по дисциплине «Информационная безопасность» Тема: «Стандарты для алгоритмов симметричного шифрования» (стр. 1 из 2)

Федеральное агентство по образованию РФ

Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства (РГУИТП)

Северный филиал

Реферат по дисциплине

«Информационная безопасность»

Тема: «Стандарты для алгоритмов симметричного шифрования»


		Выполнил студент группы И411 ______________ И.И. Попов "____"_________ 2008 г.

Великий Новгород

Алгоритм ГОСТ 28147

Алгоритм ГОСТ 28147 является отечественным стандартом для алгоритмов симметричного шифрования. ГОСТ 28147 разработан в 1989 году, является блочным алгоритмом шифрования, длина блока равна 64 битам, длина ключа равна 256 битам, количество раундов равно 32. Алгоритм представляет собой классическую сеть Фейштеля.

L_i = R_i-1R_i = L_i

f (R_i-1, K_i)

Функция F проста. Сначала правая половина и i-ый подключ складываются по модулю 2³². Затем результат разбивается на восемь 4-битовых значений, каждое из которых подается на вход S-box. ГОСТ 28147 использует восемь различных S-boxes, каждый из которых имеет 4-битовый вход и 4-битовый выход. Выходы всех S-boxes объединяются в 32-битное слово, которое затем циклически сдвигается на 11 битов влево. Наконец, с помощью XOR результат объединяется с левой половиной, в результате чего получается новая правая половина.

Рис. 3.7. I-ый раунд ГОСТ 28147

Генерация ключей проста. 256-битный ключ разбивается на восемь 32-битных подключей. Алгоритм имеет 32 раунда, поэтому каждый подключ используется в четырех раундах по следующей схеме:

Раунд	1	2	3	4	5	6	7	8
Подключ	1	2	3	4	5	6	7	8
Раунд	9	10	11	12	13	14	15	16
Подключ	1	2	3	4	5	6	7	8
Раунд	17	18	19	20	21	22	23	24
Подключ	1	2	3	4	5	6	7	8
Раунд	25	26	27	28	29	30	31	32
Подключ	8	7	6	5	4	3	2	1

Считается, что стойкость алгоритма ГОСТ 28147 во многом определяется структурой S-boxes. Долгое время структура S-boxes в открытой печати не публиковалась. В настоящее время известны S-boxes, которые используются в приложениях Центрального Банка РФ и считаются достаточно сильными. Напомню, что входом и выходом S-box являются 4-битные числа, поэтому каждый S-box может быть представлен в виде строки чисел от 0 до 15, расположенных в некотором порядке. Тогда порядковый номер числа будет являться входным значением S-box, а само число - выходным значением S-box.

1-ый S-box	4	10	9	2	13	8	0	14
	6	11	1	12	7	15	5	3
2-ой S-box	14	11	4	12	6	13	15	10
	2	3	8	1	0	7	5	9
3-ий S-box	5	8	1	13	10	3	4	2
	14	15	12	7	6	0	9	11
4-ый S-box	7	13	10	1	0	8	9	15
	14	4	6	12	11	2	5	3
5-ый S-box	6	12	7	1	5	15	13	8
	4	10	9	14	0	3	11	2
6-ой S-box	4	11	10	0	7	2	1	13
	3	6	8	5	9	12	15	14
7-ой S-box	13	11	4	1	3	15	5	9
	0	10	14	7	6	8	2	12
8-ой S-box	1	15	13	0	5	7	10	4
	9	2	3	14	6	11	8	12

Основные различия между DES и ГОСТ 28147 следующие:

DES использует гораздо более сложную процедуру создания подключей, чем ГОСТ 28147. В ГОСТ эта процедура очень проста.
В DES применяется 56-битный ключ, а в ГОСТ 28147 - 256-битный. При выборе сильных S-boxes ГОСТ 28147 считается очень стойким.
У S-boxes DES 6-битовые входы и 4-битовые выходы, а у S-boxes ГОСТ 28147 4-битовые входы и выходы. В обоих алгоритмах используется по восемь S-boxes, но размер S-box ГОСТ 28147 существенно меньше размера S-box DES.
В DES применяются нерегулярные перестановки Р, в ГОСТ 28147 используется 11-битный циклический сдвиг влево. Перестановка DES увеличивает лавинный эффект. В ГОСТ 28147 изменение одного входного бита влияет на один S-box одного раунда, который затем влияет на два S-boxes следующего раунда, три S-boxes следующего и т.д. В ГОСТ 28147 требуется 8 раундов прежде, чем изменение одного входного бита повлияет на каждый бит результата; DES для этого нужно только 5 раундов.
В DES 16 раундов, в ГОСТ 28147 - 32 раунда, что делает его более стойким к дифференциальному и линейному криптоанализу.

