- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •В.И. Аверченков, м.Ю. Рытов, с.А. Шпичак
- •Брянск Издательство бгту
- •Isbn 978-5-89838-596-5
- •Редактор издательства т.И. Королева
- •Темплан 2011г., п. 57
- •1. Введение в криптографию 10
- •2. Стойкость криптографических систем 34
- •3. Принципы построения симметричных криптографических алгоритмов 61
- •4. Принципы построения асимметричных криптографических алгоритмов 98
- •5. Криптографические хэш-функции и электронно-цифровая подпись 133
- •6. Организация сетей засекреченной связи 160
- •7.Криптоанализ и перспективные направления в криптографии 183
- •Предисловие
- •1. Введение в криптографию
- •1.1. Краткая история развития криптографических методов.
- •1.2. Основные понятия криптографии
- •1.2.1. Термины и определения
- •1.2.2. Классификация шифров
- •1.2.3. Характер криптографической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •2. Стойкость криптографических систем
- •2.1. Модели шифров и открытых текстов
- •2.1.1. Алгебраические модели шифров.
- •2.1.2. Вероятностные модели шифров.
- •2.1.3. Математические модели открытых сообщений.
- •2.2. Криптографическая стойкость шифров
- •2.2.1. Теоретико-информационный подход к оценке криптостойкости шифров
- •2.2.2. Практическая стойкость шифров.
- •2.3. Имитостойкость и помехоустойчивость шифров
- •2.3.1. Имитостойкость шифров. Имитация и подмена сообщения
- •2.3.2. Способы обеспечения имитостойкости
- •2.3.3. Помехостойкость шифров
- •2.3.4. Практические вопросы повышения надежности.
- •Контрольные вопросы
- •3. Принципы построения симметричных криптографических алгоритмов
- •3.1. Виды симметричных шифров. Особенности программной и аппаратной реализации.
- •3.2. Принципы построения блочных шифров
- •3.2.1. Базовые шифрующие преобразования
- •3.2.2. Сеть Файстеля
- •3.3. Современные блочные криптоалгоритмы
- •3.3.1. Основные параметры блочных криптоалгоритмов.
- •3.3.2. Алгоритм des
- •3.3.3. Блочный шифр tea
- •Var key:tLong2x2;
- •Var y,z,sum:longint; a:byte;
- •Inc(sum,Delta);
- •3.3.4. Международный алгоритм idea
- •3.3.5. Алгоритм aes (Rijndael)
- •InverseSubBytes(s);
- •InverseShiftRows(s);
- •InverseSubBytes(s) End;
- •3.4. Принципы построения поточных шифров
- •3.4.1. Синхронизация поточных шифрсистем
- •3.4.2. Структура поточных шифрсистем
- •3.4.3.Регистры сдвига с обратной связью
- •3.4.4. Алгоритм Берленкемпа-Месси
- •3.4.5. Усложнение линейных рекуррентных последовательностей
- •3.5. Современные поточные криптоалгоритмы
- •3.5.1. Алгоритм Гиффорда
- •3.5.2. Алгоритм a5
- •3.6. Режимы использования шифров
- •Контрольные вопросы
- •4. Принципы построения асимметричных криптографических алгоритмов
- •4.1. Математические основы асимметричной криптографии
- •4.1.1. Свойства операций
- •4.1.2. Функция Эйлера. Поле. Теоремы Эйлера - Лагранжа и Ферма
- •4.1.3. Конечные поля
- •4.1.4. Основные алгоритмы
- •Алгоритм разложения чисел на простые множители.
- •4.1.5. Алгоритмы нахождения нод и мультипликативного обратного по модулю
- •4.1.6. Китайская теорема об остатках
- •4.1.7. Символы Лежандра и Якоби. Извлечение корней
- •4.2. Примеры современных асимметричных шифров
- •4.2.1. Криптосистема rsa
- •4.2.2. Взаимосвязь компонентов rsa
- •Слабые моменты реализации rsa
- •4.2.3. Криптосистема Эль-Гамаля
- •4.2.4. Криптосистема Рабина
- •4.2.5. Рюкзачные криптосистемы
- •4.2.6. Шифрсистема Мак-Элиса
- •Контрольные вопросы
- •5. Криптографические хэш-функции и электронно-цифровая подпись
- •5.1. Криптографические хэш-функции
- •5.1.1. Блочно-итерационные и шаговые функции
- •5.1.2. Ключевые функции хэширования
- •5.1.3 Бесключевые функции хэширования
- •5.1.4. Схемы использования ключевых и бесключевых функций
- •5.2. Электронно-цифровая подпись
- •5.2.1. Задачи и особенности электронно-цифровой подписи
- •5.2.2. Асимметричные алгоритмы цифровой подписи на основе rsa
- •5.2.3. Алгоритм цифровой подписи Фиата – Фейге – Шамира
- •5.2.4. Алгоритм цифровой подписи Эль-Гамаля
- •5.2.5. Алгоритм цифровой подписи Шнорра
- •5.2.6. Алгоритм цифровой подписи Ниберга-Руппеля
- •5.2.7. Алгоритм цифровой подписи dsa
- •5.2.8. Симметричные (одноразовые) цифровые подписи
- •Контрольные вопросы
- •6. Организация сетей засекреченной связи
- •6.1. Протоколы распределения ключей
- •6.1.1. Передача ключей с использованием симметричного шифрования
- •6.1.2. Передача ключей с использованием асимметричного шифрования
- •6.1.3. Открытое распределение ключей
- •6.1.4. Предварительное распределение ключей
- •6.1.5. Схемы разделения секрета
- •6.1.6. Способы установления ключей для конференц-связи
- •6.2. Особенности использования вычислительной техники в криптографии
- •6.2.1. Методы применения шифрования данных в локальных вычислительных сетях
- •6.2.2. Обеспечение секретности данных при долгосрочном хранении.
