9. Режимы работы и характеристика четырех основных блочных алгоритмов.

Чтобы использовать алгоритмы блочного шифрования для различных криптографических задачах существует несколько режимов их работы:

1 эл.кодовая книга ECB (Electronic CodeBook)

2 сцепление блоков шифротекста CBC (Cipher Block Chaining)

3 обратная связь по шифротексту CFB (Cipher Feed Back)

4 обратная связь по выходу OFB (Output Feed Back).

Обозначим применение шифра к блоку открытого текста как

E_k(M)=C;

k – ключ;

M – блок открытого текста;

C – получающийся шифротекст.

1. эл.кодовая книга ECB

Зашифрование

…

Расшифрование

…

Исходный текст разбивается на блоки, равные размеру блока шифра. Затем каждый блок шифруется независимо от других, с использованием одного ключа шифрования.

Непосредственно этот режим применяется для шифрования небольших объемов информации, размером не более одного блока или для шифрования ключей.

Это связано с тем, что одинаковые блоки открытого текста преобразуют в одинаковые блоки шифротекста, что может дать взломщику (криптовщику) определенную информацию о содержании сообщения.

Достоинство – простота реализации.

2. сцепление блоков шифротекста CBC

Зашифрование

…

Расшифрование

…

Один из наиболее часто применяемых режимов шифрования для обработки больших количеств информации. Исходный текст разбивается на блоки, а затем обрабатывается по следующей схеме. Первый блок складывается побитно по модулю 2(XOR) с неким значением IV (Init Vector) – вектор инициализации, который выбирается независимо перед началом шифрования. Полученное значение шифруется. Полученный в результате блок шифротекста отправляется получателю и одновременно служит начальным вектором IV для следующего блока открытого текста.

В виде формулы преобразование в режиме CBC можно представить как C_i=E_k(M_i^C_i-1), где i-номер соответствующего блока.

Если во время передачи один из блоков шифротекста исказится (передается с ошибкой), то получатель сможет корректно расшифровать предыдущие блоки сообщений. Проблемы возникнут только с этим «бракованным» и следующими блоками.

Одним из важных свойств этого режима является «распространение ошибки» - изменение блока открытого текста меняет все последующие блоки шифротекста.

Поскольку последний блок шифротекста зависит от всех блоков открытого текста, то его можно использовать для контроля: целостности и аупектичности (проверки подленности сообщений). Его называют кодом аутентификации сообщений (МАС – Message Authentication Code). Он может защитить как от случайных так и преднамеренных изменений в сообщениях.

3. обратная связь по шифротексту CFB (Cipher Feed Back)

зашифрование расшифрование

сдвиг

1 k 1 k

1 k 1 k

Режим может быть использован для получения поточного шифра из блочного. Размер блока в данном режиме меньше либо равен размеру блока шифра.

Описание работы схемы:

1.iv представляет собой сдвиговый регистр. В начале iv заполняется неким значением, которое называется синхропосылкой, не является секретным и передается перед сеансом связи получателю.

2.значение iv шифруется.

3.берутся первые k бит зашифрованного значения iv и складывается XOR с k битами открытого текста. Получается блок шифротекста из k бит.

4.значение iv сдвигается на k битов влево, а вместо него становится значение шифротекста.

5.затем опять 2 пункт и т.д. до конца цикла шифрования.

Расшифрование происходит аналогично.

Особенностью данного режима является распознавание ошибки на весь последующий текст. Рекомендованные значения k: . Применяется как правило для шифрования потоков информации типа оцифрованной речи, видео.

4. обратная связь по выходу OFB (Output Feed Back).

Зашифрование Расшифрование

сдвиг

обратная связь, k бит

1 k 1 k

1 k 1 k

Данный режим примечателен тем, что позволяет получать поточный шифр в его классическом виде, в отличие от режима CFB, в котором присутствует связь с шифротекстом.

Принцип работы схож с принципом работы режима CFB , но сдивиговый регистр iv заполняется не битами шифротекста, а битами выходящими из-под ..

Для любого блока длины k операция зашифрования выглядит следующим образом: C_i=M_i^G_i,

G_i – результат зашифрования некоторого вектора, является заполнением сдвигового регистра.

Главное свойство шифра – единичные ошибки не распространяются. Т.к. заполнение сдвигового регистра осуществляется независимо от шифротекста.

Область применения: потоки видео, аудио или данных, дял которых необходимо обеспечить оперативную доставку. Широко используется у военных наряду с полюсными шифрами.