Основы ИБ. Лекции 1. Криптография с симметричными ключами. Лекция. Криптография с симметричными ключами. Шифры подстановки Шифр Цезаря

Название	Лекция. Криптография с симметричными ключами. Шифры подстановки Шифр Цезаря
Анкор	Основы ИБ
Дата	19.09.2022
Размер	431.82 Kb.
Формат файла
Имя файла	Лекции 1. Криптография с симметричными ключами.docx
Тип	Лекция #684467
страница	3 из 3

1 2 3

Пример преобразование через S-блок:

берем блок B₃ = 101111
первый и последний биты B₃ =>11 являются двоичной записью десятичного числа а, 0<=a<=3, поэтому строки таблицы S₃ нумеруются от 0 до 3
средние 4 бита =>0111 представляют десятичное число b, 0<=b<=15, столбцы таблицы S₃ нумеруются от 0 до 15.
пара чисел (а, b) определяет десятичное число, находящееся в пересечении строки а и столбца b. Двоичное представление этого числа дает B'₃ . В нашем случае a = 11 = 3, b = 0111 = 7, а десятичное число, определяемое парой (3,7), равно 7.
двоичное представление числа 7 B'₃=0111.

Пример таблицы в двоичном виде, преобразование B₅ = 011011 через S₅-блок B'₅ = 1001

S₅		Middle 4 bits of input
S₅		0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111
Outer bits	00	0010	1100	0100	0001	0111	1010	1011	0110	1000	0101	0011	1111	1101	0000	1110	1001
	01	1110	1011	0010	1100	0100	0111	1101	0001	0101	0000	1111	1010	0011	1001	1000	0110
	10	0100	0010	0001	1011	1010	1101	0111	1000	1111	1001	1100	0101	0110	0011	0000	1110
	11	1011	1000	1100	0111	0001	1110	0010	1101	0110	1111	0000	1001	1010	0100	0101	0011

Снова получаем 32 бита.
- все 8 блоков по 4 бита пропускаются через P-блок
Значение функции f(R_i - 1,k_i) (32 бит) получается перестановкой Р, применяемой к 32-битовому блоку B'₁B'₂...B'₈. Перестановка Р задана таблицей 4.

Таблица 4. Перестановка P
16	7	20	21	29	12	28	17
1	15	23	26	5	18	31	10
2	8	24	14	32	27	3	9
19	13	30	6	22	11	4	25

f(R_i - 1,k_i) = P(B'₁B'₂...B'₈)
Согласно таблице 4, первые четыре бита результирующего вектора после действия функции f — это биты 16, 7, 20, 21 вектора B'₁B'₂...B'₈

Рис. f-функция

Генерирование ключей ki для каждого раунда.

Раундовые ключи k_i получаются из начального ключа k добавлением бит из блока данных (64 бит = 8 байтов или 8 символов в ASCII) таким образом. Восемь битов, находящих в позициях 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64 добавляются в ключ k таким образом чтобы каждый байт содержал нечетное число единиц. Затем делают перестановку для расширенного ключа (кроме добавляемых битов 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64). Такая перестановка определена как в таблице 5.

Таблица 5.
57	49	41	33	25	17	9	1	58	50	42	34	26	18	C₀
10	2	59	51	43	35	27	19	11	3	60	52	44	36
63	55	47	39	31	23	15	7	62	54	46	38	30	22	D₀
14	6	61	53	45	37	29	21	13	5	28	20	12	4

Эта перестановка определяется двумя блоками C₀ и D₀ по 28 бит каждый. Первые 3 бита C₀ есть биты 57, 49, 41 расширенного ключа. А первые три бита D₀ есть биты 63, 55, 47 расширенного ключа. C_i,D_i i=1,2,3…получаются из C_i - 1,D_i - 1 одним или двумя левыми циклическими сдвигами согласно таблице 6.

Таблица 6.
i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Число сдвига	1	1	2	2	2	2	2	2	1	2	2	2	2	2	2	1

Ключ k_i, i=1,…16 состоит из 48 бит, выбранных из битов вектора C_iD_i (56 бит) согласно таблице 7. Первый и второй биты k_i есть биты 14, 17 вектора CiDi

Таблица 7.
14	17	11	24	1	5	3	28	15	6	21	10	23	19	12	4
26	8	16	7	27	20	13	2	41	52	31	37	47	55	30	40
51	45	33	48	44	49	39	56	34	53	46	42	50	36	29	32

Получение раундовых ключей

Конечная перестановка

Конечная перестановка IP - 1 действует на T16 и используется для восстановления позиции. Она является обратной к перестановке IP. Конечная перестановка определяется таблицей 8.

Таблица 8. Обратная перестановка IP ^{- 1}
40	8	48	16	56	24	64	32	39	7	47	15	55	23	63	31
38	6	46	14	54	22	62	30	37	5	45	13	53	21	61	29
36	4	44	12	52	20	60	28	35	3	43	11	51	19	59	27
34	2	42	10	50	18	58	26	33	1	41	9	49	17	57	25

Режимы использования DES

(ECB — Electronic Code Book) - каждый блок шифруется отдельно.

оригинальная битовая карта криптограмма в режиме ECB другие режимы шифрования

(СВС — Cipher Block Chaining) - режим сцепления блоков. Каждый очередной блок, перед зашифровыванием складывается по модулю 2 со следующим блоком открытого текста.

Рис. СВС - режим сцепления блоков

Существуют и другие режимы использования DES.

1 2 3