Пример выполнения работы

Пусть необходимо осуществить шифрование блока "ABCDEFGH" на ключе "12345678". Запустим программу DES Tutorial и нажмем кнопку "Шифрование и дешифрование". В появившемся окне "Шифрование/Дешифрование" введем наши исходные данные и нажмем кнопку "Шифрование". На рис. Л3.5 приведены результаты описанных действий.

Рис. Л3.5. Главное окно программы DES Tutorial (слева) и окно "Шифрование/Дешифрование" с результатами.

Затем перейдем в режим тестирования (нажать кнопку "Тест") и выполним все предусмотренные программой действия. На рис. Л3.6 и Л3.7 приведены результаты тестирования.

Рис. Л3.6. Ввод исходных данных и результаты прохождения тестов 1–5.

Рис. Л3.7. Результаты прохождения тестов 6–11 и окончательные результаты тестирования.

Вывод. В лабораторной работе проведено изучение алгоритма DES. С использованием программы DES Tutorial проведено шифрование/расшифрование заданного блока данных на заданном ключе. Шифрование осуществлялось в автоматическом режиме и режиме тестирования. Тестирование показало полное отсутствие ошибок, что свидетельствует о хорошем уровне освоения алгоритма.

Контрольные вопросы к защите

1. Опишите алгоритма шифрования DES.

2. Докажите обратимость шифрования/расшифрования DES.

3. Докажите обратимость преобразований IP и IP ^–1.

4. Опишите функцию шифрования DES.

5. Как устроены S–блоки в алгоритме DES?

6. Опишете процесс формирования раундовых подключей в алгоритме DES.

Способ оценки результатов

Критерии оценки результатов совпадают с критериями, определенными при описании лабораторной работы №1 в разделе "Способ оценки результатов".

Лабораторная работа №4. Изучение режимов работы блочных шифров на примере алгоритма ГОСТ 28147–89

Целью лабораторной работы является приобретение навыков построения криптографических систем с использованием различных режимов работы блочных шифров, на примере алгоритма ГОСТ 28147–89.

Требования к содержанию, оформлению и порядку выполнения

Отчет по выполнению лабораторной работы должен содержать: титульный лист, название работы, цель работы и содержательную часть.

В содержательной части отчета по выполнению лабораторной работы требуется привести:

• общее описание алгоритма ГОСТ 28147–89 во всех режимах его работы;

• результаты шифрования сообщения на заданном ключе в заданном режиме или результаты имитовставки (сообщение, ключ и режим шифрования определяются индивидуальным заданием);

• выводы по лабораторной работе.

Теоретическая часть

Теоретические сведения, необходимые для выполнения лабораторной работы, представлены в разд. 3.2, 3.5 и 3.6.

Общая постановка задачи

В лабораторной работе требуется:

1. Изучить теоретическую часть лабораторной работы (разделы 3.2, 3.5 и 3.6).

2. В соответствии с выбранным вариантом, зашифровать заданное сообщение или выработать имитовставку на заданном ключе, используя алгоритм шифрования ГОСТ 28147–89 в заданном режиме работы. Варианты заданий представлены в таблице в следующем разделе.

Для выполнения этого задания следует воспользоваться программой Gost, разработанной Филатовым С.В. (см. рис. Л4.1), которую Вы можете взять в приложении №3 данного УМК.

Рис. Л4.1 Окно "О программе" Gost.

Данная обучающая система предназначена для обучения алгоритмам шифрования ГОСТ 28147-89. Система поддерживает интерактивную работу и позволяет отслеживать каждый шаг алгоритмов, исследовать их работу. Кроме того, в справочной части имеется описание непосредственно самих алгоритмов.

Для начала работы следует запустить GOST.EXE. На экране появится форма главного модуля, приведенная на рис. Л4.2.

Рис. Л4.2. Форма главного модуля программы.

Из выпадающего списка вы можете выбрать изучаемый материал. Разумеется, вначале необходимо ознакомится с шифрованием в режиме простой замены, так как стандартный цикл шифрования и основной шаг будут использоваться во всех остальных алгоритмах. Кнопкой "ПОМОЩЬ" запускается справочная система, нажатием кнопки "ЗАПУСТИТЬ ОБУЧЕНИЕ" вы перейдёте к обучению соответствующей темы, которую вы выбрали в списке.

