Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы и средства передачи данных в автоматизированных системах. Учебное пособие
.pdf
6.4. Криптографические алгоритмы с одним ключом
171
DFC
Decorrelated Fast Cipher ‒ блочный симметричный криптоалгоритм,
созданный в 1998 году совместно криптографами Парижской Высшей нормальной школы, Национального центра научных исследований (CNRS) и
телекоммуникационного гиганта France Telecom под руководством известного криптолога Сержа Воденэ, специально для участия в конкурсе AES.
Относится к семейству PEANUT (Pretty Encryption Algorithm with n-Universal Transformation) шифров.
Блочный шифр с длинного блока 128 бит, представляющий 8-раундовую Сеть Фейстеля.
DECIM
Это потоковый шифр на основе регистра сдвигов с линейной обратной связью. Специализирован для аппаратной реализации и создан устойчивым против алгебраических атак.
MICKEY
Алгоритм потокового шифрования. Существует два варианта этого
алгоритма ‒ с длиной ключа 80 бит (MICKEY) и 128 бит (MICKEY-128). Он
был разработан Стивом Бэббиджем и Мэтью Доддом в 2005 г. с целью использования в системах с ограниченными ресурсами. Этот алгоритм имеет
простую аппаратную реализацию при высокой степени защищённости.
В нём используется нерегулярное тактирование сдвиговых регистров, а
также новые методы, обеспечивающие достаточно большой период и псевдослучайность ключевой последовательности и устойчивость к атакам.
Текущая версия алгоритма ‒ 2.0. Она вошла в портфолио eCRYPT,
как потоковый шифр для аппаратной реализации.
RC4
Также известен как ARC4 или ARCFOUR (alleged RC4) ‒ потоковый
шифр, широко применяющийся в различных системах защиты информации
в компьютерных сетях (например, в протоколах SSL и TLS, алгоритмах
обеспечения безопасности беспроводных сетей WEP и WPA).
Алгоритм RC4, как и любой потоковый шифр, строится на основе генератора псевдослучайных битов. На вход генератора записывается ключ, а
на выходе читаются псевдослучайные биты. Длина ключа может составлять
от 40 до 2048 бит. Генерируемые биты имеют равномерное распределение.
Глава 6. Шифрование данных
172
Rabbit
Высокоскоростной поточный шифр, впервые представленный в фев-
рале 2003 г. Rabbit используют 128-битный ключ и 64-битный инициализирующий вектор. Шифр был разработан с целью использования в программном обеспечении, как обладающий высокой скоростью шифрования. Основным компонентом шифра является генератор битового потока, который
шифрует 128 битов сообщения за итерацию. Достоинство шифра в тщательном перемешивании его внутренних состояний между двумя последовательными итерациями. Функция перемешивания полностью основана на арифметических операциях, доступных на современных процессорах, что делает
его эффективным решением для стандартных микропроцессоров ПЭВМ.
Salsa20
Система поточного шифрования, разработанная Даниэлем Бернштейном. Алгоритм выделяется своими отличными характеристиками для систем
с ограниченными ресурсами и представляет собой поточный шифр для программного применения в системах с большой пропускной способностью.
Sosemanuk
Sosemanuk является новым симметричным ПО – ориентированным
потоковым шифром. Длина ключа колеблется от 128 до 256 бит. Начальное
значение устанавливается объёмом 128 бит. Как утверждается, любая
длина ключа достигает 128-битной защиты.
Trivium
Симметричный алгоритм синхронного потокового шифрования,
ориентированный, в первую очередь, на аппаратную реализацию с гибким
равновесием между скоростью работы и количеством элементов, имеющий
также возможность достаточно эффективной программной реализации.
Шифр был представлен в декабре 2008 г. как часть портфолио европейского проекта eSTREAM, по профилю 2 (аппаратно-ориентированные
шифры). Авторами шифра являются Кристоф Де Канньер и Барт Пренел.
Данный потоковый шифр генерирует вплоть до $2^{64}$ бит выходного
потока из 80 бит ключа и 80 бит IV (вектора инициализации). Это ‒ самый
простой шифр проекта eSTREAМ, который показывает отличные результаты по криптоустойчивости.
6.4. Криптографические алгоритмы с одним ключом
173
Trivium включен в стандарт ISO/IEC 29192-3 в качестве легковес-
ного потокового шифра.
