Преимущества и применение

ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ШИФРОВАНИЯ SALSA20, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И БАЗОВЫЕ ОПЕРАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

В 2005 году на конкурсе «eSTREAM» была представлена система поточного шифрования Salsa20, разработанная Даниэлем Бернштейном. Алгоритм прошёл до третьего раунда конкурса без каких-либо изменений и стал победителем «eSTREAM» в первом профиле (поточные шифры для программного применения с большой пропускной способностью). 20-раундовый потоковый шифр Salsa20 несомненно быстрее чем AES и рекомендован разработчиком для типичных криптографических приложений.

В данной ПЗ описывается алгоритм шифрования Salsa20 и его реализация при помощи среды Mathcad.

В первой части поясняются особенности работы поточных шифров и Salsa20 в частности, краткое описание принципа работы, основные достоинства и недостатки, а также базовые операции, реализуемые в алгоритме шифрования и их реализация в среде Mathcad.

Во второй части приведено описание основных функций, используемых в алгоритме Salsa20, а также их реализация в среде Mathcad.

В третьей части описывается механизм шифрования и расшифрования сообщения с помощью алгоритма Salsa20. Работа алгоритма шифрования демонстрируется в среде Mathcad.

Курсовой проект посвящён изучению и анализу работы симметричных потоковых шифров на примере алгоритма шифрования Salsa20. Это позволяет реализовывать и применять алгоритмы шифрования на практике.

Алгоритм шифрования Salsa20 является синхронным потоковым шифром, а следовательно в той или иной степени имеет соответствующие преимущества и недостатки потоковых шифров.

Поточный шифр - это симметричный шифр, в котором все символы открытого текста преобразуются в символы шифрованного, в зависимости и от используемого ключа, и от его места в потоке открытого текста, где шифрование проводится над каждым битом либо байтом исходного (открытого) текста с использованием гаммирования. Именно поэтому важнейшим преимуществом таких шифров перед другими является высокая скорость шифрования, отсутствует эффект размножения ошибок, и простая реализация за счёт простых операций.

Помимо перечисленных преимуществ поточных шифров Salsa20 имеет и свои. Благодаря тому, что преобразования каждого столбца и каждой строки не зависят друг от друга, вычисления, необходимые для шифрования, легко распараллеливаются. Это даёт существенный выигрыш в скорости для большинства современных платформ. Алгоритм практически не имеет накладных вычислений, необходимых для запуска цикла шифрования. Это так же относится к смене ключа. Многие шифросистемы рассчитывают на предварительные вычисления, результаты которых должны храниться в кэше первого уровня (L1) процессора. Так как они зависят от ключа, вычисления придётся проводить заново. В Salsa20 же достаточно просто загрузить ключ в память.

Атаки на полную Salsa20 до сих пор небыли опубликованы, однако уже опубликованы атаки на Salsa20/5 и Salsa20/8 со сложностью по времени 2¹⁶⁵ и 2²⁵¹ соответственно, которые основаны на усеченном дифференциальном криптоанализе.

Основным недостатком поточных шифров, в частности Salsa20, является сложность обмена ключом между сторонами, а также невозможность использования такого шифра в механизмах формирования электронной цифровой подписи и сертификатов, так как ключ известен каждой стороне.

Исходя из вышеприведённых преимуществ и недостатков Salsa20 набирает популярность и находит применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить шифрование данных «на лету»: в защищенных сетевых протоколах транспортного уровня, для обеспечения конфиденциальности данных в виртуальных частных сетях, создания защищённых каналов связи, в алгоритмах создания криптовалюты, а также во вредоносных программах.

Дата добавления: 2017-01-13