Реферат Криптографические методы защиты информации. Метод комбинированного шифрования
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ÂÂÅÄÅÍÈÅ.
Êðèïòîãðàôè÷åñêàÿ çàùèòà èíôîðìàöèè.
Êðèïòîãðàôèÿ - íàóêà î çàùèòå èíôîðìàöèè îò ïðî÷òåíèÿ åå ïîñòîðîííèìè. Çàùèòà äîñòèãàåòñÿ øèôðîâàíèåì, ò.å. ïðåîáðàçîâàíèåì, êîòîðîå äåëàåò çàùèùåííûå âõîäíûå äàííûå òðóäíîðàñêðûâàåìûìè ïî âûõîäíûì äàííûì áåç çíàíèÿ ñïåöèàëüíîé êëþ÷åâîé èíôîðìàöèè - êëþ÷à. Ïîä êëþ÷îì ïîíèìàåòñÿ ëåãêî èçìåíÿåìàÿ ÷àñòü êðèïòîñèñòåìû, õðàíÿùàÿñÿ â òàéíå è îïðåäåëÿþùàÿ, êàêîå øèôðóþùèå ïðåîáðàçîâàíèå èç âîçìîæíûõ âûïîëíÿåòñÿ â äàííîì ñëó÷àå. Êðèïòîñèñòåìà - ñåìåéñòâî âûáèðàåìûõ ñ ïîìîùüþ êëþ÷à îáðàòèìûõ ïðåîáðàçîâàíèé, êîòîðûå ïðåîáðàçóþò çàùèùàåìûé îòêðûòûé òåêñò â øèôðîãðàììó è îáðàòíî.
Æåëàòåëüíî, ÷òîáû ìåòîäû øèôðîâàíèÿ îáëàäàëè ìèíèìóì äâóìÿ ñâîéñòâàìè:
· çàêîííûé ïîëó÷àòåëü ñìîæåò âûïîëíèòü îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå è ðàñøèôðîâàòü ñîîáùåíèå;
· êðèïòîàíàëèòèê ïðîòèâíèêà, ïåðåõâàòèâøèé ñîîáùåíèå, íå ñìîæåò âîññòàíîâèòü ïî íåìó èñõîäíîå ñîîáùåíèå áåç òàêèõ çàòðàò âðåìåíè è ñðåäñòâ, êîòîðûå ñäåëàþò ýòó ðàáîòó ðàáîòó íåöåëåñîîáðàçíîé.
Íàèáîëåå èçâåñòíûå êðèïòîñèñòåìû.
Ïî õàðàêòåðó èñïîëüçîâàíèÿ êëþ÷à èçâåñòíûå êðèïòîñèñòåìû ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâà òèïà: ñèììåòðè÷íûå (îäíîêëþ÷åâûå, ñ ñåêðåòíûì êëþ÷îì) è íåñèììåòðè÷íûå (ñ îòêðûòûì êëþ÷îì).
 øèôðàòîðå îòïðàâèòåëÿ è äåøèôðàòîðå ïîëó÷àòåëÿ èñïîëüçóåòñÿ îäèí è òîò æå êëþ÷. Øèôðàòîð îáðàçóåò øèôðòåêñò, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé îòêðûòîãî òåêñòà, êîíêðåòíûé âèä ôóíêöèè øèôðîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñåêðåòíûì êëþ÷îì. Äåøèôðàòîð ïîëó÷àòåëÿ ñîîáùåíèÿ âûïîëíÿåò îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå àíàëîãè÷íûì îáðàçîì. Ñåêðåòíûé êëþ÷ õðàíèòñÿ â òàéíå è ïåðåäàåòñÿ îòïðàâèòåëåì ñîîáùåíèÿ ïîëó÷àòåëÿ ïî êàíàëó, èñêëþ÷àþùåìó ïåðåõâàò êëþ÷à êðèïòîàíàëèòèêîì ïðîòèâíèêà. Îáû÷íî ïðåäïîëàãàåòñÿ ïðàâèëî Êèðõãîôà:
ñòîéêîñòü øèôðà îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ñåêðåòíîñòüþ êëþ÷à,ò.å. êðèïòîàíàëèòèêó èçâåñòíû âñå äåòàëè ïðîöåññà øèôðîâàíèÿ è äåøèôðîâàíèÿ, êðîìå ñåêðåòíîãî êëþ÷à.
