32. Симметричные криптографические алгоритмы и принципы их работы. Примеры реализации симметричных криптографических алгоритмов.

Симметри́чные криптосисте́мы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для шифрования и расшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ.

Классическим примером таких алгоритмов являются симметричные криптографические алгоритмы, перечисленные ниже:

• Простая перестановка

• Одиночная перестановка по ключу

• Двойная перестановка

• Перестановка "Магический квадрат"

Простая перестановка

Простая перестановка без ключа — один из самых простых методов шифрования. Сообщение записывается в таблицу по столбцам. После того, как открытый текст записан колонками, для образования шифровки он считывается по строкам. Для использования этого шифра отправителю и получателю нужно договориться об общем ключе в виде размера таблицы.

Одиночная перестановка по ключу

Более практический метод шифрования, называемый одиночной перестановкой по ключу очень похож на предыдущий. Он отличается лишь тем, что колонки таблицы переставляются по ключевому слову, фразе или набору чисел длиной в строку таблицы.

Двойная перестановка

Для дополнительной скрытности можно повторно шифровать сообщение, которое уже было зашифровано. Этот способ известен под названием двойная перестановка. Можно заполнять таблицу зигзагом, змейкой, по спирали или каким-то другим способом.

Перестановка «Магический квадрат»

Магическими квадратами называются квадратные таблицы со вписанными в их клетки последовательными натуральными числами от 1, которые дают в сумме по каждому столбцу, каждой строке и каждой диагонали одно и то же число. Подобные квадраты широко применялись для вписывания шифруемого текста по приведенной в них нумерации. Если потом выписать содержимое таблицы по строкам, то получалась шифровка перестановкой букв.

Распространенные алгоритмы

• AES (англ. Advanced Encryption Standard) - американский стандарт шифрования

• ГОСТ 28147-89 — отечественный стандарт шифрования данных

• DES (англ. Data Encryption Standard) - стандарт шифрования данных в США до AES

• 3DES (Triple-DES, тройной DES)

• RC6 (Шифр Ривеста )

• Twofish

• IDEA (англ. International Data Encryption Algorithm)

• SEED - корейский стандарт шифрования данных

• Camellia - сертифицированный для использовании в Японии шифр

• CAST (по инициалам разработчиков Carlisle Adams и Stafford Tavares)

• XTEA - наиболее простой в реализации алгоритм

33. Проблемы использования симметричных криптосистем.

Симметри́чные криптосисте́мы (также симметричное шифрование, симметричные шифры) — способ шифрования, в котором для шифрования ирасшифровывания применяется один и тот же криптографический ключ.

Проблема распределения секретных ключей при большом числе пользователей является весьма трудоемкой и сложной задачей. В сети на N пользователей необходимо распределить N(N- 1)/2 секретных ключей, т. е. число распределяемых секретных ключей растет по квадратичному закону с увеличением числа абонентов сети. Означает квадратичное возрастание числа пар ключей, которые надо генерировать, передавать, хранить и уничтожать в сети. Для сети в 10 абонентов требуется 45 ключей, для 100 уже 4950, для 1000 — 499500 и т. д.

Сложность обмена ключами. Для применения необходимо решить проблему надёжной передачи ключей каждому абоненту, так как нужен секретный канал для передачи каждого ключа обеим сторонам.

Для компенсации недостатков симметричного шифрования в настоящее время широко применяется комбинированная (гибридная) криптографическая схема, где с помощью асимметричного шифрования передаётся сеансовый ключ, используемый сторонами для обмена данными с помощью симметричного шифрования.

Важным свойством симметричных шифров является невозможность их использования для подтверждения авторства, так как ключ известен каждой стороне.