2.3. Симетричні, блокові алгоритми шифрування

При блоковому шифруванні інформація розбивається на блоки фіксованих розмірів і шифрується поблочно. Блокові шифри бувають двох основних видів:

• шифри перестановки (transposition, permutation, P-блоки);

• шифри заміни (підстановки, substitution, S-блоки).

Шифри перестановок переставляють елементи відкритих даних (біти, букви, символи) у деякому новому порядку. Розрізняють шифри горизонтальної, вертикальної, подвійної перестановки, ґрати, лабіринти, лозунгові та ін.

Шифри заміни заміняють елементи відкритих даних на інші елементи за визначеним правилом. Розрізняють шифри простої, складної, парної заміни, буквено-складове шифрування і шифри колонної заміни. Шифри заміни поділяються на дві групи:

• моноалфавітні (код Цезаря) ;

• поліалфавітні (шифр Відженера, циліндр Джефферсона, диск Уэтстоуна).

У моноалфавітних шифрах заміни буква вихідного тексту замінюється на іншу, заздалегідь визначену букву. Наприклад, у коді Цезаря буква замінюється на букву, що віддалена від неї в латинському алфавіті на деяке число позицій.

У поліалфавітних підстановках для заміни деякого символу вихідного повідомлення в кожному випадку його появи, послідовно використовуються різні символи з деякого набору.

У сучасних криптографічних системах, як правило, використовують обидва способи шифрування (заміни і перестановки). Такий шифратор називають складеним.

8

2.4. Асиметричні алгоритми шифрування

В асиметричних алгоритмах шифрування (чи криптографії з відкритим ключем) для зашифровування інформації використовують один ключ (відкритий), а для розшифровування - інший (секретний). Ці ключі різні і не можуть бути отримані один з одного.

Схема обміну інформацією така:

• одержувач вибирає відкритий та секретний ключі, секретний ключ зберігає в таємниці, відкритий же робить доступним (повідомляє відправнику, групі користувачів мережі, публікує);

• відправник, використовуючи відкритий ключ одержувача, зашифровує повідомлення, що пересилається одержувачу;

• одержувач одержує повідомлення і розшифровує його, використовуючи свій секретний ключ.

3. Реалізація алгоритмів шифрування

Алгоритми шифрування реалізуються програмними чи апаратними засобами. Є безліч програмних реалізацій різних алгоритмів. Через свою дешевість (деякі і зовсім безкоштовні), а також через зростання швидкодії процесорів ПЕОМ, простоти роботи і безвідмовності, вони дуже конкурентноздатні. Широко відома програма Diskreet з пакета Norton Utilities.

Не можна не згадати пакет PGP (Pretty Good Privacy, версія 2.1, автор Philip Zimmermann), у якому комплексно вирішені практично всі проблеми захисту переданої інформації. Застосовано стиснення даних перед шифруванням, могутнє керування ключами, симетричний (IDEA) і асиметричний (RSA) алгоритми шифрування, обчислення контрольної функції для цифрового підпису, надійна генерація ключів.

Публікації журналу "Монітор" з докладними описами різних алгоритмів і відповідними лістингами дають можливість кожному бажаючому написати свою програму (чи скористатися готовим лістингом).

Апаратна реалізація алгоритмів можлива за допомогою спеціалізованих мікросхем (виробляються кристали для алгоритмів DH, RSA, DES, Skipjack, ДСТ 28147-89), або з використанням компонентів широкого призначення (через дешевину і високу швидкодію перспективні цифрові сигнальні процесори

Серед російських розробок слід зазначити плати "Криптон" (фірма "Анкад") [2] і "Грим" (методологія й алгоритми фірми "ЛАН-Крипто", технічна розробка НПЦ "ЭЛиПС").

"Криптон" - одноплатні пристрої, що використовують криптопроцесори (спеціалізовані 32-розрядні мікроЕОМ, що також називаються "блюмінг"). Блюмінги апаратно реалізують алгоритми ДСТ 28147-89. Вони складаються з обчислювача й ОЗП для збереження ключів. Причому в криптопроцесорі є три області для збереження ключів, що дозволяє будувати багаторівневі ключові системи.

Для більшої надійності шифрування одночасно працюють два

9

криптопроцесори. Блок даних у 64 біт вважається правильно зашифрованим якщо збігається інформація на виході обох блюмінгів. Швидкість шифрування - 250 КБ/c.

Крім двох блюмінгів на платі розташований:

• контролер сполучення із шиною комп'ютера (за винятком "Криптон-ес" плати розраховані на роботу із шиною ISA);

• BIOS плати, призначений для здійснення інтерфейсу з комп'ютером і виконуючий самотестування пристрою і введення ключів у криптопроцесори;

• датчик випадкових чисел (ДВЧ) для вироблення ключів шифрування, виконаний на шумових діодах.

Випускаються наступні різновиди плат "Криптон":

• "Криптон-ес" призначена для ПЕОМ серії ЄС 1841-1845;

• "Криптон-3";

• "Криптон-4" (скорочені габаритні розміри за рахунок переміщення ряду дискретних елементів у базові кристали, підвищена швидкість обміну завдяки внутрішньому буферу на 8 байт);

• "Криптон-ик" додатково оснащена контролером ІК (інтелектуальна картка).

У пристроях "Криптон-ес", "Криптон-3", "Криптон-4" ключі зберігаються у виді файлу на дискеті. У "Криптон-ик" ключі знаходяться на ІК, що затруднює підробку і копіювання.

У платі "Грим" використовуються цифрові сигнальні процесори фірми Analog Devices ADSP-2105 і ADSP-2101, що дає швидкість шифрування відповідно 125 і 210 КБ/c. На платі є фізичний ДВЧ і ОЗП з програмами початкового тесту, перевірки прав доступу, завантаження і генерації ключів. Ключі зберігаються на нестандартно форматованій дискеті. Плата реалізує алгоритм ДСТ 28147-89.