Блочные шифры.

Лекция 3

Симметричные криптосистемы.

К симметричным (или одноключевым) криптосистемам относят такие, в которых вся ключевая информация сохраняется в тайне. По принципу Керкгоффса этого должно быть достаточно для надежности всей системы. Ключ зашифрования может служить и ключом расшифрования, откуда второе название криптосистем этого типа. Но бывает, что ключи зашифрования и расшифрования различны, но тогда каждый из них должен получаться из другого «простым» вычислением (можно сказать, полиномиальным алгоритмом). Это последнее условие и не позволяет обнародовать, скажем, ключ зашифрования. Все исторические шифры являются одноключевыми. В качестве удобного примера приведем аффинный шифр. В этом шифре ключи для зашифрования и расшифрования, вообще говоря, различны (исключим из рассмотрения инволютивные матрицы, т.е. обратные к самим себе). Но знание любого из них немедленно приводит к вычислению другого простым алгоритмом обращения матриц. Симметричными являются известные современные криптосистемы DES, IDEA, ГОСТ 28147-89 и др.

Блочные шифры.

Блочными называются шифры, в которых алгоритм криптографического преобразования «работает» с последовательностью символов открытого текста фиксированной длины, например n. Такие последовательности называют блоками открытого текста. Блок есть обобщение понятия полиграммы. Для реализации процедуры шифрования блочным шифром открытый текст разбивается на блоки указанной длины, и алгоритм шифрования последовательно обрабатывает эти блоки. Например, многие современные симметричные системы работают с блоками длиной в 64 бита. После окончания шифрования блоки шифртекста собираются в единый текст. Современные же системы, построенные как блочные, часто применяют операции итерирования, при которых блок последовательно обрабатывается одним и тем же алгоритмом, но с разными входными ключами. Отдельные итерации называют при этом раундами, а используемые ключи – раундовыми подключами. Эти ключи снимаются с выхода специального генератора раундовых ключей, которые вырабатываются по определенной схеме из ключа зашифрования. Общая схема работы такого алгоритма выглядит так:

, .

где Е – алгоритм криптографического преобразования, – блок, получаемый на i -м раунде зашифрования, – подключ i -го раунда, N – число раундов зашифрования.

Процедура обратного действия – расшифрования – тогда выглядит так:

, .

Здесь D – алгоритм расшифрования, а подключи используются в обратном порядке. Такие схемы требуют, чтобы шифрующая функция Е была бы обратимой.