Îòêðûòûé òåêñò îáû÷íî èìååò ïðîèçâîëüíóþ äëèíó: åñëè åãî ðàçìåð âåëèê è îí íå ìîæåò áûòü îáðàáîòàí âû÷èñëèòåëüíûì óñòðîéñòâîì øèôðàòîðà öåëèêîì, òî îí ðàçáèâàåòñÿ íà áëîêè ôèêñèðîâàííîé äëèíû, è êàæäûé áëîê øèôðóåòñÿ â îòäåëüíîñòè, íåçàâèñèìî îò åãî ïîëîæåíèÿ âî âõîäíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Òàêèå êðèïòîñèñòåìû íàçûâàþòñÿ ñèñòåìàìè áëî÷íîãî øèôðîâàíèÿ.
Íà ïðàêòèêå îáû÷íî èñïîëüçóþò äâà îáùèõ ïðèíöèïà øèôðîâàíèÿ: ðàññåèâàíèå è ïåðåìåøèâàíèå. Ðàññåèâàíèå çàêëþ÷àåòñÿ â ðàñïðîñòðàíåíèè âëèÿíèÿ îäíîãî ñèìâîëà îòêðûòîãî òåêñòà íà ìíîãî ñèìâîëîâ øèôðòåêñòà: ýòî ïîçâîëÿåò ñêðûòü ñòàòèñòè÷åñêèå ñâîéñòâà îòêðûòîãî òåêñòà. Ðàçâèòèåì ýòîãî ïðèíöèïà ÿâëÿåòñÿ ðàñïðîñòðàíåíèå âëèÿíèÿ îäíîãî ñèìâîëà êëþ÷à íà ìíîãî ñèìâîëîâ øèôðîãðàììû, ÷òî ïîçâîëÿåò èñêëþ÷èòü âîññòàíîâëåíèå êëþ÷à ïî ÷àñòÿì. Ïåðåìåøèâàíèå ñîñòîèò â èñïîëüçîâàíèè òàêèõ øèôðóþùèõ ïðåîáðàçîâàíèé, êîòîðûå èñêëþ÷àþò âîññòàíîâëåíèå âçàèìîñâÿçè ñòàòèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ îòêðûòîãî è øèôðîâàííîãî òåêñòà. Ðàñïðîñòðàíåííûé ñïîñîá äîñòèæåíèÿ õîðîøåãî ðàññåèâàíèÿ ñîñòîèò â èñïîëüçîâàíèè ñîñòàâíîãî øèôðà, êîòîðûé ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí â âèäå íåêîòîðîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ïðîñòûõ øèôðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ âíîñèò íåáîëüøîé âêëàä â çíà÷èòåëüíîå ñóììàðíîå ðàññåèâàíèå è ïåðåìåøèâàíèå.  êà÷åñòâå ïðîñòûõ øèôðîâ ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò ïðîñòûå ïîäñòàíîâêè è ïåðåñòàíîâêè. Èçâåñòíû òàêæå ìåòîäû àíàëèòè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, ãàììèðîâàíèÿ, à òàêæå ìåòîä êîìáèíèðîâàííîãî øèôðîâàíèÿ.
Çàùèòà èíôîðìàöèè
ìåòîäîì êîìáèíèðîâàííîãî øèôðîâàíèÿ.
Âàæíåéøèì òðåáîâàíèåì ê ñèñòåìå øèôðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñòîéêîñòü äàííîé ñèñòåìû. Ê ñîæàëåíèþ, ïîâûøåíèå ñòîéêîñòè ïðè ïîìîùè ëþáîãî ìåòîäà ïðèâîäèò, êàê ïðàâèëî, ê òðóäíîñòÿì è ïðè øèôðîâàíèè îòêðûòîãî òåêñòà è ïðè åãî ðàñøèôðîâêå. Îäíèì èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ ìåòîäîâ ïîâûøåíèÿ ñòîéêîñòè øèôð-òåêñòà ÿâëÿåòñÿ ìåòîä êîìáèíèðîâàííîãî øèôðîâàíèÿ. Ýòîò ìåòîä çàêëþ÷àåòñÿ â èñïîëüçîâàíèè è êîìáèíèðîâàíèè íåñêîëüêèõ ïðîñòûõ ñïîñîáîâ øèôðîâàíèÿ. Òàê, íàïðèìåð, ìîæíî èñïîëüçîâàòü ìåòîä øèôðîâàíèÿ ïðîñòîé ïåðåñòàíîâêîé â ñî÷åòàíèè ñ ìåòîäîì àíàëèòè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé èëè òåêñò, çàøèôðîâàííûé ìåòîäîì ãàììèðîâàíèÿ, äîïîëíèòåëüíî çàùèòèòü ïðè ïîìîùè ïîäñòàíîâêè.