- •6.2.4. Обеспечение секретности ключей при долгосрочном хранении
- •6.2.5. Защита от атак с использованием побочных каналов
- •7.1.2. Атаки на хэш-функции и коды аутентичности
- •7.1.3. Атаки на асимметричные криптосистемы
- •7.2. Перспективные направления в криптографии
- •7.2.1. Эллиптические кривые
- •7.2.2. Эллиптические кривые над конечными полями
- •7.2.3. Алгоритм цифровой подписи ec-dsa
- •7.2.4. Квантовая криптография
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Заключение
- •Список использованной и рекомендуемой литературы
- •Учебное издание
- •Аверченков Владимир Иванович Рытов Михаил Юрьевич Шпичак Сергей Александрович
Министерство образования и науки Российской Федерации
Брянский государственный технический университет
В.И. Аверченков, м.Ю. Рытов, с.А. Шпичак
Криптографические методы защиты информации
Утверждено редакционно-издательским советом в качестве
учебного пособия
Брянск Издательство бгту
2011
У ДК 621.391
Аверченков, В.И. Криптографические методы защиты информации [Текст]+[Электронный ресурс]: учебное пособие/ В.И. Аверченков, М.Ю. Рытов, С.А. Шпичак. – Брянск: БГТУ, 2011. – 216 с. – (Серия «Организация и технология защиты информации»).
Isbn 978-5-89838-596-5
Рассматриваются общие вопросы теории криптографии, принципы построения криптоалгоритмов и сетей засекреченной связи, а также основы криптоанализа и перспективные направления развития криптографии.
Учебное пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 090103 – «Организация и технология защиты информации» и 090105 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем», а также может быть полезно специалистам, интересующимся вопросами криптографического обеспечения защиты информации.
Ил. – 41. Табл. – 17. Библиогр. - 22
Рецензенты: кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники и систем информационной безопасности» Орловского государственного университета; доктор технических наук профессор Лозбинев Ф.Ю.
Редактор издательства т.И. Королева
Компьютерный набор С.А. Шпичак, Л.Б. Автомонова
Темплан 2011г., п. 57
Подписано в печать 25.10.11 Формат 60х84 1/16 Бумага офсетная. Офсетная печать.
Усл. печ. л.12,61 Уч.-изд. л. 12,61 Тираж 60 экз. Заказ
Издательство Брянского государственного технического университета
241035, Брянск, бульвар им. 50-летия Октября, 7, БГТУ, тел. 58-82-49
Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16.
ISBN 978-5-89838-596-5 Брянский государственный
технический университет, 2011
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………………….
В.И. Аверченков, М.Ю. Рытов, 1
С.А. Шпичак 1
Темплан 2011г., п. 57 2
1. Введение в криптографию 10
1.1. Краткая история развития криптографических методов. 10
1.2. Основные понятия криптографии 23
1.2.1. Термины и определения 23
1.2.2. Классификация шифров 30
1.2.3. Характер криптографической деятельности 32
Контрольные вопросы 33
2. Стойкость криптографических систем 34
2.1. Модели шифров и открытых текстов 34
2.1.1. Алгебраические модели шифров. 34
2.1.2. Вероятностные модели шифров. 38
2.1.3. Математические модели открытых сообщений. 41
2.2. Криптографическая стойкость шифров 44
2.2.1. Теоретико-информационный подход к оценке криптостойкости шифров 45
2.2.2. Практическая стойкость шифров. 49
2.3. Имитостойкость и помехоустойчивость шифров 52
2.3.1. Имитостойкость шифров. Имитация и подмена сообщения 52
2.3.2. Способы обеспечения имитостойкости 53
2.3.3. Помехостойкость шифров 56
2.3.4. Практические вопросы повышения надежности. 59
Контрольные вопросы 60
3. Принципы построения симметричных криптографических алгоритмов 61
3.1. Виды симметричных шифров. Особенности программной и аппаратной реализации. 61
3.2. Принципы построения блочных шифров 63
3.2.1. Базовые шифрующие преобразования 63
3.2.2. Сеть Файстеля 64
3.3. Современные блочные криптоалгоритмы 66
3.3.1. Основные параметры блочных криптоалгоритмов. 66
3.3.2. Алгоритм DES 68
3.3.3. Блочный шифр TEA 69
3.3.4. Международный алгоритм IDEA 71
3.3.5. Алгоритм AES (Rijndael) 76
3.4. Принципы построения поточных шифров 81
3.4.1. Синхронизация поточных шифрсистем 81
3.4.2. Структура поточных шифрсистем 82
3.4.3.Регистры сдвига с обратной связью 83
3.4.4. Алгоритм Берленкемпа-Месси 85
3.4.5. Усложнение линейных рекуррентных последовательностей 87
3.5. Современные поточные криптоалгоритмы 89
3.5.1. Алгоритм Гиффорда 89
3.5.2. Алгоритм A5 90
3.6. Режимы использования шифров 91
Контрольные вопросы 97