ИПЗ Криптография Калинина. Протоколы эцп. Протокол на основе rsa(билет 39) Сеть фейстеля (11)
 Скачать 37.12 Kb.
|
Итоговое практическое задание по дисциплине «Криптографические методы защиты информации»
Содержание Сеть Фейстеля (билет 11)……………………………………………………………….,3 LSB Стенография (билет 39)………………………… ………………………………...5 Протоколы ЭЦП. Протокол на основе RSA(билет 39)………………………………..7 Сеть фейстеля (11) Сеть Фе́йстеля — 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 ключ, причём выбор 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 Рассмотрим случай, когда мы хотим зашифровать некоторую информацию, представленную в двоичном виде в компьютерной памяти или электронике, как последовательность нулей и единиц. Вся информация разбивается на блоки фиксированной длины. В случае, если длина входного блока меньше, чем размер, который шифруется заданным алгоритмом, то блок удлиняется каким-либо способом. Как правило длина блока является степенью двойки, например: 64 бита, 128 бит. Далее будем рассматривать операции происходящие только с одним блоком, так как с другими в процессе шифрования выполняются те же самые операции. Выбранный блок делится на два равных подблока — «левый» (L0) и «правый» (R0). «Левый подблок» L0 видоизменяется функцией f(L0,K0) в зависимости от раундового ключа K0, после чего он складывается по модулю 2 с «правым подблоком» R0. Результат сложения присваивается новому левому подблоку L1, который будет половиной входных данных для следующего раунда, а «левый подблок» L0 присваивается без изменений новому правому подблоку R1 (см. схему), который будет другой половиной. После чего операция повторяется N-1 раз, при этом при переходе от одного этапа к другому меняются раундовые ключи (K0 на K1 и т. д.) по какому-либо математическому правилу, где N — количество раундов в заданном алгоритме. Расшифрование. 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. Функции, используемые в сетях Фейстеля. СЛАЙД 2Фейстель описывает два различных блока преобразований (функций | ||||||||||||||||||||
— блок подстановок (S-блок) и блок перестановок (P-блок). Можно показать, 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.| Циклический сдвиг на m бит для n-разрядного входа (m < n) | ||
| Направление сдвига | Порядок следования битов до сдвига | Порядок следования битов после сдвига |
| влево | b0,b1,b2,...,bn − 1 | bm,bm + 1,...bn − 1,b0,b1,...,bm − 1 |
| вправо | b0,b1,b2,...,bn − 1 | bn − m,bn − m + 1,...bn − 1,b0,b1,...,bn − m − 1 |
Достоинства и недостатки
Достоинства:
Простота аппаратной реализации на современной электронной базе
Простота программной реализации в силу того, что значительная часть функций поддерживается на аппаратном уровне в современных компьютерах (например, сложение по модулю 2, сложение по модулю 2n, умножение по модулю 2n, и т. д.)
Хорошая изученность алгоритмов на основе сетей Фейстеля
Недостатки:
За один раунд шифруется только половина входного блока
LSB Стенография
В стеганографии всегда наличествуют две составляющие — то, что нужно скрыть, и то, где будем это скрывать. Первая составляющая называется сообщением, или стеганограммой, а вторая — контейнером. Сообщением может являться текст либо, в общем случае, произвольный файл, а в качестве контейнера обычно используются текстовые или мультимедийные (аудио-, видео-, графические) файлы, а также носители информации (внешние или встроенные)
Метод наименее значащих битов (Least Significant Bit, LSB) наиболее распространен в электронной стеганографии. Он основан на ограниченных возможностях человеческих органов чувств, в силу чего люди не способны различать незначительные вариации цветов или звуков. Для простоты описания покажем принцип работы этого метода на примере 24-битного растрового RGB-изображения. Одна точка изображения в этом формате кодируется тремя байтами, каждый из которых отвечает за интенсивность одного из трех составляющих цветов
В результате смешения цветов из красного (R), зеленого (G) и синего (B) каналов пиксел получает нужный оттенок. Чтобы нагляднее увидеть принцип действия метода LSB, распишем каждый из трех байтов в битовом виде (рис. 2). Младшие разряды (на рисунке они расположены справа) в меньшей степени влияют на итоговое изображение, чем старшие. Из этого можно сделать вывод, что замена одного или двух младших, наименее значащих битов, на другие произвольные биты настолько незначительно исказит оттенок пиксела, что зритель просто не заметит изменения.