Ðàññìîòðèì ïðèìåð :
1. Âîçüìåì â êà÷åñòâå îòêðûòîãî òåêñòà ñîîáùåíèå :ß ïèøó êóðñîâóþ.
Çàùèèì ýòîò òåêñò ìåòîäîì ïðîñòîé ïåðåñòàíîâêè, èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå êëþ÷à ñëîâî "çà÷åò" è îáîçíà÷àÿ ïðîáåë áóêâîé "ü" :
| Ç | À | × | Å | Ò | | À | Å | Ç | Ò | × |
| ÿ | ü | ï | è | ø | | ü | è | ÿ | ø | ï |
| ó | ü | ê | ó | ð | | ü | ó | ó | ð | ê |
| ñ | î | â | ó | þ | | î | ó | ñ | þ | â |
Âûïèñûâàåì áóêâû îòêðûòîãî òåêñòà ïîä áóêâàìè êëþ÷à. Çàòåì áóêâû êëþ÷à ðàññòàâëÿåì â àëôàâèòíîì ïîðÿäêå. Âûïèñûâàåì áóêâû ïî ñòîëáöàì è ïîëó÷àåì øèôðòåêñò: üüîèóóÿóñøðþïêâ.
Ïîëó÷åííîå ñîîáùåíèå çàøèôðóåì ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ïîäñòàíîâêè :
Ïóñòü êàæäîìó ñèìâîëó ðóññêîãî àëôàâèòà ñîîòâåòñòâóåò ÷èñëî îò 0 äî 32, òî åñòü áóêâå À áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü 0, áóêâå Á - 1 è ò. ä. Âîçüìåì òàêæå íåêîå ÷èñëî, íàïðèìåð 2, êîòîðîå áóäåò êëþ÷åì øèôðà. Ïðèáàâëÿÿ ê ÷èñëó, ñîîòâåòñòâóþùåìó îïðåäåëåííîìó ñèìâîëó, 2, ìû ïîëó÷èì íîâûé ñèìâîë, íàïðèìåð åñëè À ñîîòâåòñòâóåò 0, òî ïðè ïðèáàâëåíèè 2 ïîëó÷àåì  è òàê äàëåå. Ïîëüçóÿñü ýòèì, ïîëó÷àåì íîâûé øèôðòåêñò : þþðêõõáõóüòàñìä
Èòàê èìåÿ îòêðûòûé òåêñò : ß ïèøó êóðñîâóþ , ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèé ïîëó÷àåì øèôðòåêñò: þþðêõõáõóüòàñìä, èñïîëüçóÿ ìåòîäû ïåðåñòàíîâêè è çàìåíû. Ðàñêðûòü òåêñò ðàñøèôðîâùèê ñìîæåò, çíàÿ, ÷òî êëþ÷àìè ÿâëÿþòñÿ ÷èñëî 2 è ñëîâî "çà÷åò" è ñîîòâåòñòâåííî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èõ ïðèìåíåíèÿ.
Äîïîëíåíèÿ
DES-ñòàíäàðò ÑØÀ íà øèôðîâàíèå äàííûõ.
Îäíèì èç íàèëó÷øèõ ïðèìåðîâ êðèïòîàëãîðèòìà, ðàçðàáîòàííîãî â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïàìè ðàññåèâàíèÿ è ïåðåìåøèâàíèÿ, ìîæåò ñëóæèòü ïðèíÿòûé â 1977 ãîäó Íàöèîíàëüíûì áþðî ñòàíäàðòîâ ÑØÀ ñòàíäàðò øèôðîâàíèÿ äàííûõ DES (Data Enscription Standard). Íåñìîòðÿ íà èíòåíñèâíûå è òùàòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ àëãîðèòìà ñïåöèàëèñòàìè, ïîêà íå íàéäåíî óÿçâèìûõ ìåñò àëãîðèòìà, íà îñíîâå êîòîðûõ ìîæíî áûëî áû ïðåäëîæèòü ìåòîä êðèïòîàíàëèçà, ñóùåñòâåííî ëó÷øèé, ÷åì ïîëíûé ïåðåáîð êëþ÷åé. Îáùåå ìíåíèå òàêîâî: DES - èñêëþ÷èòåëüíî õîðîøèé øèôð.
