Блочные шифры простой замены. Методы криптоанализа блочных шифров простой замены. Американские стандарты шифрования DES, AES и российский ГОСТ-28147-89.
Шифры замены – фрагменты открытого текста (отдельные буквы или группы букв) заменяются некоторыми их эквивалентами в шифротексте.
Классификация по мощности алфавита шифрования:
· Блочные – текст разбивается на блоки, длиной более одного знака и шифруется поблочно.
· Поточные – каждый знак текста шифруется отдельно.
Стандарт DES
Американский стандарт, утвержден в 70-ых годах прошлого века, как стандарт исключен из перечня в 1998 году, но используется до сих пор. Текст разбивается на блоки по 64 бита, которые подвергаются начальной перестановке с помощью специальных таблиц, названных разработчиками «магическими», после чего текст шифруется 16 раз с частью исходного 56 битного ключа. На заключительном этапе происходит ещё одна операция перестановки.
Многократное шифрование
Существуют такие шифры, в которых множество перестановок за 1 цикл шифрования не охватывает всё множество вариантов шифротекстов и их можно эффективно использовать несколько раз.
Двукратное шифрование: С=Ek2(Ek1(M)).
Трехкратное шифрование:
С = Ek1(Dk2(Ek1(M)));
С = Ek3(Dk2(Ek1(M)));
Последний тип для DES наиболее распространен и обозначается как TDES или TrippleDES с ключом шифрования 168 бит
Стандарт AES
Конкурс был объявлен в 1999 году, победил алгоритм Ридждейл
Открытый текст разбивается на блоки по 128, 192 или 256 бит, которые представляются в виде таблицы 4x4, 4х6 или 4x8 байт, над которыми производятся следующие преобразования:
|
|
|
BS (ByteSub) – табличная замена каждого байта массива. По значению байт ai,j из таблицы замен выбирается байт bi,j
SR (ShiftRow) – сдвиг строк массива. Первая строка остается без изменений, а остальные циклически побайтно сдвигаются влева на фиксированное число байт, зависящее от размера массива.
MC (MixColumn) – операция над независимыми столбцами массива. Каждый столбец умножается на фиксированную матрицу c(x).
AK (AddRoundKey) – добавление ключа: каждый бит массива складывается по модулю 2 с соответствующим битом ключа раунда, который, в свою очередь, вычисляется из ключа шифрования.
Алгоритм шифрования AES
AK
{BS, SR, MC, AK} (повторяется R-1 раз),
BS,
SR,
AK
Где, R = 10,12,14 в зависимости от размеров блока шифрования.
При расшифровании меняется последовательность алгоритма, меняется направление сдвига и таблица замены, матрица меняется на обратную, AK остается без изменений.
Стандарт шифрования
ГОСТ-28147-89
Алгоритм:
8. Открытый текст размером 64 бита заносится в 32 разрядных накопителя N1 и N2
9. Содержимое N1 складывается арифметически с очередным ключом из КЗУ (Ключевого Запоминающего Устройства)
10. Сумма попадет на 8 4-ых разрядных блока постановки S, которые представляют собой при программной реализации таблицу замены с цифрами от 0 до 15, при аппаратной пару дешифратор-шифратор с перекомутированными внутренними интерфейсами.
|
|
|
11. Результат с блоков постановки сдвигается на регистре R на 11 разрядов влево циклически.
12. Результат сдвига складывается по модулю 2 с содержимым накопителя N2.
13. Содержимое N2 заносится в N1, а сумма с предыдущего шага в N2.
14. Шаги 2-6 повторяются 32 раза.
Шифры гаммирования. Шифр Виженера. Одноразовые блокноты. Методы криптоанализа.
Шифры гаммирования (также называются полиалфавитными шифрами)
Для шифра гаммирования каждая буква шифруется своим способом
Шифр табличного гаммирования в алфавите А – {а1,…..an} определяется произвольным латинским квадратом L на A и способом получения последовательности букв из А, называемой гаммой шифра. Буква аi открытого текста под действием знака гаммы aj переходит в букву а шифрованного текста, содержащуюся в j-й строке на i-м столбце квадрата L (подразумевается, что строки и столбцы в L занумерованы в соответствии с порядком следования букв в алфавите А).
| А | А | Б | В | Г | Д |
| Б | А | Б | В | Г | Д |
| В | В | Г | Д | А | Б |
| Г | Г | Д | А | Б | В |
| Д | Д | А | Б | В | Г |
|
|
|
Шифры модульного гаммирования
Bi=(ai+yi) modn – шифр Вижнера
Bi = (ai-yi) mod n
Bi – (yi-ai) mod n
{yi{ - периодическая последовательность образованная повторением некоторого ключевого слова.
Криптоанализ шифра гаммирования основан на поиске одинаковых блоков шифротекста на расстоянии кратном длине предполагаемой гаммы с последующим анализом частотных закономерностей
Формула (фото1)
Pi,ri,si – вероятность появления знака i в открытом тексте, гамме и шифрованном тексте соответственно
Как следствие получи:
Если ri = 1/n при всех i = 0…n-1, то и sj = 1/n при всех j = 0….n-1
Одноразовый блокнот (ОБ)
-равновероятная гама длиной больше или равной длине шифруемого текста и используемой для шифрования только один раз. Текст, зашифрованный одноразовым блокнотом невозможно вскрыть даже теоретически. Еще одним достоинством одноразового блокнота является возможность создания ложного блокнота на основе шифротекста и ложного текста. Ложный блокнот позволяет в критических ситуациях защитить информацию путем раскрытия ложного блокнота или провести дезинформацию противника.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 612; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!