Алгоритм Blowfish

Blowfish является сетью Фейштеля, у которой количество итераций равно 16. Длина блока равна 64 битам, ключ может иметь любую длину в пределах 448 бит. Хотя перед началом любого шифрования выполняется сложная фаза инициализации, само шифрование данных выполняется достаточно быстро.

Алгоритм предназначен в основном для приложений, в которых ключ меняется нечасто, к тому же существует фаза начального рукопожатия, во время которой происходит аутентификация сторон и согласование общих параметров и секретов. Классическим примером подобных приложений является сетевое взаимодействие. При реализации на 32-битных микропроцессорах с большим кэшем данных Blowfish значительно быстрее DES.

Алгоритм состоит из двух частей: расширение ключа и шифрование данных. Расширение ключа преобразует ключ длиной, по крайней мере, 448 бит в несколько массивов подключей общей длиной 4168 байт.

В основе алгоритма лежит сеть Фейштеля с 16 итерациями. Каждая итерация состоит из перестановки, зависящей от ключа, и подстановки, зависящей от ключа и данных. Операциями являются XOR и сложение 32-битных слов.

Blowfish использует большое количество подключей. Эти ключи должны быть вычислены заранее, до начала любого шифрования или дешифрования данных. Элементы алгоритма:

Р - массив, состоящий из восемнадцати 32-битных подключей:

Р₁, Р₂, ..., Р₁₈.

Четыре 32-битных S-boxes c 256 входами каждый. Первый индекс означает номер S-box, второй индекс - номер входа.

3. S_1,0, S_1,1, … S_1,255;4. S_2,0, S_2,1, … S_2,255;5. S_3,0, S_3,1, … S_3,255;6. S_4,0, S_4,1, … S_4,255;

Метод, используемый для вычисления этих подключей, будет описан ниже.

Шифрование

Входом является 64-битный элемент данных X, который делится на две 32-битные половины, X_l и X_r.

X_l = X_l XOR P_iX_r = F (X_l) XOR X_rSwap X_l and X_r

Функция F

Разделить X_l на четыре 8-битных элемента A, B, C, D.

F (X_l) = ((S_1,_А + S_2,B mod 2³²) XOR S_3,C) + S_4,D mod 2³²

Дешифрование отличается от шифрования тем, что P_i используются в обратном порядке.

Генерация подключей

Подключи вычисляются с использованием самого алгоритма Blowfish.

Инициализировать первый Р-массив и четыре S-boxes фиксированной строкой.
Выполнить операцию XOR P₁ с первыми 32 битами ключа, операцию XOR P₂ со вторыми 32 битами ключа и т.д. Повторять цикл до тех пор, пока весь Р-массив не будет побитово сложен со всеми битами ключа. Для коротких ключей выполняется конкатенация ключа с самим собой.
Зашифровать нулевую строку алгоритмом Blowfish, используя подключи, описанные в пунктах (1) и (2).
Заменить Р₁ и Р₂ выходом, полученным на шаге (3).
Зашифровать выход шага (3), используя алгоритм Blowfish с модифицированными подключами.
Заменить Р₃ и Р₄ выходом, полученным на шаге (5).
Продолжить процесс, заменяя все элементы Р-массива, а затем все четыре S-boxes, выходами соответствующим образом модифицированного алгоритма Blowfish.

Для создания всех подключей требуется 521 итерация.

Алгоритм IDEA

IDEA (International Data Encryption Algorithm) является блочным симметричным алгоритмом шифрования, разработанным Сюдзя Лай (Xuejia Lai) и Джеймсом Массей (James Massey) из швейцарского федерального института технологий. Первоначальная версия была опубликована в 1990 году. Пересмотренная версия алгоритма, усиленная средствами защиты от дифференциальных криптографических атак, была представлена в 1991 году и подробно описана в 1992 году.

IDEA является одним из нескольких симметричных криптографических алгоритмов, которыми первоначально предполагалось заменить DES.

Принципы разработки

IDEA является блочным алгоритмом, который использует 128-битовый ключ для шифрования данных блоками по 64 бита.

Целью разработки IDEA было создание относительно стойкого криптографического алгоритма с достаточно простой реализацией.