Êðèïòîãðàôèÿ èçâåñòíà ñ äðåâíåéøèõ âðåìåí (äîñòàòî÷íî âñïîìíèòü êîäû Öåçàðÿ) è äî íåäàâíåãî âðåìåíè îñòàâàëàñü ïðèâèëåãèåé èñêëþ÷èòåëüíî ãîñóäàðñòâåííûõ è âîåííûõ ó÷ðåæäåíèé. Ñèòóàöèÿ ðåçêî èçìåíèëàñü ïîñëå ïóáëèêàöèè â 1949 ãîäó êíèãè Ê.Øåííîíà "Ðàáîòû ïî òåîðèè èíôîðìàöèè è êèáåðíåòèêå". Êðèïòîãðàôèÿ ñòàëà îáúåêòîì ïðèñòàëüíîãî âíèìàíèÿ ìíîãèõ ó÷åíûõ.
Ïðèíÿòèå ñòàíäàðòà øèôðîâàíèÿ DES ÿâèëîñü ìîùíûì òîë÷êîì ê øèðîêîìó ïðèìåíåíèþ øèôðîâàíèÿ â êîììåð÷åñêèõ ñèñòåìàõ. Ââåäåíèå ýòîãî ñòàíäàðòà - îòëè÷íûé ïðèìåð óíèôèêàöèè è ñòàíäàðòèçàöèè ñðåäñòâ çàùèòû. Ïðèìåðîì ñèñòåìíîãî ïîäõîäà ê ñîçäàíèþ åäèíîé êðóïíîìàñøòàáíîé ñèñòåìû çàùèòû èíôîðìàöèè ÿâëÿåòñÿ äèðåêòèâà Ìèíèñòåðñòâà ôèíàíñîâ ÑØÀ 1984 ãîäà, ñîãëàñíî êîòîðîé âñå îáùåñòâåííûå è ÷àñòíûå îðãàíèçàöèè, âåäóùèå äåëà ñ ïðàâèòåëüñòâîì ÑØÀ, îáÿçàíû âíåäðèòü ïðîöåäóðó øèôðîâàíèÿ DES; êðóïíåéøèå áàíêè - Citibank, Chase Manhattan Bank, Manufaktures Hannover Trust, Bank of America, Security Pacific Bank - òàêæå âíåäðèëè ýòó ñèñòåìó. Ìèíèñòåðñòâî ýíåðãåòèêè ÑØÀ ðàñïîëàãàåò áîëåå ÷åì 30 äåéñòâóþùèìè ñåòÿìè, â êîòîðûõ èñïîëüçóåòñÿ àëãîðèòì DES. Ìèíèñòåðñòâî þñòèöèè óñòàíàâëèâàåò 20000 ðàäèîóñòðîéñòâ, ðàñïîëàãàþùèõ ñðåäñòâàìè çàùèòû íà áàçå DES.
Ñòàíäàðòèçàöèÿ â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðèîáðåòàåò ìåæäóíàðîäíûé õàðàêòåð, ïîäòâåðæäåíèå òîìó - ìåæäóíàðîäíûé ñòàíäàðò 1987 ãîäà ISO 8372, ðàçðàáîòàííûé íà îñíîâå êðèïòîàëãîðèòìà DES.
 êà÷åñòâå ñòàíäàðòíîé àïïàðàòóðû øèôðîâàíèÿ ìîæíî íàçâàòü óñòðîéñòâî Cidex-ÍÕ, áàçèðóþùååñÿ íà àëãîðèòìå DES; ñêîðîñòü øèôðîâàíèÿ - îò 56 Êáèò/ñ äî 7 Ìáèò/ñ. Ñåðèéíî âûïóñêàåòñÿ àâòîíîìíûé øèôðîâàëüíûé áëîê DES 2000, â íåì òàêæå èñïîëüçóåòñÿ ïðîöåäóðà øèôðîâàíèÿ DES; ñêîðîñòü øèôðîâàíèÿ - îò 38,4 Êáèò/ñ äî 110Êáèò/ñ.  ðàçëè÷íûõ ñåêòîðàõ êîììåð÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè èñïîëüçóåòñÿ ïðîöåññîð øèôðîâàíèÿ/äåøèôðîâàíèÿ äàííûõ FACOM 2151À íà îñíîâå àëãîðèòìà DES; ñêîðîñòü - îò 2,4 Êáèò/ñ äî 19,2 Êáèò/ñ. Ñ ðàñïðîñòðàíåíèåì ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðîâ íàèáîëåå ýôôåêòèâíûìè äëÿ íèõ ñòàëè ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà çàùèòû. Òàê, ðàçðàáîòàí ïàêåò ïðîãðàìì äëÿ øèôðîâàíèÿ/äåøèôðîâàíèÿ èíôîðìàöèè ÑÒÀ (Computer Intelligence Access), ðåàëèçóþùèé àëãîðèòì DES. Ýòîò æå àëãîðèòì èñïîëüçîâàí â ïàêåòå SecretDisk (C F Systems) äëÿ èñêëþ÷åíèÿ íåñàíêöèîíèðîâàííîãî äîñòóïà ê äèñêàì.
