14.Комбинирование блочных алгоритмов.Схема двукратного и трёхкратного алгоритмов des.

В некоторых случаях требуется увеличить результирующую длину без изменения самого алгоритма шифрования . Одним из вариантов решения этой задачи является алгоритм трёхкратного шифрования по схеме двух ключей и по схеме трёх ключей.

Трёхкратное шифрование.

Этот режим иногда называют режимом EDE (encrypt-decrypt-encrypt). Введение в данную схему операции расшифрования D_К2 позволяет обеспечить совместимость этой схемы со схемой однократного использования алгоритма DES. Если в схеме трехкратного использования DES выбрать все ключи одинаковыми, то эта схема превращается в схему однократного использования DES.

Рисунок 3.10 – Схемы трехкратного применения алгоритма DES

с двумя разными ключами

Процедура расшифрования выполняется в обратном порядке:

Р = D_К1(Е_К2(D_К1(C))),

т.е. блок шифртекста С сначала расшифровывается ключом К₁, затем зашифровывается ключом К₂ и окончательно расшифровывается ключом К₁.

15.Отечественный стандарт шифрования данных. Режим простой замены.

В нашей стране установлен единый алгоритм криптографического преобразования данных для систем обработки информации в сетях ЭВМ, отдельных вычислительных комплексах и ЭВМ, который определяется ГОСТ 28147-89. Стандарт обязателен для организаций, предприятий и учреждений, применяющих криптографическую защиту данных, хранимых и передаваемых в сетях ЭВМ, в отдельных вычислительных комплексах и ЭВМ.

Этот алгоритм криптографического преобразования данных предназначен для аппаратной и программной реализации, удовлетворяет криптографическим требованиям и не накладывает ограничений на степень секретности защищаемой информации. Алгоритм шифрования данных представляет собой 64-битовый блочный алгоритм с 256-битовым ключом.

Алгоритм предусматривает четыре режима работы:

• шифрование данных в режиме простой замены;

• шифрование данных в режиме гаммирования;

• шифрование данных в режиме гаммирования с обратной связью;

• выработка имитовставки.

1. Режим простой замены

Для реализации алгоритма шифрования данных в режиме простой замены используется только часть блоков общей криптосистемы (рис.3.12). Обозначения на схеме:

N₁, N₂ – 32-разрядные накопители;

СМ₁ – 32-разрядный сумматор по модулю 2³² (⊞);

СМ₂ – 32-разрядный сумматор по модулю 2 ();

R – 32-разрядный регистр циклического сдвига;

КЗУ – ключевое запоминающее устройство на 256 бит, состоящее из восьми 32-разрядных накопителей Х₀, Х₁, Х₂, ..., Х₇;

S – блок подстановки, состоящий из восьми узлов замены (S-блоков замены) S₁, S₂, S₃, ..., S₇, S₈.

2. Зашифрование открытых данных в режиме простой замены. Открытые данные, подлежащие зашифрованию, разбивают на 64‑разрядные блоки Т₀. Процедура зашифрования 64-разрядного блока Т₀ в режиме простой замены включает 32 цикла (j = 1…32). В ключевое запоминающее устройство вводят 256 бит ключа К в виде восьми 32-разрядных подключей (чисел) К_i:

К=К₇К₆К₅К₄К₃К₂К₁К₀.

Последовательность битов блока

Т₀=(a₁(0), a₂(0), ..., a₃₁(0), a₃₂(0), b₁(0), b₂(0),..., b₃₁(0), b₃₂(0))

разбивают на две последовательности по 32 бита: b(0) a(0), где b(0) – левые или старшие биты, a(0) – правые или младшие биты.Эти последовательности вводят в накопители N₁ и N₂ перед началом первого цикла зашифрования. В результате начальное заполнение накопителя N₁

a (0) = (a₃₂(0), a₃₁(0), ..., a₂(0), a₁(0)),

32, 31, ... 2, 1  номер разряда N₁

начальное заполнение накопителя N₂

b(0) = (b₃₂(0), b₃₁(0), ..., b₂(0), b₁(0)).

32, 31, ... 2, 1  номер разряда N₂

Рисунок 3.12 – Схема реализации режима простой замены

Первый цикл (j=1) процедуры зашифрования 64-разрядного блока открытых данных можно описать уравнениями:

Здесь a (1) – заполнение N₁ после 1-го цикла зашифровaния; b (1) – заполнение N₂ после 1-го цикла зашифрования; f – функция шифрования.

Функция f включает две операции:

-над полученной суммой а(0) (32 разряда), т.е. подстановка или замена, выполняется блоком подстановки S.Этот блок состоит из 8 узлов замены: S1- S8.Каждый блок замены имеет 4 входа и 4 выхода. Узлы замены (таблицы-перестановки) представляют собой ключевые элементы, которые являются общими для сети ЭВМ и редко изменяются. Эти узлы замены должны сохраняться в секрете.

- циклический сдвиг на 11 разрядов влево, выполняется регистр сдвига R.32 раунда. На каждом раунде свой подключ.1 восьмёрка раундов- ключи с 0 по 7. Вторая восьмёрка (9-16)-с 0 по 7. Третья восьмёрка (17-24)- с 0 по 7. Четвёртая восьмёрка (25-32)- с 7 по 0.