Быстрый поиск

Дипломная работа: Интегральная атака против блочного симметричного шифра Crypton

Рис.1.2 Байтовая подстановка g

1.3.2.2 Битовая перестановка p и байтовое перемещение t

Как линейные преобразования, CRYPTON использует последовательную перестановку бита и перемещения байта. Бит-перестановка смешивает каждый столбец байта в массиве 4×4 байта и байт-перемещение перемещает результирующие столбцы байт в строки байт.

Сначала определяем четыре вектора маскировки (M3, M2, M1, M0) для извлечения бит, используемых в  как:

M0 = m3 || m2 || m1 || m0 = 0x3fcff3fc,

M1 = m0 || m3 || m2 || m1 = 0xfc3fcff3,

M2 = m1 || m0 || m3 || m2 = 0xf3fc3fcf,

M3 = m2 || m1 || m0 || m3 = 0xcff3fc3f, (1.3)

Где m0 = 0xfc, m1 = 0xf3, m2 = 0xcf, m3 = 0x3f. Чтобы сделать процес шифрования и расшифрования идентичными, используются два немного различных варианта перестановки; в нечетных раундах и e в четных раундах. Они определены следующим образом:

- байтовое перемещение o для нечетных раундов: B = o(A) определяется как:

B[0] ß (A[3] Ù M3) Å (A[2] Ù M2) Å (A[1] Ù M1) Å (A[0] Ù M0),

B[1] ß (A[3] Ù M0) Å (A[2] Ù M3) Å (A[1] Ù M2) Å (A[0] Ù M1),

B[2] ß (A[3] Ù M1) Å (A[2] Ù M0) Å (A[1] Ù M3) Å (A[0] Ù M2),

B[3] ß (A[3] Ù M2) Å (A[2] Ù M1) Å (A[1] Ù M0) Å (A[0] Ù M3). (1.4)

- Битовая перестановка e для четных раундов: B=e(A) определяется как:

B[0] ß (A[3] Ù M1) Å (A[2] Ù M0) Å (A[1] Ù M3) Å (A[0] Ù M2),

B[1] ß (A[3] Ù M2) Å (A[2] Ù M1) Å (A[1] Ù M0) Å (A[0] Ù M3),

B[2] ß (A[3] Ù M3) Å (A[2] Ù M2) Å (A[1] Ù M1) Å (A[0] Ù M0),

B[3] ß (A[3] Ù M0) Å (A[2] Ù M3) Å (A[1] Ù M2) Å (A[0] Ù M1). (1.5)

Битовая перестановка  просто перестраивает массив 4×4 байта, перемещая байт из (i, j)-ой позиции в (j, i)-ую позицию (См. Рисунок 1.3 для B=

A[0]

a03

a02

a01

a00

B[0]

a30

a20

a10

a00

A[1]

a13

a12

a11

a10



B[1]

a31

a22

a11

a01

A[2]

a23

a22

a21

a20

B[2]

a32

a22

a12

a02

A[3]

a33

a32

a31

a30

B[3]

a33

a23

a13

a03

Рис. 1.3 байтовое перемещение t

1.3.2.3 Добавление ключа s

В следующей операции цикловой ключ добавляется к состоянию посредством простого EXOR. Цикловой ключ вырабатывается из ключа шифрования посредством алгоритма выработки ключей (key schedule).

K = (K[3], K[2], K[1], K[0])t, B = (A) определяется как B[i] = A[i] Å K[i], где i = 0, 1, 2, 3.

1.3.2.4 Циклическое преобразование r

Один цикл CRYPTON состоит из применения в последовательности преобразование S-блока, байт-перестановки, байт-перемещения и дополнение ключа. То есть цикл кодирования функций, используемых для нечетного и четного цикла, определены (для циклического ключа K)

roK = sK ◦ t ◦ po ◦ g o

для r = 1, 3, ... etc.,(1.6)

reK = sK ◦ t ◦ pe ◦ ge for r = 2, 4, ... etc. (1.7)

1.3.3 Шифрование и расшифрование

Преобразование кодирования EK r-циклов CRYPTON под ключом K состоит из начального добавления ключа и r/2 повторений и e затем заключительное преобразование вывода. Кодирование и расшифровка могут быть выполнены тем же самым кодом, если применяются различные циклические ключи.

1.3.4 Формирование ключей

R-цикл CRYPTON требует общего количества 4 (r + 1) цикловых ключей 32-битной длины. Эти циклические ключи произведены от ключа пользователя 8k (k = 0,1, ..., 32) бит в два этапа: сначала нелинейное преобразование ключа пользователя в 8 расширенных ключей и затем генерируется необходимое количество циклических ключей от этих расширенных ключей, использующих простые операции.