Òàêèì îáðàçîì, àëãîðèòì DES ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îñíîâíîé ìåõàíèçì, ïðèìåíÿâøèéñÿ ÷àñòíûìè è ãîñóäàðñòâåííûìè ó÷ðåæäåíèÿìè ÑØÀ äëÿ çàùèòû èíôîðìàöèè.  òî æå âðåìÿ Àãåíñòâî íàöèîíàëüíîé áåçîïàñíîñòè, âûñòóïàþùåå êàê ýêñïåðò ïî êðèïòîãðàôè÷åñêèì àëãîðèòìàì, ðàçðàáàòûâàåò íîâûå àëãîðèòìû øèôðîâàíèÿ äàííûõ äëÿ ìàññîâîãî èñïîëüçîâàíèÿ.  1987 ãîäó Íàöèîíàëüíîå áþðî ñòàíäàðòîâ ïîñëå îáñóæäåíèÿ ïîäòâåðäèëî äåéñòâèå DES; åãî ïåðåñìîòð íàìå÷àëîñü ïðîâåñòè íå ïîçäíåå ÿíâàðÿ 1992 ãîäà, è íà ñåãîäíÿøíèé äåíü äåéñòâèå DES îãðàíè÷èâàåòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî êîììåð÷åñêèìè ñèñòåìàìè. DES ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí àïïàðàòíî è ïðîãðàììíî, íî áàçîâûé àëãîðèòì âñ¸ æå ðàññ÷èòàí íà ðåàëèçàöèþ â ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâàõ ñïåöèàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ. Ñàìûì ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì DES ñ÷èòàåòñÿ ìàëûé ðàçìåð êëþ÷à.Ñòàíäàðò â íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ñ÷èòàåòñÿ íåóÿçâèìûì, õîòÿ è î÷åíü òðóäåí äëÿ ðàñêðûòèÿ (äî ñèõ ïîð íå áûëè çàðåãèñòðèðîâàíû ñëó÷àè íåñàíêöèîíèðîâàííîé äåøèôðàöèè. Åù¸ îäèí íåäîñòàòîê DES çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îäèíàêîâûå äàííûå áóäóò îäèíàêîâî âûãëÿäåòü â çàøèôðîâàííîì òåêñòå.
ÃÎÑÒ 28147-89 - îòå÷åñòâåííûé ñòàíäàðò øèôðîâàíèÿ äàííûõ.
 Ðîññèè óñòàíîâëåí åäèíûé àëãîðèòì êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ äàííûõ äëÿ ñèñòåì îáðàáîòêè èíôîðìàöèè â ñåòÿõ ÝÂÌ, îòäåëèòåëüíûõ êîìïëåêñàõ è ÝÂÌ, êîòîðûé îïðåäåëÿåòñÿ ÃÎÑÒ 28147-89.
Àëãîðèòì êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ äàííûõ ïðåäíàçíà÷åí äëÿ àïïàðàòíîé èëè ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè, óäîâëåòâîðÿåò êðèïòîãðàôè÷åñêèì òðåáîâàíèÿì è íå íàêëàäûâàåò îãðàíè÷åíèé íà ñòåïåíü ñåêðåòíîñòè çàùèùàåìîé èíôîðìàöèè.
×òîáû ïîëó÷èòü ïîäðîáíûå ñïåöèôèêàöèè àëãîðèòìà êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ, ñëåäóåò îáðàòèòüñÿ ê ÃÎÑÒ 28147-89. Áåçóñëîâíî, ïðèâåäåííûé íèæå ìàòåðèàë íå äîëæåí íè ïðè êàêèõ óñëîâèÿõ èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïðîãðàììíîé èëè àïïàðàòíîé ðåàëèçàöèè àëãîðèòìà êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ.
