букву на третью следующую за ней по счету букву алфавита. Цезарь применял
сдвиг на три буквы; в общем случае это может быть любое число, меньшее, чем
длина алфавита. Это число и является ключом в данном шифре:
А Б В Г Д Е Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Ь Ъ Э Ю Я
Г Д Е Е Ж 3 И И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Ь Ъ Э Ю Я А Б В
КРИПТОГРАФИЯ -> НУЛТХСЕУГЧЛВ
Шифр Виженера
Является модификацией шифра Цезаря, в котором величина сдвига является
переменной и зависит от ключевого слова. Например, если в качестве ключевого
слова использовать слово "ТАЙНА", то это будет означать, что первую букву
сообщения необходимо сдвинуть на 20 (порядковый номер буквы "Т"), вторую -
на 1 (порядковый номер буквы "А"), третью - на 11, четвертую - на 15,
пятую - на 1, шестую - снова на 20 (ключевое слово начинаем использовать
с начала) и т.д. Таким образом, ключевое слово "накладывается" на защищаемый
текст.
Шифр Вернама
Алгоритм был изобретен в 1917 г. сотрудником компании AT&T по фамилии
Vernam и называется одноразовым блокнотом (one-time pad).
В этом алгоритме ключ представляет собой последовательность битов не менее
длинную, чем шифруемое сообщение m.
Результат шифрования получается в результате побитового сложения по модулю 2
сообщения и ключа.
Расшифровка состоит в побитовом сложении шифрограммы с ключом.
Отметим, что данный алгоритм утрачивает свою надежность, если два сообщения
оказываются зашифрованы одним и тем же ключом. В этом случае путем побитового
сложения шифрограмм можно исключить биты ключа, а получившаяся побитовая
сумма осмысленных сообщений поддается методам статистического анализа.
Ключ должен быть надежным образом передан адресату, что само по себе не
проще, чем передача сообщения. Единственная выгода метода состоит в том,
что ключ можно передать заранее, а сообщение - по открытому каналу и тогда,
когда это будет нужно.
AES.
Победителем конкурса AES стал алгоритм Rijndael (см. ниже).
BlowFish.
Блочный алгоpитм, сбалансиpованная сеть Файстеля, 16 итеpаций пpостого
кpиптогpафического пpеобpазования. Длина ключа 40 - 448
бит, отсюда сложная фаза инициализации до опеpаций шифpования.
Разработан в 1993 году.
Автор: Брюс Шнаейр (Bruce Schneier)
Параметры:
- pазмер блока 64 бита
- pазмер ключа 32-448 бит
- число раундов 16
CAST.
В некотором смысле аналог DES.
Авторы: C.M. Adams и S.E.Tavares.
Параметры:
CAST-128
- размер блока 64 бита
- размер ключа 128 бит
- число раундов 16
CAST-256
- размер блока 128 бит
- размер ключа 256 бит
DEAL.
Базируется на DES (DEA). Уувеличение длины блока уменьшает вероятность удачной
криптоатаки методом сравнения криптограмм, уровень стойкости шифрования
сопоставим с уровнем triple-DES.
Автор: Lars R. Knudsen.
Параметры:
- размер блока 128 бит
- размер ключа 128/192/256 бит
- число раундов: 6 (DEAL-128, DEAL-192); 8 (DEAL-256)
DES.
Алгоритм с эффективной длиной ключа в 56-bits (хотя часто говорят о 8 байтах,
но старший бит в байте не используется).
Автор: National Institute of Standards and Technology (NIST).
Параметры:
- размер блока 64 бита
- размер ключа 56 бит
- число раундов 16
IDEA (International Decryption-Encryption Algorithm)
Время/место разработки 1990-1991 годы, Цюрих, Швейцария.
Архитектура Общая сбалансированная шифрующая SP-сеть, инвариант раунда -
побитовая сумма по модулю 2 старшей и младшей половин блока.
Авторы: Xuejia Lai, James Massey.
Параметры:
- pазмер блока 64 бита
- pазмер ключа 128 бит
- число раундов 8
Lucifer.
первый (опубликованный в открытой печати) блочный алгоритм. Предтеча DES
Автор: Horst Feisstel, Walter Tuchman (IBM)
тип - сеть Файстеля
Параметры:
- размер блока 128 bit
- размер ключа 128 bit
- число раундов 16 .
В каждом используется подключ в 72 бита, порождаемый из главного
ключа поскольку имеет больший размер ключа и блока по отношению к DES,
поэтому более устойчив к дифф. криптоанализу
NewDES.
Создан в 1985 как творческая переработка DES. Это самостоятельный алгоритм, а
не вариант DES. NewDES несколько проще, чем DES, поскольку у него нет начальной
и, понятно, конечной перестановки. Операции производятся над байтами, а не
битами как в DES. Brute-force атака на NewDES требует 2^119 операций, против
2^111 для TripleDES.
Автор: Robert Scott.
Параметры:
- размер блока 64 бита
- размер ключа 120 бит
- число раундов 17
RC2.
Блочный алгоpитм шифpования. Длина ключа пpеменная - от 8 до 1024 бит.
Разpабатывался под 16-ти битное слово. Реализyет
16 pаyндов "пеpемешивающих" (mixing) и 2 pаyнда "pазмазывающих" (mashing)
пpеобpазований. Описан в RFC2268. Разpаботал Ron Rivest (RSA Laboratories).
