7. Алгоритми des та aes. Особливості та криптостійкість.

DES є блочним шифром - дані шифруються блоками по 64 біти - 64 бітний блок явного тексту подається на вход алгоритму, а 64-бітний блок шифрограми отримується в результаті роботи алгоритму. Крім того, як під час шифрування, так і під час дешифрування використовується один і той самий алгоритм (за винятком дещо іншого шляху утворення робочих ключів).

Ключ має довжину 56 біт (як правило, в джерельному вигляді ключ має довжину 64 біти, де кожний 8-й біт є бітом паритету, крім того, ці контрольні біти можуть бути винесені в останній байт ключа). Ключем може бути довільна 64-бітна комбінація, яка може бути змінена у будь-який момент часу. Частина цих комбінацій вважається слабкими ключами, оскільки може бути легко визначена. Безпечність алгоритму базується на безпечності ключа.

На найнижчому рівні алгоритм є ніщо інше, ніж поєднання двох базовних технік шифрування: перемішування і підстановки. Цикл алгоритму, з яких і складається DES є комбінацією цих технік, коли в якості об'єктів перемішування виступають біти тексту, ключа і блоків підстановок.

Захист та криптоаналіз

Оскільки DES — порівняно старий криптоалгоритм, існує багато публікацій щодо його криптоаналізу. Дуже грунтовну оцінку безпеки DES дано Брюсом Шнаєром, який у своїй відомій книзі «Прикладна криптографія» розбирає та впорядковує велику кількість публікацій щодо криптоаналізу DES.

На сьогоднішній день DES вважається нестійким, оскільки:

1. Розмір ключа — 56 бітів — замалий, тому існує реальна загроза пошуку ключа лобовою атакою (послідовним перебором).

2. DES нестійкий до лінійного криптоаналізу (тобто лінійна атака дозволяє знайти ключ DES швидше, ніж послідовний перебір).

В той же час, повний 16-раундовий DES стійкий до диференційного криптоаналізу.

Через високу розповсюдженість DES було запропоновано багато ідей щодо підвищення його безпеки, зокрема, замінити S-блоки DES новими, стійкими до лінійної атаки. Однак, широке практичне застосування жодна з видозмінених версій DES не набула. Винятком є потрійний DES, однак, це не видозміна алгоритму, а лише особливий режим шифрування звичайним DES.

Advanced Encryption Standard (AES), також відомий під назвою Rijndael — симетричний алгоритм блочного шифрування (розмір блока 128 біт, ключ 128/192/256 біт), фіналіст конкурсу AES і прийнятий в якості американского стандарту шифрування урядом США. Вибір припав на AES з розрахуванням на широке використання і активний аналіз алгоритму, як це було із його попередником, DES. Державний інститут стандартів і технологій (англ. National Institute of Standards and Technology, NIST) США опублікував попередню специфікацію AES 26 жовтня 2001 року, після п'ятилітньої підготовки. 26 травня 2002 року AES оголошено стандартом шифрування. Станом на 2006 рік AES є одним із найпоширеніших алгоритмів симетричного шифрування.

Через фіксований розмір блоку AES оперує із масивом 4×4 байт, що називається станом (версії алгоритму із більшим розміром блоку мають додаткові колонки).

Для ключа 128 біт алгоритм має 10 раундів у яких послідовно виконуються операції

• subBytes(); shiftRows(); mixcolumns() (у 10-му раунді пропускається); xorRoundKey()