Cipher Block Chaining (CBC)

Основная статья: Режим сцепления блоков шифротекста

Каждый блок открытого текста (кроме первого) побитово складывается по модулю 2 (операция XOR) с предыдущим результатом шифрования. Шифрование:

где — номера блоков, — вектор инициализации (синхропосылка), и — блоки зашифрованного и открытого текстов соответственно, а — функция блочного шифрования. Расшифровка:

Шифрование в режиме сцепления блоков шифротекста

достоинства алгоритма DES:

1)Используется только один ключ длиной 56 бит

2)Зашифровав сообщение с помощью одного пакета программ, для расшифровки можно использовать любой другой пакет программ, соответствующий стандарту DES

3)Относительная простота алгоритма обеспечивает высокую скорость обработки

4)Достаточно высокая стойкость алгоритма

разработаны четыре рабочих режима.

15. Использование блочного шифра как самосинхронизирующегося поточного шифра. Режим счетчика: достоинства и недостатки.

Самосинхронизирующиеся поточные шифры (асинхронные поточные шифры (АПШ)) – шифры, в которых поток ключей создаётся функцией ключа и фиксированного числа знаков шифротекста.

Внутреннее состояние генератора потока ключей является функцией предыдущих N битов шифротекста. Поэтому расшифрующий генератор потока ключей, приняв N битов, автоматически синхронизируется с шифрующим генератором.

Реализация этого режима происходит следующим образом: каждое сообщение начинается случайным заголовком длиной N битов; заголовок шифруется, передаётся и расшифровывается; расшифровка является неправильной, зато после этих N бит оба генератора будут синхронизированы.

Рассмотрим основные различия между поточными и блочными шифрами не только в аспектах их безопасности и удобства, но и с точки зрения их изучения в мире:

- важнейшим достоинством поточных шифров перед блочными является высокая скорость шифрования, соизмеримая со скоростью поступления входной информации; поэтому, обеспечивается шифрование практически в реальном масштабе времени вне зависимости от объема и разрядности потока преобразуемых данных.

- в синхронных поточных шифрах (в отличие от блочных) отсутствует эффект размножения ошибок, то есть число искаженных элементов в расшифрованной последовательности равно числу искаженных элементов зашифрованной последовательности, пришедшей из канала связи.

- структура поточного ключа может иметь уязвимые места, которые дают возможность криптоаналитику получить дополнительную информацию о ключе (например, при малом периоде ключа криптоаналитик может использовать найденные части поточного ключа для дешифрования последующего закрытого текста).

- ПШ в отличие от БШ часто могут быть атакованы при помощи линейной алгебры (так как выходы отдельных регистров сдвига с обратной линейной связью могут иметь корреляцию с гаммой). Также для взлома поточных шифров весьма успешно применяется линейный и дифференциальный анализ.

16. Параметры блочного шифра: длина блока, длина ключа. Смешивание и рассеивание, линейные и нелинейные преобразования. Понятие итерационного шифра, функции раунда, число раундов. Понятие ключей раундов и алгоритма развертки ключа.

Преобразование должно использовать следующие принципы:

- Рассеивание (diffusion) — то есть изменение любого знака открытого текста или ключа влияет на большое число знаков шифротекста, что скрывает статистические свойства открытого текста;

- Перемешивание (confusion) — использование преобразований, затрудняющих получение статистических зависимостей между шифротекстом и открытым текстом.

Ключи раунда получаются из ключа шифрования с помощью преобразования, состоящего из двух компонентов: расширение ключа и выбор ключа раунда. Основной принцип состоит в следующем:

- Общее число битов ключа раунда равно длине блока, умноженной на количество раундов плюс 1. Например, для длины блока 128 бит и 10 раундов необходимо 1408 битов ключа раунда.

- Ключ шифрования расширяется в ExpandedKey.

- Ключи раунда получаются из этого ExpandedKey следующим способом: первый ключ раунда состоит из первых Nb слов, второй состоит из следующих Nb слов и т.д

Практически все современные блочные шифры являются композиционными - т.е состоят из композиции простых преобразований или F=F₁ o F₂ o F₃ o F₄ o .. o F _n, где F -преобразование шифра, F_i -простое преобразование, называемое также i-ым циклом шифрования. Само по себе преобразование может и не обеспечивать нужных свойств, но их цепочка позволяет получить необходимый результат. Например, стандарт DES состоит из 16 циклов. В иностранной литературе такие шифры часто называют послойными (layered). Если же используется одно и то же преобразование, т.е. F_i постоянно для "i, то такой композиционный шифр называют итерационным шифром.

17. Использование одного преобразования для шифрования и дешифрования. Сеть Feistel и шифр Feistel: достоинства, функция раунда, примеры шифров с параметрами. Эквивалентные ключи: пример.

Шифрование и расшифрование осуществляются в той же последовательности, что и в случае простой таблицы Вижинера.

Для шифрования буквенных сообщений необходимо прежде всего заменить -знаки алфавита их цифровыми эквивалентами, которым может быть порядковый номер буквы в алфавите.

Для дешифрования используются те же правила умножения матрицы на вектор, только в качестве основы берется обратная матрица, а в качестве умножаемого вектора — соответствующее количество чисел шифрованного текста. Цифрами вектора-результата будут цифровые эквиваленты знаков исходного текста.

Сеть Фе́йстеля (конструкция Фейстеля) — один из методов построения блочных шифров. Сеть представляет собой определённую многократно повторяющуюся (итерированную) структуру, называющуюся ячейкой Фейстеля. При переходе от одной ячейки к другой меняется ключ, причём выбор ключа зависит от конкретного алгоритма. Операции шифрования и расшифрования на каждом этапе очень просты, и при определённой доработке совпадают, требуя только обратного порядка используемых ключей.

Фейстель описывает два различных блока преобразований (функций) — блок подстановок (S-блок) и блок перестановок (P-блок). Можно показать, что любое двоичное преобразование над двоичным блоком фиксированной длины, сводятся к S-блоку, но на практике в силу сложности строения n-разрядного S-блока при больших n, применяют более простые конструкции.

Дата добавления: 2015-04-24