Режимы: ECB, CBC, CFB 8bit, OFB, OFB counter 8bit
ECB, CBC, OFB: шифруют данные блоками по 64 бита (8 байт)
CFB, OFBC: шифруют данные блоками по 8 бит (1 байту)
Автор: RSA Data Security (Ron Rivest)
/RC - Ron's Code/
Параметры:
- размер блока 64 бита
- размер ключа до 1024 бит
- число раундов 16
RC4.
Описывать RC4 просто. Алгоритм работает в режиме OFB: поток ключей не
зависит от открытого текста.
Используется S-блок размером 8*8: S0, S1, . . . , S255. Элементы
представляют собой перестановку чисел от 0 до
255, а перестановка является функцией ключа переменной длины. В алгоритме
применяются два счетчика, i и j,
с нулевыми начальными значениями.
Для генерации случайного байта выполняется следующее:
i = (i + 1) mod 256
j = (j + Si) mod 256
поменять местами Si и Sj
t = (Si + Sj) mod 256
K = St
Байт K используется в операции XOR с открытым текстом для получения
шифротекста или в операции XOR с шифротекстом для получения открытого
текста. Шифрование выполняется примерно в 10 раз быстрее, чем DES.
Также несложна и инициализация S-блока. Сначала заполним его линейно:
S0 = 0, S1 = 1, . . . , S255 = 255. Затем заполним ключом другой 256-байтовый
массив, при необходимости для заполнения всего массива повторяя ключ: K0, K1,
. . . , K255. Установим значение индекса j равным 0. Затем:
for i = 0 to 255:
j = (j + Si + Ki) mod 256
поменять местами Si и Sj
Автор: RSA Data Security (Ron Rivest)
/RC - Ron's Code/
RC5
Блочный шифр с переменными параметрами.
Режимы: ECB, CBC, CFB 8bit, OFB, OFB counter 8bit
Шифр RC5 "словоориентированный"; все простейшие вычислительные операции
производятся над w-битными словами. RC5 блочный шифр с размерностью входного и
выходного блоков 2 слова. Номинальный выбор для w - 32 бита, при котором
входной и выходной блоки RC5 имеют размер 64 бита. В принципе, RC5 допускает
любое значение w>0, однако для простоты принимают допустимые значения w - 16,
32 и 64 бита.
Число раундов r является вторым параметром RC5. Выбор большего числа раундов
увеличивает степень защиты. Возможные значения для r: 0,1,...,255.
Заметим также, что RC5 имеет расширенную ключевую таблицу S, получаемую из
предоставляемого пользователем секретного ключа. Размер t таблицы S также
зависит от числа раундов r и составляет t=2(r+1) слов. Выбор большего числа
раундов, таким образом, увеличивает требования к памяти.
Для записи параметров RC5 применяют следующую нотацию: RC5-w/r/b. Например,
запись RC5-32/16/10 означает, что используются 32-битные слова, 16 раундов и
10-байтовый (80-битный) секретный ключ, а также расширенная ключевая таблица
размером 2(16+1)=34 слов. "Номинальным" набором параметров считается
RC5-32/12/16 (размер слова 32 бита, число раундов - 12 и 16-байтовый ключ).
ECB, CBC, OFB: шифруют данные блоками по 64 бита (8 байт)
CFB, OFBC: шифруют данные блоками по 8 бит (1 байту)
Автор: RSA Data Security (Ron Rivest)
/RC - Ron's Code/
Параметры:
- размер блока 32/64/128 бит
- размер ключа до 2048 бит
RC6
Блочный шифр
Автор: RSA Data Security (Ron Rivest)
/RC - Ron's Code/
Параметры:
- размер блока 128 бит
- размер ключа до 2048 бит
- число раундов 16-24
Rijndael.
Является нетрадиционным блочным шифром, поскольку выполнен в архитектуре
SQUARE. Алгоритм представляет каждый блок кодируемых данных в виде двумерного
массива байт размером 4х4, 4х6 или 4х8 в зависимости от установленной длины
блока. Далее на соответствующих этапах преобразования производятся либо над
независимыми столбцами, либо над независимыми строками, либо вообще над
отдельными байтами в таблице.
Автор: Joan Daemen and Vincent Rijmen
Параметры:
- размер блока 128, 192, 256 бит, в качестве AES допускается
использование шифра с размером блока 128 бит;
- размер ключа 128, 192, 256 бит
- число раундов 10, 12, 14. Зависит от размера блока (Nb) и ключа (Nk),
заданных в битах, по следующей формуле: Nr=max(Nb,Nk)/32+6;
SAFER.
Автор: J. L. Massey
Параметры:
- размер блока 64 бит
- размер ключа 64/128
- число раундов, r:
SAFER K64 6 (5 SAFER SK64 8 (5 SAFER K128 10 (9 SAFER SK128 10 (9 SAFER+ ("Secure And Fast Encryption Routine") один из кандидатов на AES Автор: Cylink Corporation Параметры: - размер блока 16 байт - размер ключа 128/192/256 - число раундов 8/12/16 Skipjack. Старательно пропихиваемый госдепом США симметричный алгоритм шифрования с разделяемым ключом и бэкдором. Используется в чипах Clipper и Capstone, которые хотят засунуть до Интернет унитазов включительно :). Интересен тем, что ломается 31 раунд (по аналогии с DES запас сделан минимальный). Еще интересен тем, что по аналогии с ГОСТ ключевое расширение получается простым повторением ключа. Режимы: ECB, CBC, CFB 8bit, OFB, OFB counter 8bit ECB, CBC, OFB: шифруют данные блоками по 64 бита (8 байт) CFB, OFBC: шифруют данные блоками по 8 бит (1 байту) Автор: NSA Параметры:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
