28. Механизация шифрования.

Основная идея метода роторных машин лежит в многократных либо многоалфавитных заменах. Главной деталью роторной машины является ротор (или диск) с электропроводящими перемычками внутри. На каждой стороне диска расположены равномерно по окружности n электрических контактов, где n – число символов алфавита исходных текстов. Каждый контакт на передней стороне диска соединен с одним из контактов на внутренней стороне. В результате электрический сигнал, соответствующий символу исходных текстов, будет заменен символом шифротекста. Соответствие символов исходных текстов символам шифротекстов определяется таблицей подстановки и реализуется в роторе внутренними электропроводящими перемычками. Коммутация перемычек может быть изменена путем изменения соединений перемычек. Для фиксированной коммутации один ротор позволяет сгенерировать n таблиц подстановки путем поворота одного диска ротора по отношению к другому. Роторная машина, как правило, состоит из нескольких роторов и механизма изменения положения дисков ротора с каждым зашифрованным символом. Механизм движения роторов может быть различным как по направлению, так и по количеству позиций на которое изменяется положение дисков ротора. Простейшим принципом движения является принцип одометра, использованный в немецкой машине ENIGMA. Энигма (лат.Enigma — загадка) использовалась в коммерческих целях, а также в военных и государственных службах во многих странах мира, но наибольшее распространение получила в нацистской Германии во время Второй мировой войны.Энигма состояла из комбинации механических и электрических систем. Механическая часть включала в себя клавиатуру, набор вращающихся дисков (роторов), которые были расположены вдоль вала и прилегали к нему, и ступенчатого механизма, двигающего один или более роторов при каждом нажатии клавиши. При шифровании машиной ENIGMA одного символа исходного текста правый крайний ротор поворачивается на одну позицию. Когда данный ротор (и любой другой) переместится на n позиций и совершит полный оборот ротор, расположенный справа от него, перемешается на одну позицию. Таким образом, для каждого символа исходного текста роторная машина будет иметь определенное состояние роторов, которому соответствует своя таблица подстановки. Подобным образом последовательно роторная машина принимает все возможные состояния, число которых для m роторов и n символов ровняется nm. Для английского алфавита и, например, двух роторов в роторной машине число возможных состояний роторной машины или что, то же самое, таблиц подстановки равняется nm=262. Учитывая то, что количество возможных таблиц подстановки в случае английского алфавита равняется приблизительно 26! количество роторов роторной машины, как правило, не превышает десяти.

29.Потоковые шифрующие системы.

Пото́чный шифр — это симметричный шифр, в котором каждый символ открытого текста преобразуется в символ шифрованного текста в зависимости не только от используемого ключа, но и от его расположения в потоке открытого текста.

Генератор гаммы выдаёт ключевой поток (гамму): k₁, k₂,… k_l Обозначим поток битов открытого текста m₁, m₂,… m_l. Тогда поток битов шифротекста получается с помощью применения операции XOR: c₁, c₂,… c_l, где c_i = m_i Ө k_i. Расшифрование производится операцией XOR между той же самой гаммой и зашифрованным текстом: c_i = m_i Ө k_i. Синхронные поточные шифры (СПШ) — в которых поток ключей генерируется независимо от открытого текста и шифротекста. Обычно синхронизация производится вставкой в передаваемое сообщение специальных маркеров. Потеря знака шифротекста = передача снова. Минусы: уязвимы к изменению отдельных бит шифрованного текста. Если злоумышленнику известен открытый текст, он может изменить эти биты так, чтобы они расшифровывались, как ему надо. Достоинства: отсутствие эффекта распространения ошибок (только искажённый бит будет расшифрован неверно); предохраняют от любых вставок и удалений шифротекста, так как они приведут к потере синхронизации и будут обнаружены. АПШ (Автоинхронизирующиеся поточные циклы) – в которых поток ключей создаётся функцией ключа и фиксированного числа знаков шифротекста. Реализация: 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. Внутреннее состояние генератора потока ключей является функцией предыдущих N битов шифротекста. Поэтому расшифрующий генератор потока ключей, приняв N битов, автоматически синхронизируется с шифрующим генератором.

Недостатки: каждому неправильному биту шифротекста соответствуют N ошибок в открытом тексте; чувствительны к вскрытию повторной передачей.

Достоинства: Так как каждый знак открытого текста влияет на следующий шифротекст, статистические свойства открытого текста распространяются на весь шифротекст. Следовательно, АПШ может быть более устойчивым к атакам на основе избыточности открытого текста, чем СПШ.