Алгоритм обработки одного блока сообщения

Хэш-функция ГОСТ 3411

Алгоритм ГОСТ 3411 является отечественным стандартом для хэш-функций. Его структура довольно сильно отличается от структуры алгоритмов SHA-1,2 или MD5, в основе которых лежит алгоритм MD4.

Длина хэш-кода, создаваемого алгоритмом ГОСТ 3411, равна 256 битам. Алгоритм разбивает сообщение на блоки, длина которых также равна 256 битам. Кроме того, параметром алгоритма является стартовый вектор хэширования Н - произвольное фиксированное значение длиной также 256 бит.

Сообщение обрабатывается блоками по 256 бит справа налево.

Каждый блок сообщения обрабатывается по следующему алгоритму.

1. Генерация четырех ключей длиной 256 бит каждый.
2. Шифрование 64-битных значений промежуточного хэш-кода H на ключах K_i(i = 1, 2, 3, 4) с использованием алгоритма ГОСТ 28147 в режиме простой замены.
3. Перемешивание результата шифрования.

Для генерации ключей используются следующие данные:

• промежуточное значение хэш-кода Н длиной 256 бит;
• текущий обрабатываемый блок сообщения М длиной 256 бит;
• параметры - три значения С₂, С₃ и С₄ длиной 256 бит следующего вида: С₂ и С₄ состоят из одних нулей, а С₃ равно

1⁸ 0⁸ 1¹⁶ 0²⁴ 1₁₆ 0⁸ (0⁸ 1⁸)² 1⁸ 0⁸ (0⁸ 1⁸)⁴ (1⁸ 0⁸)⁴

где степень обозначает количество повторений 0 или 1.

Используются две формулы, определяющие перестановку и сдвиг.

Перестановка Р битов определяется следующим образом: каждое 256-битное значение рассматривается как последовательность тридцати двух 8-битных значений.

Перестановка Р элементов 256-битной последовательности выполняется по формуле y = (x), где x - порядковый номер 8-битного значения в исходной последовательности; y - порядковый номер 8-битного значения в результирующей последовательности.

(i + 1 + 4(k - 1)) = 8i + k i = 0 ÷ 3, k = 1 ÷ 8

Сдвиг А определяется по формуле

A (x) = (x₁ x₂) || x₄ || x₃ || x₂

Где

x_i - соответствующие 64 бита 256-битного значения х,

|| обозначает конкатенацию.

Присваиваются следующие начальные значения:

i = 1, U = H, V = M.W = U V, K₁ = Р (W)

Ключи K₂, K₃, K₄ вычисляются последовательно по следующему алгоритму:

U = A(U) С_i, V = A(A(V)), W = U V, K_i = Р(W)

Далее выполняется шифрование 64-битных элементов текущего значения хэш-кода Н с ключами K₁, K₂, K₃ и K₄. При этом хэш-код Н рассматривается как последовательность 64-битных значений:

H = h₄ || h₃ || h₂ || h₁

Выполняется шифрование алгоритмом ГОСТ 28147:

s_i = E_Ki [h_i] i = 1, 2, 3, 4S = s₁ || s₂ || s₃ || s₄

Наконец на заключительном этапе обработки очередного блока выполняется перемешивание полученной последовательности. 256-битное значение рассматривается как последовательность шестнадцати 16-битных значений. Сдвиг обозначается Ψ и определяется следующим образом:

η₁₆ || η₁₅ ||... || η₁ - исходное значение

η₁ η₂ η₃ η₄ η₁₃ η₁₆ || η₁₆ ||... || η₂ - результирующее значение

Результирующее значение хэш-кода определяется следующим образом:

Χ(M, H) = ⁶¹ (H (M ¹²(S)))

где

H - предыдущее значение хэш-кода,

М - текущий обрабатываемый блок,

Ψⁱ - i-ая степень преобразования Ψ.

Дата добавления: 2014-12-23