Реферат: Защита информации от несанкционированного доступа методом криптопреобразования ГОСТ

приводит к необходимости хранить или передавать синхропосылку по каналам связи

вместе с зашифрованными данными, хотя в отдельных особых случаях она может быть

предопределена или вычисляться особым образом, если исключается шифрование двух

массивов на одном ключе.

Теперь подробно рассмотрим РГПЧ, используемый в ГОСТе для генерации элементов

гаммы. Прежде всего надо отметить, что к нему не предъявляются требования

обеспечения каких-либо статистических характеристик вырабатываемой

последовательности чисел. РГПЧ спроектирован разработчиками ГОСТа исходя из

необходимости выполнения следующих условий:

  период повторения последовательности чисел, вырабатываемой РГПЧ, не должен

  сильно (в процентном отношении) отличаться от максимально возможного при

  заданном размере блока значения 264;

  соседние значения, вырабатываемые РГПЧ, должны отличаться друг от друга в

  каждом байте, иначе задача криптоаналитика будет упрощена;

  РГПЧ должен быть достаточно просто реализуем как аппаратно, так и программно

  на наиболее распространенных типах процессоров, большинство из которых, как

  известно, имеют разрядность 32 бита.

  Исходя из перечисленных принципов создатели ГОСТа спроектировали весьма

  удачный РГПЧ, имеющий следующие характеристики:

  64-битовом блоке старшая и младшая части обрабатываются независимо друг от

  друга:  , фактически, существуют два независимых РГПЧ для старшей и младшей

  частей блока.

  рекуррентные соотношения для старшей и младшей частей следующие:

  , где        C1=101010116;

  , где        C2=101010416;

  Нижний индекс в записи числа означает его систему счисления, таким образом,

  константы, используемые на данном шаге, записаны в 16-ричной системе

счисления.

  Второе выражение нуждается в комментариях, так как в тексте ГОСТа приведено

  нечто другое:  , с тем же значением константы C2. Но далее в тексте стандарта

  дается комментарий, что, оказывается, под операцией взятия остатка по модулю

  232–1 там понимается не то же самое, что и в математике. Отличие заключается в

  том, что согласно ГОСТу (232–1)mod(232–1)=(232–1), а не 0. На самом деле, это

  упрощает реализацию формулы, а математически корректное выражение для нее

  приведено выше.

  период повторения последовательности для младшей части составляет 232, для

  старшей части 232–1, для всей последовательности период составляет

  232?(232–1), доказательство этого факта, весьма несложное, получите сами.

  Первая формула из двух реализуется за одну команду, вторая, несмотря на ее

  кажущуюся громоздкость, за две команды на всех современных 32-разрядных

  процессорах.

  алгоритма шифрования в режиме гаммирования приведена на рисунке 4, ниже

  изложены пояснения к схеме:

  0.Определяет исходные данные для основного шага криптопреобразования:

    Tо(ш) – массив открытых (зашифрованных) данных произвольного размера,

    подвергаемый процедуре зашифрования (расшифрования), по ходу процедуры

    массив подвергается преобразованию порциями по 64 бита;

    S– синхропосылка, 64-битный элемент данных, необходимый для инициализации

    генератора гаммы;

  1.Начальное преобразование синхропосылки, выполняемое для ее "рандомизации",

  то есть для устранения статистических закономерностей, присутствующих в ней,

  результат используется как начальное заполнение РГПЧ;

  2.Один шаг работы РГПЧ, реализующий его рекуррентный алгоритм. В ходе данного

  шага старшая (S1) и младшая (S0) части последовательности данных

  вырабатываются независимо друг от друга;

  3.Гаммирование. Очередной 64-битный элемент, выработанный РГПЧ, подвергается

  процедуре зашифрования по циклу 32–З, результат используется как элемент гаммы

  для зашифрования (расшифрования) очередного блока открытых (зашифрованных)

  данных того же размера.

  4.Результат работы алгоритма – зашифрованный (расшифрованный) массив данных.

  Ниже перечислены особенности гаммирования как режима шифрования.

  1.        Одинаковые блоки в открытом массиве данных дадут при зашифровании

  различные блоки шифротекста, что позволит скрыть факт их идентичности.

  2.        Поскольку наложение гаммы выполняется побитно, шифрование неполного

  блока данных легко выполнимо как шифрование битов этого неполного блока, для

  чего используется соответствующие биты блока гаммы . Так, для зашифрования

  неполного блока в 1 бит можно использовать любой бит из блока гаммы.