Запустив шифрование в режиме простой замены вы перейдёте непосредственно к соответствующему модулю и увидите на экране его форму (рис. Л4.3).

Рис. Л4.3. Форма модуля шифрования в режиме простой замены.

Эта форма выглядит примерно одинаково во всех обучающих модулях.

В верхней части экрана расположено меню. Также, вверху имеется поле для ввода данных, которые подлежат шифрованию – 64 бита. Вначале, это поле инициализируется нулями. В модулях гаммирования и гаммирования с обратной связью, есть также поле для ввода синхропосылки.

В разделе меню "ФАЙЛ" с помощью пунктов "ЗАГРУЗИТЬ ТАБЛИЦУ ЗАМЕН" и "ЗАГРУЗИТЬ КЛЮЧ", можно, соответственно, указать пути к файлам, в которых находятся таблица замен и ключ, если вас не устраивают файлы, загружаемые по умолчанию. Разумеется, файлы, которые вы укажете должны иметь такой же формат хранения таблицы и ключа как в файлах по умолчанию (tz.txt и key.txt). Файл tz.txt содержит описание таблицы замен, использующейся в приложениях Центрального Банка Российской Федерации (таблица 3.1), а файл key.txt – нулевой ключ.

После того, как были введены данные для шифрования и загружены таблица замен и ключ (или принято решение, что вас устроят таблица замен и ключ, загружаемые по умолчанию) можно приступать к шифрованию. Для этого следует нажать кнопку "ЗАШИФРОВАТЬ" или воспользоваться разделом меню "ИНСТРУМЕНТЫ/ЗАШИФРОВАТЬ". Разумеется, в модулях расшифрования вместо зашифровать – "РАСШИФРОВАТЬ", а в режиме выработки имитовставки – "ВЫРАБОТАТЬ".

В левой части экрана расположены одна или две блок схемы соответствующего алгоритма. Одна из схем является детализацией блока другой схемы. Например, в модуле шифрования в режиме простой замены, справа расположена детализация основного шага, который используется в схеме слева, в цикле зашифрования. Справа, расположен лог событий. Там будут отображаться все вычисления и преобразования, происходящее во время работы. В нижней части расположено поле для подсказок – там будут периодически появляется подсказки и пояснения на текущей момент.

Если приступить к шифрованию, нажав на кнопку, то форма приобретет вид показанный на рис. Л4.3.

Рис. Л4.4. Начало шифрования в режиме простой замены.

На левой схеме можно увидеть мигающую стрелку, а так же, что первый блок подсвечен красной рамкой. Подсвеченный блок – это блок, выполнение которого произойдет в следующий момент. Нажатием клавиши F8 блок выполнится, а результат выполнения отобразится в логе. Дале, выделится блок, который будет выполнятся следующим. Поскольку первый блок расположен в цикле, поэтому он будет выполняться и в следующий раз. Ниже левой схемы отображаются переменная цикла, и счетчик шагов. Если выполняемый блок является предопределенным процессом, то его можно детализировать. Для этого следует нажать не F8, а F7.

Если не нужно смотреть прохождение каких либо блоков вначале, а хочется перейти, допустим к последнему блоку, то для этого и существует мигающий курсор в виде стрелочки, который кроме указателя, какая схема активна выполняет важную роль указателя перехода. Клавишами F5 (вниз) и F6 (вверх) можно перемещать стрелку на блок, на который требуется попасть и нажать клавишу F4. Произойдет переход на этот блок, не останавливаясь на предыдущих. Разумеется, переход может быть осуществлен на блоки, которые еще не выполнились. Переход по F4 может осуществляться и в левой и в правой блок схеме.

Навигация в других модулях осуществляется так же как и в модуле шифрования в режиме простой замены. В некоторых модулях отсутствует детализация основного шага, или цикла зашифрования. Это сделано для удобства пользователя, ведь изучение ГОСТа всегда следует начинать с зашифрования в режиме простого замещения, где пользователь и изучит алгоритм основного шага и цикла зашифрования.

Следует обратить внимание на еще один вопрос. Когда выполняется по F8 блок, в который можно зайти по F7, в логе не появляются промежуточные данные и вычисления, которые происходят внутри блока. Но можно и показывать их. Для этого следует воспользоваться пунктом меню "ОПЦИИ" и выбрать "ПОЛНЫЙ ПОКАЗ" лога.