6. Комбинированные методы шифрования.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к системе шифрования, является ее высокая стойкость. Однако повышение стойкости любого метода шифрования приводит, как правило, к существенному усложнению самого процесса шифрования и увеличению затрат ресурсов (времени, аппаратных средств, уменьшению пропускной способности и т.п.). Но достаточно эффективным средством является комбинированное использование нескольких различных способов шифрования, т.е. последовательное шифрование исходного текста с помощью двух или более методов. Как показано в ряде работ, стойкость комбинированного шифрования S_k не ниже произведения стойкостей используемых способов S_j, т.е. S_k >= ..

Вообще говоря, комбинировать можно любые методы шифрования и в любом количестве, однако на практике наибольшее распространение получили следующие комбинации:

1) подстановка + гаммирование;

2) перестановка + гаммирование;

3) гаммирование + гаммирование;

4) подстановка + перестановка.

7. Характеристики криптографических средств защиты.

Основной характеристикой надежности метода криптографической защиты информации является его стойкость. Существуют различные определения этого понятия, но чаще всего под стойкостью понимают минимальный объем зашифрованного текста, анализом которого можно вскрыть исходный текст. Таким образом, по стойкости шифра можно определить допустимый объем информации, зашифровываемый при использовании одного ключа.

Приведем оценки стойкости рассмотренных выше методов шифрования . Моноалфавитная подстановка является наименее стойким шифром, так как при ее использовании сохраняются все статистические закономерности исходного текста, и ранее уже были рассмотрены способы анализа подобных методов. Поэтому такое шифрование считается пригодным только для закрытия паролей, максимально коротких сообщений и отдельных значений.

Стойкость простой полиалфавитной подстановки оценивается по формуле zⁿ, где z - число символов в алфавите, n – число различных алфавитов, используемых для замены. При использовании таблицы Вижинера число различных алфавитов будеть определяться числом букв в ключе. Усложнение полиалфавитной подстановки существенно повышает ее стойкость. Например, монофоническая подстановка может быть весьма стойкой (и даже теоретически нераскрываемой), однако строго монофоническую подстановку, в которой все символы имеют одинаковые вероятности появления, реализовать на практике практически невозможно, а любые отклонения от монофоничности снижают реальную стойкость шифра.

Стойкость простой перестановки однозначно определяется размерами используемой матрицы (т.е. в первую очередь длиной ключа). Например, при использовании матрицы 16 *16 число возможных перестановок достигает 1,4 *10²⁶. Стойкость усложненных перестановок может быть выше.

Стойкость гаммирования однозначно определяется длиной периода гаммы. При использовании качественных генераторов псевдослучайных чисел возможно создание «бесконечной» гаммы (гаммы, период которой гарантированно больше длины шифруемых данных), при использовании которой теоретическая стойкость зашифрованного текста также будет бесконечной.

Таким образом, для надежного закрытия больших массивов информации наиболее пригодны гаммирование и усложненные перестановки и подстановки.

При использовании комбинированных методов шифрования стойкость шифра равна произведению стойкостей отдельных методов, поэтому комбинированное шифрование является наиболее надежным способом криптографического закрытия, и именно так реализуются большинство стандартных методов шифрования (в частности, DES, AES, ГОСТ №28147-89).

Рассмотренные значения стойкости шифров являются потенциальными величинами и могут быть достигнуты только при строгом соблюдении правил использования криптографических средств защиты.