-
Симметричные блочные криптосистемы
Симметричные криптосистемы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для шифрования и расшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ. Ключ алгоритма должен сохраняться в секрете обеими сторонами. Алгоритм шифрования выбирается сторонами до начала обмена сообщениями.
Существует множествоалгоритмов симметричных шифров, существенными параметрами которых являются:
-
стойкость
-
длина ключа
-
число раундов
-
длина обрабатываемого блока
-
сложность аппаратной/программной реализации
-
сложность преобразования
Блоковый шифр обрабатывает открытый текст блоками по несколько (как правило 8 или 16) байт за одну итерацию. Если исходный текст (или его остаток) меньше размера блока, перед шифрованием его дополняют.
Преобразование должно использовать следующие принципы:
Рассеивание— то есть изменение любого знака открытого текста или ключа влияет на большое число знаков шифротекста, что скрывает статистические свойства открытого текста;
Перемешивание— использование преобразований, затрудняющих получение статистических зависимостей между шифротектстом и открытым текстом.
Блочный
шифр состоит из двух взаимосвязанных
алгоритмов: алгоритм шифрования E и
алгоритм расшифрования E−1. Входными
данными служат блок размером n бит и
k-битный ключ. На выходе получается
n-битный зашифрованный блок. Для любого
фиксированного ключа функция расшифрования
является обратной к функции шифрования
для любого блока M и ключа K.
-
Симметричные поточные криптосистемы.
Симметри́чныекриптосисте́мы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для шифрования и расшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ. Ключ алгоритма должен сохраняться в секрете обеими сторонами. Алгоритм шифрования выбирается сторонами до начала обмена сообщениями.
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.
Шеннон доказал абсолютную стойкость шифра Вернама (также известного, как одноразовый блокнот). В шифре Вернама ключ имеет длину, равную длине самого передаваемого сообщения. Ключ используется в качестве гаммы, и если каждый бит ключа выбирается случайно, то вскрыть шифр невозможно (т.к. все возможные открытые тексты будут равновероятны).
Реализация поточного шифра:
Генератор
гаммы выдаёт ключевой поток (гамму):
.
Обозначим поток битов открытого текста
.
Тогда поток битов шифротекста получается
с помощью применения операции XOR:
,
где
.
Расшифрование
производится операцией XOR между той же
самой гаммой и зашифрованным текстом:
.
Очевидно, что если последовательность битов гаммы не имеет периода и выбирается случайно, то взломать шифр невозможно.
Минусы режима шифрования: ключи, сравнимые по длине с передаваемыми сообщениями, трудно использовать на практике. Поэтому обычно применяют ключ меньшей длины (например, 128 бит). С помощью него генерируется псевдослучайная гаммирующая последовательность,псевдослучайность гаммы может быть использована при атаке на поточный шифр.
Для предотвращения потери информации решают проблему синхронизации шифрования и расшифрования текста.Шифрсистемы подразделяются на синхронные (поток ключей генерируется независимо от открытого текста и шифротекста; синхронизация производится вставкой в передаваемое сообщение специальных маркеров) и системы с самосинхронизацией (поток ключей создаётся функцией ключа и фиксированного числа знаков шифротекста).