Ïðè îïèñàíèè àëãîðèòìà èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå îáîçíà÷åíèÿ:
Åñëè L è R - ýòî ïîñëåäîâàòåëüíîñòè áèò, òî LR áóäåò îáîçíà÷àòü êîíêàòåíàöèþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé L è R. Ïîä êîíêàòåíàöèåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé L è R ïîíèìàåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü áèò, ðàçìåðíîñòü êîòîðîé ðàâíà ñóììå ðàçìåðíîñòåé L è R.  ýòîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè áèòû ïîñëåäîâàòåëüíîñòè R ñëåäóþò çà áèòàìè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè L. Êîíêàòåíàöèÿ áèòîâûõ ñòðîê ÿâëÿåòñÿ àññîöèàòèâíîé, ò.å. çàïèñü ABCDE îáîçíà÷àåò, ÷òî çà áèòàìè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè À ñëåäóþò áèòû ïîñëåäîâàòåëüíîñòè Â, çàòåì Ñ è ò.ä.
Ñèìâîëîì (+) áóäåò îáîçíà÷àòüñÿ îïåðàöèÿ ïîáèòîâîãî ñëîæåíèÿ ïî ìîäóëþ 2, ñèìâîëîì [+] - îïåðàöèÿ ñëîæåíèÿ ïî ìîäóëþ ( 2 â 32 ñòåïåíè) äâóõ 32-ðàçðÿäíûõ ÷èñåë. ×èñëà ñóììèðóþòñÿ ïî ñëåäóþùåìó ïðàâèëó:
A [+] B = A + B , åñëè A + B <> (2 â 32 ñòåïåíè),
A [+] B = A + B - ( 2 â 32 ñòåïåíè), åñëè A + B = 2 â 32
Ñèìâîëîì {+} îáîçíà÷àåòñÿ îïåðàöèÿ ñëîæåíèÿ ïî ìîäóëþ ((2 â à532à0) -1) äâóõ 32 ðàçðÿäíûõ ÷èñåë. Ïðàâèëà ñóììèðîâàíèÿ ÷èñåë ñëåäóþùèå:
A {+} B = A + B, åñëè A + B <> ((2 â 32) - 1)
A {+} B = A + B - ((2 â 32) - 1), åñëè A + B = (2 â 32) - 1
Àëãîðèòì êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ïðåäóñìàòðèâàåò íåñêîëüêî ðåæèìîâ ðàáîòû. Íî â ëþáîì ñëó÷àå äëÿ øèôðîâàíèÿ äàííûõ èñïîëüçóåòñÿ êëþ÷, êîòîðûé èìååò ðàçìåðíîñòü 256 áèò è ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå âîñüìè 32-ðàçðÿäíûõ ÷èñåë Õ(i). Åñëè îáîçíà÷èòü êëþ÷ ÷åðåç W, òî
W =X(7)X(6)X(5)X(4)X(3)X(2)X(1)X(0)
Ðàñøèôðîâàíèå âûïîëíÿåòñÿ ïî òîìó æå êëþ÷ó, ÷òî è çàøèôðîâàíèå, íî ýòîò ïðîöåññ ÿâëÿåòñÿ èíâåðñèåé ïðîöåññà çàøèôðîâàíèÿ äàííûõ.
Ïåðâûé è ñàìûé ïðîñòîé ðåæèì - çàìåíà. Îòêðûòûå äàííûå, ïîäëåæàùèå çàøèôðîâàíèþ, ðàçáèâàþò íà áëîêè ïî 64 áèò â êàæäîì, êîòîðûå ìîæíî îáîçíà÷èòü Ò(j).
Î÷åðåäíàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü áèò Ò(j) ðàçäåëÿåòñÿ íà äâå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè Â(Î) (ëåâûå èëè ñòàðøèå áèòû) è À(Î) (ïðàâûå èëè ìëàäøèå áèòû), êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîäåðæèò 32 áèòà. Çàòåì âûïîëíÿåòñÿ èòåðàòèâíûé ïðîöåññ øèôðîâàíèÿ, êîòîðûé îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèìè ôîðìóëàìè:
1. A(i)=f(A(i-1) [+] X(j) (+) B(i-1)),
è B(i)=A(i-1),
åñëè i=1,2,...,24,j=(i-1) mod 8;
2. A(i)=f(A(i-1) [+] X(j) (+) B(i-1)),
è B(i)=A(i-1),
åñëè i=25,26,...,31,j=32-i;
3. A(32)=A(31),
è B(32)=f(A(31) [+] X(0)) (+) B(31),
åñëè i=32.