Допустим, нам нужно скрыть в данной точке изображения шесть бит: 101100. Для этого разобьем их на три пары и заместим ими по два младших бита в каждом канале
В результате мы получим новый оттенок, очень похожий на исходный. Эти цвета трудно различить даже на большой по площади заливке, хотя разница будет заметна по одной отдельной точке. Как показывает практика, замена двух младших битов не воспринимается человеческим глазом. В случае необходимости можно занять и три разряда, что весьма незначительно скажется на качестве картинки.
Модификацией метода LSB являются алгоритмы стеганографии, разработанные для компрессированных мультимедиаданных. В частности, довольно популярен у разработчиков стеганографического программного обеспечения алгоритм сокрытия данных в изображениях формата JPEG. Поскольку преобразование картинки в JPEG происходит с потерей информации, закладывать стеганограмму в исходное изображение не имеет смысла, так как потом ее невозможно будет восстановить. Выход нашелся в самом алгоритме сжатия — не вдаваясь в подробности спецификации JPEG, скажем, что сжатие проходит здесь в три этапа: дискретно-косинусоидальное преобразование (ДКП), квантование и вторичное сжатие (кодирование Хаффмана), а третья стадия проходит без потери данных, поэтому в качестве контейнера используются коэффициенты ДКП после квантования, то есть пользовательской информацией замещаются младшие разряды этих коэффициентов. Такие возможности предоставляются практически всеми схемами сжатия с потерей информации, включая аудио- и видеоформаты.
Чем же объясняется лидерство метода LSB среди стеганографических алгоритмов? Во-первых, мультимедиаконтейнеры не вызывают подозрений: можно без проблем отправить другу свою фотографию или симпатичный пейзаж. Во-вторых, младшие биты оцифрованных изображений, звука или видео могут иметь различное распределение в зависимости от применявшихся параметров аналого-цифрового преобразования, от дополнительной компьютерной обработки и от прочих факторов. Эта особенность делает метод наименее значащих битов наиболее защищенным от обнаружения вложения. Наконец, в-третьих, реализации LSB для большинства стандартов файлов-контейнеров не требуют значительных затрат времени и сил — идея указанного метода проста, как все гениальное
Протоколы ЭЦП. Протокол на основе RSA
Электронная цифровая подпись (ЭЦП)— реквизит электронного документа, предназначенный для удостоверения источника данных и защиты данного электронного документа от подделки.
Схема электронной подписи обычно включает в себя:
алгоритм генерации ключевых пар пользователя;
функцию вычисления подписи;
функцию проверки подписи.
Функция вычисления подписи на основе документа и секретного ключа пользователя вычисляет собственно подпись. В зависимости от алгоритма функция вычисления подписи может быть детерминированной или вероятностной. Детерминированные функции всегда вычисляют одинаковую подпись по одинаковым входным данным. Вероятностные функции вносят в подпись элемент случайности, что усиливает криптостойкость алгоритмов ЭЦП. Однако, для вероятностных схем необходим надёжный источник случайности (либо аппаратный генератор шума, либо криптографически надёжный генератор псевдослучайных бит), что усложняет реализацию.
Описание алгоритма RSA
RSA — криптографический алгоритм с открытым ключом. RSA стал первым алгоритмом такого типа, пригодным и для шифрования и для цифровой подписи. Алгоритм используется в большом числе криптографических приложений.
Безопасность алгоритма RSA основана на трудности задачи разложения на множители. Алгоритм использует два ключа — открытый (public) и секретный (private), вместе открытый и соответствующий ему секретный ключи образуют пару ключей (keypair). Открытый ключ не требуется сохранять в тайне, он используется для зашифрования данных. Если сообщение было зашифровано открытым ключом, то расшифровать его можно только соответствующим секретным ключом.
RSA – один из методов шифрования, который нельзя назвать самым безопасным, так как был разработан более 40 лет назад. Повышенная безопасность новых технологий не мешает RSA использоваться и по сей день, например, для передачи зашифрованных ключей.
Работа RSA-шифрования основывается на генерации ключей. Пользователь создает публичный шифр, основанный на двух больших числах и вспомогательных значениях. Если код простейший, то прочесть сообщение с его помощью будет легко, но процедура усложняется, если генерируется длинный ключ.
За время своего существования RSA-шифрование было вдоль и поперек изучено, поэтому метод не может считаться эффективным и безопасным. Алгоритм подразумевает, что для его использования потребуется затрачивать какое-то время, что является крупным минусом на сегодняшний день.
Алгоритм цифровой подписи RSA применяется для передачи общих кодов доступа в виде шифра. С его помощью симметричный ключ, используемый для скрытия и чтения большого количества данных, достигает своего адресата.