Современные симметричные криптосистемы

На современном этапе развития криптографических методов и средств защиты информации непосредственное применение рассмотренных в разделе 4 традиционных криптосистем оказалось нецелесообразным по целому ряду причин и, прежде всего, из-за их крайне низкой криптостойкости в условиях широкого использования высокоразвитых средств вычислительной техники. Поэтому в определённый период времени, который видимо можно рассматривать как переломный, возникла необходимость разработки принципиально иных, по сравнению с существовавшими ранее, принципов построения криптографических систем, которые бы удовлетворяли современным возросшим требованиям и имели бы потенциал для дальнейшего развития в достаточно отдалённой перспективе.

По-видимому, начало современного этапа развития криптографии можно связать с опубликованием в 1948 г. основополагающей работы великого американского учёного Клода Шеннона «Теория связи в секретных сис-темах». Следует также не забывать о том, что этот великий человек, кроме криптографии, внёс значительный фундаментальный вклад и в другие области науки и техники, которые в настоящее время именуются термином «высокие информационные технологии», в частности: заложил и развил основы теории информации, теории эффективного и помехоустойчивого кодирования, построения средств вычислительной техники.

Клодом Шенноном были сформулированы очень важные основополагающие фундаментальные принципы, которые нашли воплощение в современных симметричных криптосистемах и, что крайне важно, «зафиксировали взаимотношения» современных и традиционных криптосистем, поскольку последние имеют солидную предысторию и богатый опыт, отказываться от которого было бы крайне легкомысленно и нецелесообразно.

По мнению К.Шеннона в современных практических шифрах необходимо использовать два общих принципа: рассеивание и перемешивание.

Рассеивание представляет собой распространение влияния одного знака открытого текста на много знаков шифртекста, что позволяет скрыть статистические свойства открытого текста.

Перемешивание предполагает использование таких шифрующих преобразований, которые усложняют восстановление взаимосвязи стати­стических свойств открытого и шифрованного текстов. Однако шифр должен не только затруднять раскрытие, но и обеспечивать легкость зашифрования и расшифрования при известном пользователю секретном ключе.

Распространенным способом достижения эффектов рассеивания и перемешивания является использование составного шифра, т.е. такого шифра, который может быть реализован в виде некоторой последовательности простых шифров, каждый из которых вносит свой вклад в значительное суммарное рассеивание и перемешивание.

В составных шифрах в качестве простых шифров чаще всего используются перестановки и подстановки. При перестановке перемешивают символы открытого текста, причем конкретный вид перемешивания определяется секретным ключом. При подстановке каждый символ открытого текста заменяют другим символом из того же алфавита, а конкретный вид подстановки также определяется секретным ключом. Следует заметить, что в современном блочном шифре блоки открытого текста и шифртекста представляют собой двоичные последовательности обычно длиной 64 бита. В принципе каждый блок может принимать 2⁶⁴ значений. Поэтому подстановки выполняются в очень большом алфавите, содержащем до 2⁶⁴ 10¹⁹ "символов".

При многократном чередовании простых перестановок и подстановок, управляемых достаточно длинным секретным ключом, можно получить очень стойкий шифр с хорошим рассеиванием и перемешиванием. Рассмотренные ниже криптоалгоритмы DES, IDEA и отечественный стандарт ГОСТ 28147-89 построены в полном соответствии с указанной методологией.

Поиск по сайту: