Тетерукова Н. А., Апанасевич С. А. Защита компьютерной информации лаб практикум

лом
^ обозначена функция циклического сдвига своего аргу-

Рис. 7.1
Ниже даны пояснения к алгоритму основного шага:
Шаг 0
Определяет исходные данные для основного шага крипто- преобразования:
N – преобразуемый 64-битовый блок данных, в ходе выпол- нения шага его младшая (N₁) и старшая (N₂) части обрабатыва- ются как отдельные 32-битовые целые числа без знака. Таким образом, можно записать N = (N₁, N₂).
X – 32-битовый элемент ключа.
мента на 11 бит влево, то есть в сторону старших разрядов.
Шаг 4
Побитовое сложение: значение, полученное на шаге 3, по- битно складывается по модулю 2 со старшей половиной преоб- разуемого блока.
Шаг 5
Сдвиг по цепочке: младшая часть преобразуемого блока сдвигается на место старшей, а на ее место помещается резуль- тат выполнения предыдущего шага.
Шаг 6
Полученное значение преобразуемого блока возвращается как результат выполнения алгоритма основного шага крипто- преобразования.

Базовые циклы криптографических преобразований

ГОСТ относится к классу блочных шифров, то есть едини- цей обработки информации в нем является блок данных. Следо- вательно, вполне логично ожидать, что в нем будут определены алгоритмы для криптографических преобразований, то есть для зашифрования/расшифрования и «учета» в контрольной комби- нации одного блока данных. Именно эти алгоритмы и называют- ся базовыми циклами ГОСТа, что подчеркивает их фундамен- тальное значение для построения этого шифра.
Базовые циклы построены из основных шагов криптографи- ческого преобразования, рассмотренного в предыдущем разделе. В процессе выполнения основного шага используется только один 32-битовый элемент ключа, в то время как ключ ГОСТа содержит восемь таких элементов. Следовательно, чтобы ключ был использован полностью, каждый из базовых циклов должен многократно выполнять основной шаг с различными его элемен- тами. Вместе с тем кажется вполне естественным, что в каждом базовом цикле все элементы ключа должны быть использованы одинаковое число раз, по соображениям стойкости шифра это число должно быть больше одного.

Цикл зашифрования 32-З:

K₀, K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇, K₀, K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇, K₀,
K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇, K₇, K₆, K₅, K₄, K₃, K₂, K₁, K₀ (рис. 7.2).

Рис. 7.2

Цикл расшифрования 32-Р:

K₀, K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇, K₇, K₆, K₅, K₄, K₃, K₂, K₁, K₀, K₇,
K₆, K₅, K₄, K₃, K₂, K₁, K₀, K₇, K₆, K₅, K₄, K₃, K₂, K₁, K₀ (рис. 7.3).

Рис. 7.3

Цикл выработки имитовставки 16-З:

K₀, K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇, K₀, K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, K₇ (рис. 7.4).

Рис. 7.4
Каждый из циклов имеет собственное буквенно-цифровое обозначение, соответствующее шаблону «n-X», где первый эле-

мент обозначения (n), задает число повторений основного шага в цикле, а второй элемент обозначения (X), (буква), задает порядок зашифрования («З») или расшифрования («Р») в использовании ключевых элементов.
Цикл расшифрования должен быть обратным циклу зашиф- рования, то есть последовательное применение этих двух циклов к произвольному блоку должно дать в итоге исходный блок, что отражается следующим соотношением: Ц 32-Р(Ц 32-З(T)) = T, где T – произвольный 64-битовый блок данных, Ц X(T) – резуль- тат выполнения цикла X над блоком данных T. Для выполнения этого условия для алгоритмов, подобных ГОСТу, необходимо и достаточно, чтобы порядок использования ключевых элементов соответствующими циклами был взаимно обратным. В справедли- вости записанного условия для рассматриваемого случая легко убедиться, сравнив приведенные выше последовательности для циклов 32-З и 32-Р. Из сказанного вытекает одно интересное следствие: свойство цикла быть обратным другому циклу явля- ется взаимным, то есть цикл 32-З является обратным по отноше- нию к циклу 32-Р. Другими словами, зашифрование блока дан- ных теоретически может быть выполнено с помощью цикла рас- шифрования, в этом случае расшифрование блока данных долж- но быть выполнено циклом зашифрования. Из двух взаимно об- ратных циклов любой может быть использован для зашифрования, тогда второй должен быть использован для расшифрования дан- ных, однако стандарт ГОСТ 28147–89 закрепляет роли за циклами и не предоставляет пользователю права выбора в этом вопросе.
Цикл выработки имитовставки вдвое короче циклов шифро- вания, порядок использования ключевых элементов в нем такой же, как в первых 16-ти шагах цикла зашифрования, в чем не- трудно убедиться, рассмотрев приведенные выше последова- тельности, поэтому этот порядок в обозначении цикла кодирует- ся той же самой буквой «З».
Схемы базовых циклов приведены на рис. 7.2–7.4. Каждый из них принимает в качестве аргумента и возвращает в качестве результата 64-битовый блок данных, обозначенный на схемах N. Символ «Шаг(N, X)» обозначает выполнение основного шага криптопреобразования для блока данных N с использованием ключевого элемента X. Между циклами шифрования и вычисле- ния имитовставки есть еще одно отличие, не упомянутое выше: в конце базовых циклов шифрования старшая и младшая часть
блока результата меняются местами, это необходимо для их взаим- ной обратимости.

Основные режимы шифрования

ГОСТ 28147–89 предусматривает три следующих режима шифрования данных:

• 
  простая замена;
  
• 
  гаммирование;
  
• 
  гаммирование с обратной связью и один дополнительный режим выработки имитовставки.
  

жүктеу/скачать 1,61 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: