Дешифрирование des

После всех подстановок, перестановок, операций XOR и циклических сдвигов можно подумать, что алгоритм дешифрирования, резко отличаясь от алгоритма шифрования, точно также запутан. Напротив, различные компоненты DES были подобраны так, чтобы выполнялось очень полезное свойство: для шифрования и дешифрирования используется один и тот же алгоритм.

DES позволяет использовать для шифрования или дешифрирования блока одну и ту же функцию. Единственное отличие состоит в том, что ключи должны использоваться в обратном порядке. То есть, если на этапах шифрования использовались ключи K₁, K₂, K₃, ..., K₁₆, то ключами дешифрирования будут K₁₆, K₁₅, K₁₄, ..., K₁. Алгоритм, который создает ключ для каждого этапа, также цикличен. Ключ сдвигается направо, а число позиций сдвига равно 0, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1.

Режимы des

FIPS PUB 81 определяет четыре режима работы: ECB, CBC, OFB и CFB. Банковские стандарты ANSI определяют для шифрования ECB и CBC, а для проверки подлинности - CBC и n-битовый CFB.

В мире программного обеспечения сертификация обычно не важна. Из-за своей простоты в большинстве существующих коммерческих программ используется ECB, хотя этот режим наиболее чувствителен к вскрытию. CBC используется редко несмотря на то, что он лишь незначительно сложнее, чем ECB, и обеспечивает большую безопасность.

Однонаправленные функции

Понятие однонаправленной функции является центральным в криптографии с открытыми ключами. На основе однонаправленности построены как хэш функции, так и ассиметричные криптоалгоритмы с открытым ключем.

Однонаправленные функции относительно легко вычисляются, но обратное вычисление затруднено либо вычислительной сложностью недостижимое на существующей вычислительной технике, либо наличием неограниченного множества исходных значений x дающих зашифрованное значение.

То есть, зная x, просто рассчитать f(x), но по известному f(x) нелегко вычислить x. Здесь "нелегко" означает, что для вычисления x по f(x) могут потребоваться миллио­ны лет, даже если над этой проблемой будут биться все компьютеры мира.

Хорошим примером однонаправленной функции служит разбитая тарелка. Легко разбить тарелку на тысячу крошечных кусочков. Однако нелегко снова сложить тарелку из этих кусочков.

Это звучит красиво, но туманно и непонятно. Математически строгого доказательства существования однонаправленных функций нет, нет и реальных свидетельств возможности их построения. Несмотря на это многие функции выглядят в точности как однонаправленные: мы можем рассчитать их и, до сих пор, не знаем простого способа инвертировать их. Например, в ограниченной окрестности легко вычислить x², но намного сложнее x^1/2.

Итак, что же хорошего в однонаправленных функциях? Непосредственно их нельзя использовать для шифрования. Сообщение, зашифрованное однонаправленной функцией, бесполезно - его невозможно дешифровать.

Однонаправленная функция с люком - это особый тип однонаправленной функции, с секретной лазейкой. Ее легко вычислить в одном направлении и трудно - в обратном. Но если вам известен секрет, вы можете легко рассчитать и обратную функцию. То есть, легко вычислить f(x) по заданному x, но трудно по известному f(x) вычислить x. Однако, существует небольшая секретная информация, y, позволяющая, при знании f(x) и y, легко вычислить x.

В качестве хорошего примера однонаправленной функции с люком рассмотрим часы. Легко разобрать часы на сотни малюсеньких кусочков и трудно снова собрать из этих деталей работающие часы. Но с секретной информацией - инструкцией по сборке - намного легче решить эту задачу.