Çäåñü i îáîçíà÷àåòñÿ íîìåð èòåðàöèè (i=1,2,...,32). Ôóíêöèÿ f íàçûâàåòñÿ ôóíêöèåé øèôðîâàíèÿ. Åå àðãóìåíòîì ÿâëÿåòñÿ ñóììà ïî ìîäóëþ 2 â à532à0 ÷èñëà À(i), ïîëó÷åííîãî íà ïðåäûäóùåì øàãå èòåðàöèè, è ÷èñëà Õ(j) êëþ÷à (ðàçìåðíîñòü êàæäîãî èç ýòèõ ÷èñåë ðàâíà 32 çíàêàì).
Ôóíêöèÿ øèôðîâàíèÿ âêëþ÷àåò äâå îïåðàöèè íàä ïîëó÷åííîé 32-ðàçðÿäíîé ñóììîé. Ïåðâàÿ îïåðàöèÿ íàçûâàåòñÿ ïîäñòàíîâêîé Ê. Áëîê ïîäñòàíîâêè Ê ñîñòîèò èç âîñüìè óçëîâ çàìåíû Ê(1) ... Ê(8) ñ ïàìÿòüþ 64 áèò êàæäûé. Ïîñòóïàþùèé íà áëîê ïîäñòàíîâêè 32-ðàçðÿäíûé âåêòîð ðàçáèâàåòñÿ íà âîñåìü ïîñëåäîâàòåëüíî èäóùèõ 4-ðàçðÿäíûé âåêòîð ñîîòâåòñòâóþùèì óçëîì çàìåíû, ïðåäñòàâëÿþùèì ñîáîé
òàáëèöó èç øåñòíàäöàòè öåëûõ ÷èñåë â äèàïàçîíå 0....15.
Âõîäíîé âåêòîð îïðåäåëÿåò àäðåñ ñòðîêè â òàáëèöå, ÷èñëî èç êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ âûõîäíûì âåêòîðîì. Çàòåì 4-ðàçðÿäíûå âûõîäíûå âåêòîðû ïîñëåäîâàòåëüíî îáúåäèíÿþòñÿ â 32-ðàçðÿäíûé âåêòîð. Òàáëèöû áëîêà ïîäñòàíîâêè Ê ñîäåðæèò êëþ÷åâûå ýëåìåíòû, îáùèå äëÿ ñåòè ÝÂÌ è ðåäêî èçìåíÿåìûå.
Âòîðàÿ îïåðàöèÿ - öèêëè÷åñêèé ñäâèã âëåâî 32-ðàçðÿäíîãî âåêòîðà, ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå ïîäñòàíîâêè Ê. 64-ðàçðÿäíûé áëîê çàøèôðîâàííûõ äàííûõ Òø ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå
Òø = À(32) Â(32)
Îñòàëüíûå áëîêè îòêðûòûõ äàííûõ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû çàøèôðîâûâàþòñÿ àíàëîãè÷íî.
Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî ðåæèì ïðîñòîé çàìåíû äîïóñòèìî èñïîëüçîâàòü äëÿ øèôðîâàíèÿ äàííûõ òîëüêî â îãðàíè÷åííûõ ñëó÷àÿõ. Ê ýòèì ñëó÷àÿì îòíîñèòñÿ âûðàáîòêà êëþ÷à è çàøèôðîâàíèå åãî ñ îáåñïå÷åíèåì èìèòîçàùèòû äëÿ ïåðåäà÷è ïî êàíàëàì ñâÿçè èëè õðàíåíèÿ â ïàìÿòè ÝÂÌ.
Ñëåäóþùèé ðåæèì øèôðîâàíèÿ íàçûâàåòñÿ ðåæèìîì ãàììèðîâàíèÿ. Îòêðûòûå äàííûå, ðàçáèòûå íà 64-ðàçðÿäíûå áëîêè Ò(i) (i=1,2,...,m}, (ãäå m îïðåäåëÿåòñÿ îáúåìîì øèôðóåìûõ äàííûõ), çàøèôðîâûâàþòñÿ â ðåæèìå ãàììèðîâàíèÿ ïóòåì ïîðàçðÿäíîãî ñëîæåíèÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ ãàììîé øèôðà Ãø, êîòîðàÿ âûðàáàòûâàåòñÿ áëîêàìè ïî 64 áèò, ò.å.
