1.4 Классификация симметричных шифров

О классификации симметричных алгоритмов спорить можно много и безрезультатно, потому что однозначно отнести тот или иной шифр к конкретному классу бывает далеко не просто. Я рассмотрю наиболее часто встречающиеся классификации.

По способу преобразований, выполняемых с открытым текстом:

Рисунок 1.1 классификация шифров

Шифры перестановки – это шифр, в котором используется некоторое преобразование, зависящее от ключа, которое заключается в перестановке блоков, как частный случай – букв, входа по определенному закону.

Шифры замены – это шифр, в котором происходит криптографическое преобразование, заменяющее символы открытого текста символами шифротекста в зависимости от используемого ключа, но не изменяющее при этом позицию символов.

• Моноалфавитная замена – это шифр замены, в котором криптографическое преобразование, зависит от используемого ключа, но не зависит от положения символов.

• Моноалфавитная подстановка является частным случаем моноалфавитной замены, для которой алфавиты открытого и зашифрованного текста совпадают.

• Моноалфавитный сдвиг является частным случаем моноалфавитной подстановки, для которой криптографическое преобразование представляет собой замену символов открытого текста другими, которые получаются смещением алфавита на некоторое количество позиций, определяемое ключом шифрования.

• Полиалфавитная замена – это шифр замены, в котором криптографическое преобразование, зависит от используемого ключа, и от положения символов в открытом тексте.

• Полиалфавитная подстановка является частным случаем полиалфавитной замены, для которой алфавиты открытого и зашифрованного текста совпадают.

• Полиалфавитный сдвиг является частным случаем полиалфавитной подстановки, для которой криптографическое преобразование представляет собой замену символов открытого текста другими, которые получаются смещением алфавита на некоторое количество позиций, определяемое ключом шифрования.

Композиционный шифр – это шифр, который получается в результате композиции шифров семейства:

F_i: P × K_i → C i = 1, … , n

для которых:

P = C

и задается отображением:

F = F_n ◦ F_n-1 ◦ … ◦ F₁

F: P × (K₁ × … × K_n) → P

ключом для которого будет вектор:

k = (k₁, … ,k_n) K₁ × … × K_n

где F_i называется i-м раундом шифрования, а k_i – ключом i-ого раунда шифрования (раундовым ключом).

• Итерационный шифр – это частный случай композиционного шифра, для которого совпадают ключевые пространства K_i, а раунды F_i являются идентичными.

• Шифр Файстеля – это частный случай композиционного шифра, для которого:

P = T × T

для которой выполняется:

для p P l, r T

такие что:

p = (l, r)

F(l, r) = (r, l f_i(r, k_i))

где - операция, относительно которой замыкается множество T.

По объему информации, с которой работает шифр (блочный/поточный):

Разделяют блочные и поточные шифры. Вот основные различия этих двух типов:

• Блочные шифры оперируют блоками текста определенной длины (определена в описании алгоритма), а поточные – битами открытого и зашифрованного текстов.

• Для блочного шифра результат шифрования каждого блока открытого текста не зависит от других блоков. Для поточного шифра имеет место зависимость результата шифрования каждого блока исходного текста не только от ключа, но и от предыдущих блоков.

• В блочных шифрах мы используем один тот же ключ для шифрования, т.е. мы можем получить все подключи для шифрования еще на стадии инициализации, в то время как в поточном шифровании мы каждую порцию информации шифруем своим ключом (той же размерности, что и секретный ключ). Если результат шифрования каждого блока открытого текста зависит от порядкового номера этого блока и не зависит от предыдущих блоков, то такие шифры принято называть шифрами гаммирования.

Также можно встретить определение комбинированного шифра, являющегося ни чем иным как частным случаем блочного шифра, использующего один из следующих принципов:

• Связывание блоков.

• Для формирования потока ключей используется генератор псевдослучайных чисел с обратной связью, задачи которой исполняет функция шифрования блочного шифра.