16. Основные режимы шифрования гост 28147-89

ГОСТ 28147-89 предусматривает режимы:

1) простая замена

2) гаммирование

3) гаммирование с ОС

4) выработка эмиттовставки

Режим (1) – это блочный режим шифрования, аналогичен режиму ECB в DES. В этом режиме каждый блок шифруется независимо друг от друга с применением 1го ключа.

Особенностью является то, что одинаковые блоки исходного текста преобразуются в одинаковый шифротекст. Поэтому ГОСТ рекомендует использовать этот режим только для шифрования ключей.

Режимы гаммирования (2) и гаммирования с ОС (3) могут использоваться для шифрования данных произвольного размера. В режиме гаммирования биты исходного текста складываются по модулю 2 с гаммой, которая вырабатывается с помощью алгоритма шифрования по данному ГОСТу. При шифровании каждого нового блока данных гамма, использованная на предыдущем шаге, зашифровывается и используется как новая. Так как наложение и снятие осуществляется сложением по модулю 2, алгоритм шифрования\дешифрования в режиме гаммирования совпадает.

Режим (3) похож на (2) и отличается только способом выбора элемента гаммы.

В этом режиме очередной 64-битный элемент гаммы вырабатывается как результат преобразования по базовому циклу алгоритма ГОСТ, предыдущего блока зашифрованных данных.

Для решения задач обнаружения искажений в зашифрованном массиве данных в ГОСТ предусмотрен дополнительный режим криптографического преобразования – эмиттовставка.

Эмиттовставка – контрольная комбинация, зависящая от открытых данных и секретной ключевой информации.

В ГОСТ заложен достаточный запас прочности. Это связано с большой длиной ключа.

Секретность зашифрованных данных определяется секретностью ключа. Если нет ключа при перехвате данных – расшифровать невозможно.

Все классические блочные шифры спроектированы таким образом, что вскрыть их можно путем простого перебора всевозможных значений ключей. Чем больше ключ, тем больше время перебора и стоимость. Для ГОСТ надо перебрать 2²⁵⁶ вариантов ключей.

Современные компьютеры проверяют 240 ключей в секунду. Для перебора всех ключей 2²¹⁶ секунд.

17. Отличия алгоритмов шифрования по гост 28147-89 и des.

Длина ключа в DES (56 бит), ГОСТ 28147-89 - 256 бит.

ГОСТ 28147-89 содержит 32 цикла преобразования, в отличие от 16 циклов DES.

ГОСТ 28147-89 работает на порядок быстрее DES(в основном раунде DES применяются нерегулярные перестановки исходного сообщения, в ГОСТ 28147 используется 11-битный циклический сдвиг влево, что гораздо удобнее для программной реализации).

В ГОСТ 28147 меньше лавинный эффект (В ГОСТ 28147 изменение одного входного бита влияет на один 4-битовый блок при замене в одном раунде, который затем влияет на два 4-битовых блока следующего раунда, три блока следующего и т.д Требуется 8 раундов прежде, чем изменение одного входного бита повлияет на каждый бит результата; DES для этого нужно только 5 раундов).

В ГОСТ 28147-89 таблицу замен для выполнения операции подстановки можно произвольно изменять, то есть таблица замен является дополнительным 512-битовым ключом.

21. Концепция криптосистемы с открытым ключом, однонаправленные функции

Эффективными системами криптографической защиты являются криптосистемы с открытым ключом – асимметричные. В них для шифрования используется 1 ключ, для расшифрования – второй. 1 ключ является открытым и может быть опубликован для всех пользователей системы. Расшифрование с помощью этого ключа невозможно. Для расшифрования пользователь должен применить второй ключа, который является секретным.

Однонаправленная функция

Вся концепция криптосистем с открытым ключом основана на применении одинаковой функции.

Точного определения этого класса функций с математической точки зрения дать достаточно сложно.

Неформально, ее определяют следующим образом.

Пусть X,Y – произвольный множества.

Функция f(X)→Y является однонаправленной, если для всех x ϵ X легко вычислить функцию f(x) и в то же время для большинства y ϵ Y вычислить x ϵ X, такое, что f(x)→Y, достаточно сложно.

При этом полагают, что существует хотя бы одно значение x.

Основной критерий причисления функций к классу однонаправленных – это отсутствие эффективных алгоритмов обратного преобразования. Простой пример однонаправленной функции – целочисленное умножение.

Вторым важным классом функций, используемых при построении систем с открытым ключом является однонаправленные функции с черным входом.

Функция f(x) → Y относится к классу однонаправленных с черным входом в том случае, если она является однонаправленной и кроме того возможно эффективное вычисление инверсной функции, если известен «черный вход» (или секретная строка, число и другая информация, ассоциируемая с данной функцией)