5.2 Алгоритмы гаммирования, блочные шифры, гост 28147-89, des.

В потоковых шифрах, т. е. при шифровании потока данных, каждый бит исходной информации шифруется независимо от других с помощью гаммирования.

Гаммирование - наложение на открытые данные гаммы шифра (случайной или псевдослучайной последовательности единиц и нулей) по определенному правилу.

Обычно используется "исключающее ИЛИ", называемое также сложением по модулю 2 и реализуемое в ассемблерных программах командой XOR. Для расшифровывания та же гамма накладывается на зашифрованные данные.

Гамма - в криптографии - псевдослучайная числовая последовательность, вырабатываемая по определенному алгоритму и используемая для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных.

При однократном использовании случайной гаммы одинакового размера с зашифровываемыми данными взлом кода невозможен (так называемые криптосистемы с одноразовым или бесконечным ключом). В данном случае "бесконечный" означает, что гамма не повторяется.

Шифр гаммирования - потоковый шифр, в котором для зашифрования данных используется гаммирование.

Алгоритмы гаммирования: RC 4, ГОСТ 28147-89 (в режиме гаммирования)

Блочный шифр - шифр, в котором данные шифруются порциями одинакового размера (блоками), и результат зашифрования очередного блока зависит только от значения этого блока и от значения ключа шифрования, и не зависит от расположения блока в шифруемом массиве и от других блоков массива.

Блочный шифр: ГОСТ 28147-89, Blowfish, Twofish, DES, DESX, Тройной DES, RC2,5,6 и др.

ГОСТ 28147-89

ГОСТ 28147—89 — советский и российский стандарт симметричного шифрования введённый в 1990 году. Полное название «ГОСТ 28147—89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования». По некоторым сведениям, история этого шифра гораздо более давняя. Алгоритм, положенный впоследствии в основу стандарта, родился, предположительно, в недрах Восьмого Главного управления КГБ СССР, преобразованного ныне в ФСБ.

ГОСТ 28147-89 — блочный шифр с 256-битным ключом и 32 циклами преобразования, оперирующий 64-битными блоками. Основа алгоритма шифра— Сеть Фейстеля. Базовым режимом шифрования по ГОСТ 28147-89 является режим простой замены (определены также более сложные режимы гаммирования и гаммирования с обратной связью). Для зашифрования в этом режиме открытый текст сначала разбивается на левую и правую половины L и R. Для генерации подключей исходный 256-битный ключ разбивается на

восемь 32-битных блоков. K1…K8. Функция f(Li,Ki) вычисляется следующим образом: Ri-1 и Ki складываются по модулю 232.

Результат разбивается на восемь 4-битовых подпоследовательностей, каждая из которых поступает на вход своего S-блока. Общее количество S-блоков ГОСТа — восемь, т. е. столько же, сколько и подпоследовательностей. Каждый S-блок представляет собой перестановку чисел от 0 до 15. Первая 4-битная

подпоследовательность попадает на вход первого S-блока, вторая — на вход второго и т. д.

Выходы всех восьми S-блоков объединяются в 32-битное слово, затем всё слово циклически сдвигается влево на 11 бит.

Достоинства ГОСТа

- бесперспективность силовой атаки

- эффективность реализации и соответственно высокое быстродействие на современных компьютерах

Основные проблемы ГОСТа связаны с неполнотой стандарта в части генерации ключей и S-блоков. Доказывается, что у ГОСТа существуют "слабые" ключи и S-блоки, но в стандарте не описываются критерии выбора и отсева "слабых". Также стандарт не специфицирует алгоритм генерации S-блоков (таблицы замен). С одной стороны, это может являться дополнительной секретной информацией (помимо ключа), а с другой,

поднимает ряд проблем: нельзя определить криптостойкость алгоритма, не зная заранее таблицы замен;

реализации алгоритма от различных производителей могут использовать разные таблицы замен и могут быть несовместимы между собой