FROG
Алгоритм симметричного блочного шифрования c неортодоксаль-
ной структурой, один из участников американского конкурса AES, разработка костариканской компании TecApro Internacional.
Алгоритм FROG был создан в 1998 г., он соответствует требованиям
AES, имея блок, равный 128 бит и ключ длиной 128, 192 или 256 бит. Сам
алгоритм, теоретически, допускает ключи длиной от 40 до 1000 бит.
Blowfish
Криптографический алгоритм, реализующий блочное симметричное
шифрование с переменной длиной ключа. Разработан Брюсом Шнайером в
1993 г. Представляет собой сеть Фейстеля. Выполнен на простых и быстрых операциях: XOR, подстановка, сложение. Является незапатентованным и свободно распространяемым.
Является высоконадежным, простым, скоростным, компактным и
настраиваемым шифром.
Twofish
Симметричный алгоритм блочного шифрования с размером блока
128 бит и длиной ключа до 256 бит. Число раундов 16. Разработан группой
специалистов во главе с Брюсом Шнайером. Отличительными особенностями алгоритма являются использование предварительно вычисляемых и
зависящих от ключа узлов замены и сложная схема развёртки подключей
шифрования. Имеет длину ключей 128, 192 и 256 бит. Эффективно реализуется при помощи программных и аппаратных средств на 32-битных архитектурах.
Xtea
Блочный шифроалгоритм, призванный устранить критические
ошибки алгоритма TEA. Разработчиками шифра являются Дэвид Уилер и
Роджер Нидхэм (факультет компьютерных наук Кэмбриджского университета). Алгоритм был представлен в неизданном техническом отчете в 1997 г.
Шифр не патентован, широко используется в ряде криптографических приложений и широком спектре аппаратного обеспечения благодаря крайне низким требованиям к памяти и простоте реализации.
Глава 6. Шифрование данных
174
Как и TEA, шифр основан на операциях с 64-битным блоком, имеет
32 полных цикла, в каждом полном цикле по два раунда Сети Фейстеля,
что означает 64 раунда сети Фейстеля. Однако число раундов для достижения лучшей диффузии может быть увеличено в ущерб производительности.
Кроме того, в XTEA, как и в TEA, используется 128-битный ключ, состоящий из четырех 32-битных слов.
Skipjack
Блочный шифр, разработанный Агентством национальной безопасно-
сти США в рамках проекта Capstone. После разработки сведения о шифре
были засекречены. Изначально он предназначался для использования в чипе
Clipper для защиты аудиоинформации, передаваемой по сетям правительственной телефонной связи, а также по сетям мобильной и беспроводной
связи. Позже алгоритм был рассекречен. Skipjack являлся одной из инициа-
Агентство национальной безопасности (АНБ) и Национальный институт
стандартов и технологий (НИСТ), финансируемые правительством США.
Официальная дата начала инициативы ‒ 1993 г. Алгоритм шифрования был
разработан в 1980 г., а первая его реализация была получена в 1987 г. Skipjack
использует 80-битный ключ для шифрования/дешифрования 64-битных блоков данных. Это несбалансированная сеть Фейстеля с 32 раундами.
Shark
Алгоритм SHARK разработан Винсентом Риджменом и Джоан Дейменом ‒ будущими авторами стандарта AES. В алгоритме используются
128-битный ключ и 64-битный блок. Алгоритм SHARK имеет консервативные параметры и создан для замены существующих шифров с 64 битным
блоком, вроде IDEA и DES.
Mars
Шифр-кандидат в AES, разработанный корпорацией IBM, создавшей
в своё время DES. По заявлению IBM, в алгоритм MARS вложен 25-летний
криптоаналитический опыт фирмы, и наряду с высокой криптографической
стойкостью шифр допускает эффективную реализацию даже в таких ограниченных рамках, какие характерны для смарт-карт.
В разработке шифра принял участие Дон Копперсмит, один из авторов шифра Lucifer (DES), известный рядом статей по криптологии:
6.5. Криптографические алгоритмы с двумя ключами
175
улучшение структуры S-блоков против дифференциального криптоанализа, метод быстрого перемножения матриц (алгоритм Копперсмита‒Винограда), криптоанализ RSA.
Сейчас MARS распространяется по всему миру под лицензией
Royalty-free. Алгоритм уникален тем, что использовал практически все существующие технологии, применяемые в криптоалгоритмах.
