3.1.4. Современные стандарты криптосистем

Для современной криптографии характерно использование открытых алгоритмов шифрования, предполагающих использование вычислительных средств. Известно более десятка алгоритмов шифрования, которые при использовании ключа достаточной длины и корректной реализации алгоритма криптографически стойки. Распространенные алгоритмы:

• симметричные DES, AES, ГОСТ 28147-89, Camellia, Twofish, Blowfish, IDEA, RC4 и др.;

• асимметричные RSA и Elgamal (Эль-Гамаль);

• хэш-функций MD4, MD5, MD6, SHA-1, SHA-2, ГОСТ Р 34.11-94.

Во многих странах приняты национальные стандарты шифрования. В 2001 году в США принят стандарт симметричного шифрования AES на основе алгоритма Rijndael с длиной ключа 128, 192 и 256 бит. Алгоритм AES пришёл на смену прежнему алгоритму DES, который теперь рекомендовано использовать только в режиме Triple DES. В Российской Федерации действует стандарт ГОСТ 28147-89, описывающий алгоритм блочного шифрования с длиной ключа 256 бит, а также алгоритм цифровой подписи ГОСТ Р 34.10-2001.

Построение криптостойких систем может быть осуществлено путём многократного применения относительно простых криптографических преобразований (примитивов). В качестве таких примитивов Клод Шеннон предложил использовать подстановки (substitution) и перестановки (permutation). Схемы, реализующие эти преобразования, называются SP-сетями. Часто используемыми криптографическими примитивами являются также преобразования типа циклический сдвиг или гаммирование.

3.2. Симметричные алгоритмы

3.2.1.Принцип симметричного шифрования с секретным ключом

2. Шифры перестановок.

3. Шифры замены.

4. Шифры сложной замены.

1. Принцип симметричного шифрования с секретным ключом

Наличие общего секретного ключа составляет основу симметричных алгоритмов.

На рис.3.4 приведена обобщенная схема симметричного взаимодействия двух абонентов на основе общего секретного ключа.

Рис. 3.4. Симметричное шифрование с секретным ключом

Сформированный генератором ключей общий секреный ключ хранится у обоих абонентов. Исходное сообщение зашифровывается с использованием секретного ключа на передающей сторон и зашифрованное сообщение передается приемной стороне. На приемной стороне сообщение расшифровываеся с использованием копии секретного ключа приемной стороны. Обратная передача зашифрованных сообщений аналогична. Проблема метода – общий секретный ключ для всех абонентов. Поэтому, в соответствии с приятой в системе политикой безопасности периодичеки генератор ключей формирует новые секретные ключи.

2. Шифры перестановок

Шифрование престановкой заключается в том, что символы шифрируемого текста переставляются по некоторому правилу в пределах некоторого блока текста. При достаточной длине блока в сложном неповторяющемся порядке перестановки можно достичь приемлемой для простых практических приложений стойкости шифра.

В качестве ключа в шифрующих таблицах, как правило, используются размер таблицы, условное слово или фраза, особенности структуры таблицы.

Простая перестановка. Ключ – размер таблицы. Пусть исходное сообщение имеет вид НЕЯСНОЕ СТАНОВИТСЯ ЕЩЕ БОЛЕЕ НЕПОНЯТНЫМ. Сообщение, записанное в таблицу 7*5 по столбцам и строкам имеет вид

Таблица 3.1

Н	О	Н	С	Б	Н	Я
Е	Е	О	Я	О	Е	Т
Я	С	В	Е	Л	П	Н
С	Т	И	Щ	Е	О	Ы
Н	А	Т	Е	Е	Н	М

Для зашифрования текст записывается по строкам. Если его записать группами по 5 букв (только для простоты восприятия) получится зашифрованное сообщение НОНСБ НЯЕЕО ЯОЕТЯ СВЕЛП СТИЩ ЕОЫНА.

Одиночная перестановка по ключу. Колонки таблицы переставляются поключевому слову, фразе или набору цифр длиной в строку таблицы. Первоначально в верхней строкетаблицызаписывается ключ ( в нашем случае слово РАДОСТЬ). Во второй строке таблицы записываются порядковые номера букв ключа, в порядке их расположения в алфавите: А-1, Д -2 (следующая после А в алфавите буква ключа), О -3, Р -4, С -5, Т -6, Ь -7.

Таблица 3.2

Р	А	Д	О	С	Т	Ь
4	1	2	3	5	6	7
Н	О	Н	С	Б	Н	Я
Е	Е	О	Я	О	Е	Т
Я	С	В	Е	Л	П	Н
С	Т	И	Щ	Е	О	Ы
Н	А	Т	Е	Е	Н	М

Далее по аналогии с предыдущим примером по столбцам записывается исходный текст НЕЯСНОЕ СТАНОВИТСЯ ЕЩЕ БОЛЕЕ НЕПОНЯТНЫМ.

Перестановку осуществляем в соответствии со строкой 2 таблицы 3.3.

Таблица 3.3

А	Д	О	Р	С	Т	Ь
1	2	3	4	5	6	7
О	Н	С	Н	Б	Н	Я
Е	О	Я	Е	О	Е	Т
С	В	Е	Я	Л	П	Н
Т	И	Щ	С	Е	О	Ы
А	Т	Е	Н	Е	Н	М

Полученная шифровка после записи по строкам имеет вид

ОНСНБ НЯЕОЯ ЕОЕТС ВЕЯЛП НТИЩС ЕОЫАТ ЕНЕНМ