1.4 Основные виды криптоанализа БСШ и определения надежности СЗИ

Криптология довольно четко делится на две части: криптографию (шифрование) и криптоанализ. Криптограф пытается найти методы обеспечения секретности и(или) аутентичности (подлинности) сообщений [18]. Криптоаналитик пытается выполнить обратную задачу, раскрывая шифр или подделывая кодированные сигналы таким образом, чтобы они были приняты как подлинные. Исходное сообщение, которому криптограф применяет свое искусство, называется открытым текстом, а результат его работы — шифрованным текстом сообщения — шифртекстом, или криптограммой. Для управления процессом шифрования криптограф всегда использует секретный ключ. Часто (но не всегда) он передает этот секретный ключ каким-либо надежным способом (например, в "дипломате", пристегнутом наручниками к руке курьера) человеку (или машине), которому он собирается позднее послать криптограмму, составленную с использованием этого ключа.

Почти общепринятое допущение в криптографии состоит в том, что криптоаналитик противника имеет полный текст криптограммы. Кроме того, криптограф почти всегда руководствуется правилом, впервые сформулированным голландцем Керкхоффом: стойкость шифра должна определяться только секретностью ключа. Иными словами, правило Керкхоффа состоит в том, что весь механизм шифрования, кроме значени секретного ключа, известен криптоаналитику противника. Если криптограф принимает только эти два допущения, то он разрабатывает систему, стойкую при анализе на основе только шифрованного текста. Если к тому же криптограф допускает, что криптоаналитик противника сможет достать несколько отрывков открытого текста и соответствующего ему шифрованного текста, образованного с использованием секретного ключа, то разрабатывается система, стойка при анализе на основе открытого текста. Криптограф может даже допустить, что криптоаналитик противника способен ввести свой открытый текст и получить правильную криптограмму, образованную с использованием секретного ключа (анализ на основе выбранного открытого текста), или предположить, что криптоаналитик противника может подставить фиктивные криптограммы и получить текст, в который они превращаются при расшифровании (анализ на основе выбранного шифртекста), или допустить обе эти возможности (анализ на основе выбранного текста). Разработчики большинства современных шифров обеспечивают их стойкость к анализу на основе выбранного открытого текста даже в том случае, когда предполагается, что криптоаналитик противника сможет прибегнуть к анализу на основе шифртекста.

Системы и средства защиты информации (СЗИ) отличаются от "обычных" систем и средств тем, что для них не существует простых и однозначных тестов, которые позволяют убедиться в том, что информация надежно защищена[19]. Кроме того, эффективность СЗИ и просто их наличие никак не связываются на работоспособности основной системы. Поэтому задача эффективности СЗИ не может быть решена обычным тестированием. Например, для проверки работоспособности системы связи достаточно провести ее испытания. Однако успешное завершение этих испытаний не позволяет сделать вывод о том, что встроенная в нее подсистема защиты информации тоже работоспособна.

Задача определения эффективности СЗИ (особенно, если используются криптографические методы защиты), зачастую более трудоемкая, чем разработка СЗИ, требует наличия специальных знаний и, как правило, более высокой квалификации, чем задача разработки. Часто анализ нового шифра является новой научной, а не инженерной задачей.

Эти обстоятельства приводят к тому, что на рынке появляется множество средств криптографической защиты информации, про которые никто не может сказать ничего определенного. При этом разработчики держат криптоалгоритм (как показывает практика, часто нестойкий) в секрете. Однако задача точного определения данного криптоалгоритма не может быть гарантированно сложной хотя бы потому, что он известен разработчикам. Кроме того, если нарушитель нашел способ преодоления защиты, то не в его интересах об этом заявлять. В результате, пользователи таких СЗИ попадают в зависимость как минимум от разработчика. Поэтому обществу должно быть выгодно открытое обсуждение безопасности СЗИ массового применения, а сокрытие разработчиками криптоалгоритма должно быть недопустимым.

Криптосхемой или криптоалгоритмом будем называть собственно алгоритм шифрования.

Принято различать криптоалгоритмы по степени доказуемости их безопасности [20]. Существуют безусловно стойкие, доказуемо стойкие и предположительно стойкие криптоалгоритмы. Безопасность безусловно стойких криптоалгоритмов основана на доказанных теоремах о невозможности раскрытия ключа. Примером безусловно стойкого криптоалгоритма является система с разовым использованием ключей (шифр Вернама) или система квантовой криптографии, основанная на квантовомеханическом принципе неопределенности. Стойкость доказуемо стойких криптоалгоритмов определяется сложностью решени хорошо известной математической задачи, которую пытались решить многие математики и которая является общепризнанно сложной. Примером могут служить системы Диффи-Хеллмана или Ривеста-Шамира- Адельмана, основанные на сложностях соответственно дискретного логарифмирования и разложения целого числа на множители. Предположительно стойкие криптоалгоритмы основаны на сложности решения частной математической задачи, которая не сводится к хорошо известным задачам и которую пытались решить один или несколько человек. Примерами могут криптоалгоритмы ГОСТ 28147-89, DES, FEAL.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8