Loki
В криптографии, LOKI89 и LOKI91 являются симметричным клю-
чом блочных шифров, предназначенные в качестве возможной замены для
стандарта DES. LOKI89 был впервые опубликован в 1990 г., тогда называли
просто «LOKI», австралийскими криптографами Лори Браун, Джозеф
Pieprzyk, и Дженнифер Seberry. LOKI89 был представлен Европейскому
RIPE для оценки, но не был выбран. Шифр использует 64-битовый блок и
64-битовый ключ.
Idea
Симметричный блочный алгоритм шифрования данных, запатенто-
ванный швейцарской фирмой Ascom. Известен тем, что применялся в пакете программ шифрования PGP. Первую версию алгоритма разработали в
1990 г. Лай Сюэцзя (Xuejia Lai) и Джеймс Мэсси (James Massey) из Швейцарского института ETH Zürich (по контракту с Hasler Foundation, которая
позже влилась в Ascom-Tech AG) в качестве замены DES. IDEA использует
128-битный ключ и 64-битный размер блока, а открытый текст разбивается
на блоки по 64 бит.
6.5. Криптографические алгоритмы с двумя ключами
RSA
Мы уже описывали RSA чуть выше, поэтому в этом исследовании
лишь отметим, что алгоритм используется в большом числе криптографических приложений, включая PGP, S/MIME, TLS/SSL, IPSEC/IKE и других.
DSA
Данный криптографический алгоритм с использованием открытого
ключа для создания электронной подписи, но не для шифрования (в отличие от RSA и схемы Эль-Гамаля). Подпись создается секретно, но может
Глава 6. Шифрование данных
176
быть публично проверена. Это означает, что только один субъект может
создать подпись сообщения, но любой может проверить её корректность.
Алгоритм основан на вычислительной сложности взятия логарифмов в конечных полях.
Алгоритм был предложен Национальным институтом стандартов и
технологий (США) в августе 1991 г. и является запатентованным, НИСТ
сделал этот патент доступным для использования без лицензионных отчислений. DSA является частью DSS, впервые опубликованного 15 декабря
1998 г. Стандарт несколько раз обновлялся, последняя версия FIPS-186-4.
DSA включает в себя два алгоритма (S, V): для создания подписи
сообщения (S) и для ее проверки (V).
Оба алгоритма вначале вычисляют хэш сообщения, используя криптографическую хэш-функцию. Алгоритм S использует хэш и секретный
ключ для создания подписи, алгоритм V использует хэш-сообщения, подпись и открытый ключ для проверки подписи. Фактически подписывается
не сообщение (произвольной длины), а его хеш (160‒256 бит).
Elgamal
Асимметричный алгоритм, предложенный в 1985 г. Эль-Гамалем,
универсален. Он может быть использован для решения всех трех основных
задач: для шифрования данных, для формирования цифровой подписи и
для согласования общего ключа. Кроме того, возможны модификации алгоритма для схем проверки пароля, доказательства идентичности сообщения и другие варианты. Безопасность этого алгоритма, так же, как и алгоритма Диффи-Хеллмана, основана на трудности вычисления дискретных
логарифмов. Этот алгоритм фактически использует схему Диффи-Хеллмана, чтобы сформировать общий секретный ключ для абонентов, передающих друг другу сообщение, и затем сообщение шифруется путем умножения его на этот ключ.
И в случае шифрования, и в случае формирования цифровой подписи каждому пользователю необходимо сгенерировать пару ключей. Для
этого, так же как и в схеме Диффи-Хеллмана, выбирается некоторое большое простое число $Р$ и число $А$, такие, что различные степени А представляют собой различные числа по модулю $Р$. Числа Р и А могут передаваться в открытом виде и быть общими для всех абонентов сети.
6.5. Криптографические алгоритмы с двумя ключами
177
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное учебное пособие предназначено для изучения методов и
средств передачи данных в современных автоматизированных и информационных системах.
Материал пособия охватывает все важные аспекты передачи пользовательских и служебных данных между элементами информационных систем при помощи различных каналов связи и компьютерных сетей. Пособие покрывает практически всю систему знаний в области сетевых технологий, построения распределенных вычислительных систем, методов эксплуатации каналов связи, методов защиты передачи данных.
Следует отметить, что приведенный здесь материал имеет иерархическую структуру, так как каждая тема раскрывается сразу с нескольких
точек зрения или описывается «послойно»: от физического уровня, до прикладного.
