62 Стандарт des. Алгоритм работы стандарта des.
DES (Data Encryption Standard) — Симметричный алгоритм шифрования, в котором один ключ используется как для шифрования, так и для расшифрования данных. DES разработан фирмой IBM и утвержден правительством США в 1977 году как официальный стандарт (FIPS 46-3). DES имеет блоки по 64 бит и 16 цикловую структуру сети Фейстеля, для шифрования использует ключ с длиной 56 бит. Алгоритм использует комбинацию нелинейных (S-блоки) и линейных (перестановки E, IP, IP-1) преобразований. Для DES рекомендовано несколько режимов:
режим электронной кодовой книги (ECB — Electronic Code Book) ,
режим сцепления блоков (СВС — Cipher Block Chaining),
режим обратной связи по шифротексту (CFB — Cipher Feed Back),
режим обратной связи по выходу (OFB — Output Feed Back).
DES является блочным шифром
Входными данными для блочного шифра служат блок размером n бит и k-битный ключ. На выходе, после применения шифрующего преобразования, получается n-битный зашифрованный блок, причём незначительные различия входных данных как правило приводят к существенному изменению результата. Блочные шифры реализуются путём многократного применения к блокам исходного текста некоторых базовых преобразований.
Базовые преобразования:
Сложное преобразование на одной локальной части блока.
Простое преобразование между частями блока.
Так как преобразование производится поблочно, как отдельный шаг требуется разделение исходных данных на блоки необходимого размера. При этом вне зависимости от формата исходных данных, будь то текстовые документы, изображения или другие файлы, они должны быть интерпретированы в бинарный вид и только после этого разбиты на блоки. Все вышеперечисленное может осуществляться как программными, так и аппаратными средствами.
Исходный текст — блок 64 бит.
Процесс шифрования состоит в начальной перестановке, 16 циклах шифрования и конечной перестановке.
Шифрованный текст — блок 64 бит.
Преобразования Сетью Фейстеля
Это преобразование над векторами (блоками) представляющими собой левую и правую половины регистра сдвига. В алгоритме DES используются прямое преобразование сетью Фейстеля в шифровании (см. Рис.1) и обратное преобразование сетью Фейстеля в расшифровании (см. Рис.2).
Криптостойкость алгоритма des
Нелинейность преобразований в DES средствами только S-блоков, в случае, если они имеют слабину, позволяет осуществлять контроль за шифрованной перепиской. Выбор S-блоков требует соблюдения нескольких условий:
Каждая строка каждого блока должна быть перестановкой множества {0,1,2,……,15}
S-блоки не должны являться линейной или афинной функцией своих аргументов.
Изменение одного бита на входе S-блока должно приводить к изменению по крайней мере двух битов на выходе.
Для каждого S-блока и любого аргумента х значение S(x) и
должны
различаться по крайней мере двумя
битами.
Из-за небольшого числа возможных ключей (всего 256), появляется возможность их полного перебора на быстродействующей вычислительной технике за реальное время. В 1998 году The Electronic Foundation используя специальный компьютер DES-Cracker, удалось взломать DES за 3 дня.
В алгоритме DES существуют слабые и частично-слабые ключи. Слабыми ключами называется ключи k такие что DESk(DESk(x)) = x, x — блок 64 бит. Частично-слабые ключи — пары ключей (k1,k2) такие что DESk1(DESk2(x)) = x Известны 4 слабых ключа, они приведены в таблице 9. Для каждого слабого ключа существует 232 «постоянные точки», то есть таких 64-битовых блоков х, в которых DESk(x) = x