Курс лекций «Проблемы безопасности в информационных технологиях»
жүктеу 4.51 Mb.
|
- Навигация по данной странице:
- Рис. 2а. Шифрование Рис. 2б. Расшифрование
- Рис.4 Принципиальная схема 8-разрядного P-блока Ещё один вариант перестановок данных – циклические сдвиги. Можно показать, что циклический сдвиг является частным случаем P
Сеть ФейстеляСеть Фейстеля (Horst Feistel) (иногда можно встретить написание «сеть Фейштеля» или «сеть Файстеля») – один из методов построения блочных шифров. Сеть представляет собой определённую многократно повторяющуюся (итерированную) структуру, называющуюся ячейкой Фейстеля. При переходе от одной ячейки к другой меняется (под)ключ, причём выбор (под)ключа зависит от конкретного алгоритма. Операции шифрования и расшифрования на каждом этапе очень просты, и при определённой доработке совпадают, требуя только обратного порядка используемых ключей. Шифрование при помощи данной конструкции легко реализуется как на программном уровне, так и на аппаратном, что обеспечивает широкие возможности применения. Большинство современных блочных шифров используют сеть Фейстеля в качестве основы. Альтернативой сети Фейстеля является подстановочно-перестановочная сеть.  
Рис. 2а. Шифрование Рис. 2б. Расшифрование При выполнении операции шифрования сеть Фейстеля имеет следующую структуру (рис. 2а):
Расшифровка информации происходит так же, как и шифрование, с тем лишь исключением, что ключи идут в обратном порядке, то есть не от первого к N-ному, а от N-го к первому (рис.2б). На сегодня считается, что оптимальное число раундов лежит в диапазоне от 8 до 32. Важно то, что увеличение количества раундов значительно увеличивает криптостойкость алгоритма. Видимо это свойство и повлияло на столь активное распространение сети Фейстеля, так как для большей криптостойкости достаточно просто увеличить количество раундов, не изменяя сам алгоритм. Сеть Фейстеля является обратимой даже в том случае, если функция F не является таковой, так как для дешифрования не требуется вычислять F-1. Для дешифрования используется тот же алгоритм, но на вход подается зашифрованный текст, и ключи используются в обратном порядке. Основной характеристикой алгоритма, построенного на основе сети Фейстеля, является функция F. Различные варианты касаются также начального и конечного преобразований. Подобные преобразования, называемые забеливанием (whitening), осуществляются для того, чтобы выполнить начальную рандомизацию («размешивание») входного текста. В своей работе «Криптография и Компьютерная безопасность» Хорст Фейстель описывает два различных блока преобразований (функций f(Li, Ki)) – блок подстановок S-блок (S-box) и блок перестановок P-блок (P-box). Можно доказать, что любое двоичное преобразование над двоичным блоком фиксированной длины, сводятся к S-блоку, но на практике в силу сложности строения n-разрядного S-блока при больших n, применяют более простые конструкции. Термин «блок» в оригинальной статье используется вместо функции вследствие того, что речь идёт о блочном шифре и предполагалось, что S- и P-блоки будут цифровыми микросхемами (цифровыми блоками). Блок подстановок (S-блок) состоит из дешифратора, преобразующего n-разрядный двоичный сигнал в одноразрядный сигнал по основанию 2n, системы коммутаторов внутренних соединений (всего соединений 2n!) и шифратора, переводящего сигнал из одноразрядного 2n-ричного в n-разрядный двоичный. Анализ n-разрядного S-блока при большом n крайне сложен, однако реализовать такой блок на практике очень сложно, так как число возможных соединений крайне велико (2n!). На практике блок подстановок используется как часть более сложных систем. В общем случае S-блок может иметь несовпадающее число входов/выходов, в этом случае в системе коммутации от каждого выхода дешифратора может идти не строго одно соединение, а 2 или более или не идти вовсе. То же самое справедливо и для входов шифратора. В электронике можно непосредственно применять приведённую на рис.3 схему: 
Рис. 3 В программировании же для этого генерируют таблицы замены: Таблица замены для приведённого на рис.3 3-разрядного S-блока
Оба этих подхода являются эквивалентными, то есть файл, зашифрованный на компьютере, можно расшифровать на электронном устройстве и наоборот. Блок перестановок (P-box) всего лишь изменяет положение цифр и является линейным устройством. Этот блок может иметь очень большое количество входов-выходов, однако в силу линейности систему нельзя считать криптоустойчивой. Криптоанализ ключа для n-разрядного P-блока проводится путём подачи на вход n-1 различных сообщений, каждое из которых состоит из n-1 нуля («0») и 1 единицы («1»):
Достоинства сетей Фейстеля:
Недостатки:
Достарыңызбен бөлісу:
|
