Сеть Фейштеля

Сеть Фейштеля является дальнейшей модификацией метода смешивания текущей части шифруемого блока с результатом некоторой функции, вычисленной от другой независимой части того же блока. Эта методика получила широкое распространение, поскольку обеспечивает выполнение требования о многократном использовании ключа и материала исходного блока информации.

Классическая сеть Фейштеля имеет структуру, где независимые потоки информации, порожденные из исходного блока, называются ветвями сети В классической схеме их две. Величины V_i именуются параметрами сети, обычно это функции от материала ключа Функция F называется образующей. Действие, состоящее из однократного вычисления образующей функции и последующего наложения ее результата на другую ветвь с обменом их местами, называется циклом или раундом сети Фейштеля. Оптимальное число раундов К - от 8 до 32 Важно то, что увеличение количества раундов значительно увеличивает криптостойкость любого блочного шифра к криптоанализу. Возможно, эта особенность и повлияла на столь активное распространение сети Фейштеля - ведь при обнаружении, скажем, какого-либо слабого места в алгоритме, почти всегда достаточно увеличить количесво раундов на 4-8, не переписывая сам алгоритм. Часто количество рашдов не фиксируется разработчиками алгоритма, а лишь указываются разумные пределы (обязательно нижний, и не всегда - верхний) этого параметра.

Является ли данная схема обратимой? Очевидно, да. Сеть Фейштеля обладает тем свойством, что даже если вкачестве образующей функции F будет использовано необратимое преобразование, то и в этом случае вся цепочка будет восстановима. Это происходит вследствие того, что для обратного преобразования сети Фейштеля не нужно вычислять функцию F^-1.

Более того, сеть Фейштеля симметрична. Использование операции XOR, обратимой своим же повтором, и инверсия последнего обмена ветвей делают возможным раскодирование блока той же сетью Фейштеля, но с инверсным порядком параметров V_i. Заметим, что для обратимости сети Фейштеля не имеет значение является ли число раундов четным или нечетным числом В большинстве реализаций схемы, в которых операция XOR и уничтожение последнего обмена сохранены, прямое и обратное преобразования производятся одной и той же процедурой, которой в качестве параметра передается вектор величин V_i либо в исходном, либо в инверсном порядке.

С незначительными доработками сеть Фейштеля можно сделать и абсолютно симметричной, то есть выполняощей функции шифрования и Дешифрования одним и тем же набором операций. Математическим языком это записывается как «Функция ErCrypt тождественна функции UeCrypt».

Как известно, основные единицы информации, обрабатываемые процессорами на сегодняшний день - это байт и двойное машинное слово 32 бита. Поэтому все чаще и чаще в блочных криптоалгоритмах встречается сеть Фейштеля с 4-мя ветвями. Для более быстрого перемешивания информации между ветвями (а это основная проблема сети Фейштеля с большим количеством ветвей) применяются две модифицированные схемы.

Сеть Фейштеля надежно зарекомендовала себя как криптостойкая схема произведения преобразований, и ее вы имеете возможность найти практически в любом современном блочном шифре. Незначительные модификации касаются обычно дополнительных начальных и оконечных преобразований (англоязычный термин - whitening) над шифруемым блоком, Подобные преобразования, выполняемые обычно также либо «исключающим ИЛИ» или сложением имеют целью повысить начальную рандомизацию входного текста. Таким образом, криптостой-кость блочного шифра, использующего сеть Фейштеля, определяется на 95% функцией F и правилом вычисления V_i из ключа. Эти функции и являются объектом все новых и новых исследований специалистов в области криптографии.

Дата добавления: 2014-01-11