25.Поточные шифры.

Поточный шифр — это симметричный шифр, в котором каждый символ открытого текста преобразуется в символ шифрованного текста в зависимости как от используемого ключа, так и от его расположения в потоке открытого текста.

Синхронные поточные шифры генерируют псевдослучайную последовательность независимо от каких-либо битов открытого или шифрованного текста. При таком шифровании необходима точная синхронизация на концах линии связи. При потере битов или вставке новых при передаче корректное дешифрование становится невозможным. Для синхронизации могут использоваться специальные маркирующие последовательности, вставляемые в шифртекст. Такие шифры не распространяют ошибки: ошибка в шифровании одного бита не влияет на другие биты.

Самосинхронизирующиеся поточные шифры используют предыдущие N битов при генерации, что позволяет автоматически синхронизироваться источнику и получателю. Потерянные или вставленные биты могут быть легко обнаружены.

4.5.1. Гаммирование.

Гаммирование – процесс наложения по определенному закону гаммы шифра на открытые данные. Гамма шифра — это псевдослучайная последовательность, выработанная по заданному алгоритму для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных.

Принцип шифрования гаммированием заключается в генерации гаммы шифра с помощью датчика псевдослучайных чисел и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым образом (например, используя сложение по модулю 2).

Процесс дешифрования данных сводится к повторной генерации гаммы шифра при известном ключе и наложении такой гаммы на зашифрованные данные.

Полученный зашифрованный текст является достаточно трудным для раскрытия в том случае, если гамма шифра не содержит повторяющихся битовых последовательностей.

Перед зашифрованием открытые данные разбивают на блоки Т₀⁽ⁱ⁾ одинаковой длины, обычно по 64 бита. Гамма шифра вырабатывается в виде последовательности блоков Г_ш⁽ⁱ⁾ аналогичной длины. Уравнение зашифрования можно записать в виде

Т_ш⁽ⁱ⁾ = Г_ш⁽ⁱ⁾  Т₀⁽ⁱ⁾, I = 1… М,

где Т_ш⁽ⁱ⁾ – i-й блок шифртекста, Г_ш⁽ⁱ⁾ – i-й блок гаммы шифра, Т₀⁽ⁱ⁾ – i-й блок открытого текста; М – количество блоков открытого текста.

Процесс расшифрования сводится к повторной генерации гаммы шифра и наложению этой гаммы на зашифрованные данные. Уравнение расшифрования имеет вид

Т₀⁽ⁱ⁾ = Г_ш⁽ⁱ⁾  Т_ш⁽ⁱ⁾

Получаемый этим методом шифртекст достаточно труден для раскрытия, так как теперь ключ является переменным. Гамма шифра должна изменяться случайным образом для каждого шифруемого блока. Если период гаммы превышает длину всего шифруемого текста и злоумышленнику неизвестна никакая часть исходного текста, то такой шифр можно раскрыть только прямым перебором всех вариантов ключа. В этом случае криптостойкость шифра определяется длиной ключа.

4.5.2. Принципы построения генераторов псевдослучайных кодов.

В качестве ключа используется случайная строка битов, которая объединяется с открытым текстом, также представленным в двоичном виде (например, А=00000, В =00001, С = 00010 и т.д.), с помощью побитового сложения по модулю 2, и в результате получается шифрованный текст. Для решения проблемы генерации двоичной последовательности большой длины широко используются генераторы двоичных псевдослучайных последовательностей.

К криптографически стойкому генератору псевдослучайной последовательности чисел предъявляются три основных требования:

• период гаммы должен быть достаточно большим для шифрования сообщений различной длины;

• гамма должна быть практически непредсказуемой, что означает невозможность предсказать следующий бит гаммы, даже если известны тип генератора и предшествующий кусок гаммы;

• генерирование гаммы не должно вызывать больших технических сложностей.

Длина периода гаммы является самой важной характеристикой генератора псевдослучайных чисел. Чем длиннее ключ, тем труднее его подобрать. Длина периода гаммы зависит от выбранного алгоритма получения псевдо- случайных чисел.