Учебное пособие может быть использовано как отправная точка для
более детального и конкретного изучения описанных здесь технологий,
благодаря широкому охвату материала и приведенным связям между изучаемыми аспектами.
Список литературы
178
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кравченко, Ю. А. Тенденции развития компьютерных технологий:
учебное пособие [текст] / Ю. А. Кравченко, Э. В. Кулиев, Д. В. Заруба; Министерство образования и науки РФ; Южный федеральный
университет; Инженерно-технологическая академия ‒ Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2017. ‒ 107 с.
[http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=493214]
2. Громов, Ю.Ю. Интеллектуальные информационные системы и тех-
нологии [текст] / Ю. Ю. Громов. ‒ Тамбов: Издательство ФГБОУ
ВПО «ТГТУ», 2013. ‒ 244 с. [https://biblioclub.ru/index.php?page=
book_red&id=277713.]
3. Пятибратов, А. П. Вычислительные машины, сети и телекоммуни-
кационные системы. Учебно-методический комплекс [текст] /
А. П. Пятибратов; Л. П. Гудыно; А. А. Кириченко. ‒ Москва: Евразийский открытый институт, 2009. ‒ 292 с. [http://biblioclub.ru/index.
php?page=book&id=90949]
4. Системы и сети передачи информации [текст] / Ю. Громов ‒ Тамбов:
Издательство ФГБ ОУ ВПО «ТГТУ», 2012. ‒ 128 с. [http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=277938]
5. Гергель, В.П. Технологии построения и использования кластерных
систем [текст] / В. П. Гергель. ‒ Москва: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2009. ‒ 470с. [http://biblioclub.ru/in-
dex.php?page=book&id=233768]
6. Гущин, А. П. Анализ ошибок передачи данных в компьютерной сети
и разработка методов их устранения: выпускная квалификационная
работа [текст] / А. П. Гущин. ‒ Ялта, 2017. – 88. [http://biblio-
club.ru/index.php?page=book&id=463257]
7. Петренко, В. И. Защита персональных данных в информационных
системах: учебное пособие [текст] / В. И. Петренко. ‒ Ставрополь:
СКФУ, 2016. ‒ 201 с. [http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=
459205]
8. Бабенко, Л.К. Криптографические методы и средства обеспечения ин-
формационной безопасности, 2011. – Электронный ресурс. [http://ntb.
tgn.sfedu.ru/UML/UML_4789.pdf]
Список литературы
179
9. Руденков, Н. А. Технологии защиты информации в компьютерных
сетях [текст] / Н. А. Руденков ‒ 2-е изд., испр. ‒ Москва: Националь-
ный Открытый Университет «ИНТУИТ», 201 6. ‒ 369 с.
10. Пуговкин, А. В. Сети передачи данных: учебное пособие [текст] /
А. В. Пуговкин. ‒ Томск: Факультет дистанционного обучения
ТУСУРа, 2015. ‒ 138 с. [http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=
480793]
11. Семенов, Ю. А. Алгоритмы и протоколы каналов и сетей передачи
данных [текст] / Ю. А. Семенов. ‒ Москва: Интернет-Университет
Информационных Технологий, 2007. ‒ 638 с. [http://biblioclub.ru/in-
dex.php?page=book&id=233211]
12. Умняшкин, С. В. Теоретические основы цифровой обработки и пред-
ставления сигналов [текст] / С. В. Умняшкин ‒ 2-е изд., испр. и доп. ‒
Москва: Техносфера, 2012. ‒ 368 с. [http://biblioclub.ru/index.php?pa-
ge=book&id=233733]
Список литературы
Учебное издание
БЕСПАЛОВ Дмитрий Анатольевич
ПОЛЕНОВ Максим Юрьевич
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Учебное пособие
Редакторы: Л. В. Чиканенко, Н. И, Селезнёва, З. И. Надточий
Корректоры: Л. В. Чиканенко, Н. И, Селезнёва, З. И. Надточий
Компьютерная верстка И. А. Бобровской
Подписано в печать 19.01.2022 г.
Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16. Усл. печ. лист.
Уч.
-изд. л. 7,94. Тираж 40 экз. Заказ № 8407.
Издательство Южного федерального университета
Отпечатано в отделе полиграфической, корпоративной и сувенирной продукции
Издательско-полиграфического комплекса КИБИ МЕДИА ЦЕНТРА ЮФУ
344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 200/1. Тел. (863) 243-41-66.
180
10,46.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]