  3.        Синхропосылка, использованная при зашифровании, каким-то образом

  должна быть передана для использования при расшифровании. Это может быть

  достигнуто следующими путями:

  хранить или передавать синхропосылку вместе с зашифрованным массивом данных,

  что приведет к увеличению размера массива данных при зашифровании на размер

  синхропосылки, то есть на 8 байт;

  использовать предопределенное значение синхропосылки или вырабатывать ее

  синхронно источником и приемником по определенному закону, в этом случае

  изменение размера передаваемого или хранимого массива данных отсутствует;

  Оба способа дополняют друг друга, и в тех редких случаях, где не работает

  первый, наиболее употребительный из них, может быть использован второй, более

  экзотический. Второйспособ имеет гораздо меньшее применение, поскольку сделать

  синхропосылку предопределенной можно только в том случае, если на данном

  комплекте ключевой информации шифруется заведомо не более одного массива

  данных, что бывает в редких случаях. Генерировать синхропосылку синхронно у

  источника и получателя массива данных также не всегда представляется

  возможным, поскольку требует жесткой привязки к чему-либо в системе. Так,

  здравая на первый взгляд идея использовать в качестве синхропосылки в системе

  передачи зашифрованных сообщений номер передаваемого сообщения не подходит,

  поскольку сообщение может потеряться и не дойти до адресата, в этом случае

  произойдет десинхронизация систем шифрования источника и приемника. Поэтому в

  рассмотренном случае нет альтернативы передаче синхропосылки вместе с

  зашифрованным сообщением.

  С другой стороны, можно привести и обратный пример. Допустим, шифрование

  данных используется для защиты информации на диске, и реализовано оно на

  низком уровне, для обеспечения независимого доступа данные шифруются по

  секторам. В этом случае невозможно хранить синхропосылку вместе с

  зашифрованными данными, поскольку размер сектора нельзя изменить, однако ее

  можно вычислять как некоторую функцию от номера считывающей головки диска,

  номера дорожки (цилиндра) и номера сектора на дорожке. В этом случае

  синхропосылка привязывается к положению сектора на диске, которое вряд ли

  может измениться без переформатирования диска, то есть без уничтожения данных

  на нем.

  Режим гаммирования имеет еще одну интересную особенность. В этом режиме биты

  массива данных шифруются независимо друг от друга. Таким образом, каждый бит

  шифротекста зависит от соответствующего бита открытого текста и, естественно,

  порядкового номера бита в массиве:  . Из этого вытекает, что изменение бита

  шифротекста на противоположное значение приведет к аналогичному изменению бита

  открытого текста на противоположный:

  , где обозначает инвертированное по отношению к t значение бита ( ).

  Данное свойство дает злоумышленнику возможность воздействуя на биты

  шифротекста вносить предсказуемые и даже целенаправленные изменения в

  соответствующий открытый текст, получаемый после его расшифрования, не обладая

  при этом секретным ключом. Это иллюстрирует хорошо известный в криптологии

  факт, что "секретность и аутентичность суть различные свойства шифров". Иными

  словами, свойства шифров обеспечивать защиту от несанкционированного

  ознакомления с содержимым сообщения и от несанкционированного внесения

  изменений в сообщение являются независимыми и лишь в отдельных случаях могут

  пересекаться. Сказанное означает, что существуют криптографические алгоритмы,

  обеспечивающие определенную секретность зашифрованных данных и при этом никак

  не защищающие от внесения изменений и наоборот, обеспечивающие аутентичность

  данных и никак не ограничивающие возможность ознакомления с ними. По этой

  причине рассматриваемое свойство режима гаммирования не должно рассматриваться

  как его недостаток.

  Гаммирование с обратной связью.

  Данный режим очень похож на режим гаммирования и отличается от него только

  способом выработки элементов гаммы – очередной элемент гаммы вырабатывается

  как результат преобразования по циклу 32-З предыдущего блока зашифрованных

  данных, а для зашифрования первого блока массива данных элемент гаммы

  вырабатывается как результат преобразования по тому же циклу синхропосылки.

  Этим достигается зацепление блоков – каждый блок шифротекста в этом режиме

  зависит от соответствующего и всех предыдущих блоков открытого текста. Поэтому

  данный режим иногда называется гаммированием с зацеплением блоков. На

  стойкость шифра факт зацепления блоков не оказывает никакого влияния.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9