Ãø = ( Ã(1),Ã(2), ...,Ã(i), ...,Ã(m) ).
×èñëî äâîè÷íûõ ðàçðÿäîâ â áëîêå Ò(m) ìîæåò áûòü ìåíüøå 64, ïðè ýòîì íåèñïîëüçîâàííàÿ äëÿ øèôðîâàíèÿ ÷àñòü ãàììû øèôðà èç áëîêà Ã(m) îòáðàñûâàåòñÿ.
Óðàâíåíèå çàøèôðîâàíèÿ äàííûõ â ðåæèìå ãàììèðîâàíèÿ ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â ñëåäóþùåì âèäå:
Ø(i)=A(Y(i-1) [+] C2),
Z(i-1) {+ }C1 (+) T(i)=Ã(i) (+) T(i).
 ýòîì óðàâíåíèè Ø(i) îáîçíà÷àåò 64-ðàçðÿäíûé áëîê çàøèôðîâàííîãî òåêñòà, À - ôóíêöèþ øèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû (àðãóìåíòàìè ýòîé ôóíêöèè ÿâëÿþòñÿ äâà 32-ðàçðÿäíîãî ÷èñëà), Ñ1 è Ñ2 - êîíñòàíòû, çàäàííûå â ÃÎÑÒ 28147-89. Âåëè÷èíû Y(i) è Z(i) îïðåäåëÿþòñÿ èòåðàöèîííî ïî ìåðå ôîðìèðîâàíèÿ ãàììû, ñëåäóþùèì îáðàçîì:
(Y(0),Z(0))=A(S),
ãäå S - 64-ðàçðÿäíàÿ äâîè÷íàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü (ñèíõðîïîñûëêà);
(Y(i),Z(i))=(Y(i-1) [+] C2,Z(i-1) {+} C1),
äëÿ i=1,2,..,m
Ðàñøèôðîâàíèå äàííûõ âîçìîæíî òîëüêî ïðè íàëè÷èè ñèíõðîïîñûëêè, êîòîðàÿ íå ÿâëÿåòñÿ ñåêðåòíûì ýëåìåíòîì øèôðà è ìîæåò õðàíèòüñÿ â ïàìÿòè ÝÂÌ èëè ïåðåäàâàòüñÿ ïî êàíàëàì ñâÿçè âìåñòå ñ çàøèôðîâàííûìè äàííûìè.
Ðåæèì ãàììèðîâàíèÿ ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ î÷åíü ïîõîæ íà ðåæèì ãàììèðîâàíèÿ. Êàê è â ðåæèìå ãàììèðîâàíèÿ, îòêðûòûå äàííûå, ðàçáèòûå íà 64-ðàçðÿäíûå áëîêè Ò(i) (i=1,2,....,m), ãäå m îïðåäåëÿåòñÿ îáúåìîì øèôðóåìûõ äàííûõ), çàøèôðîâûâàåòñÿ ïóòåì ïîðàçðÿäíîãî ñëîæåíèÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ ãàììîé øèôðà Ãø, êîòîðàÿ âûðàáàòûâàåòñÿ áëîêàìè ïî 64 áèò:
Ãø=(Ã(1),Ã(2),...,Ã(i),...,Ã(m)).
×èñëî äâîè÷íûõ ðàçðÿäîâ â áëîêå Ò(m) ìîæåò áûòü ìåíüøå 64, ïðè ýòîì íåèñïîëüçîâàííàÿ äëÿ øèôðîâàíèÿ ÷àñòü ãàììû øèôðà èç áëîêà Ã(m) îòáðàñûâàåòñÿ.
Óðàâíåíèå çàøèôðîâàíèÿ äàííûõ â ðåæèìå ãàììèðîâàíèÿ ñ îáðàòíîé ñâÿçüþ ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â ñëåäóþùåì âèäå:
Ø(1) = A(S) (+) T(1) = Ã(1) (+) T(1),
Ø(i) = A(Ø(i-1)) (+) T(i) = Ã(i) (+) T(i),
äëÿ i=2,3,...,m
Çäåñü Ø(i) îáîçíà÷àåò 64-ðàçðÿäíûé áëîê çàøèôðîâàííîãî òåêñòà, À - ôóíêöèþ øèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû. Àðãóìåíòîì ôóíêöèè íà ïåðâîì øàãå èòåðàòèâíîãî àëãîðèòìà ÿâëÿåòñÿ 64-ðàçðÿäíûé ñèíõðîïîñûëêà, à íà âñåõ ïîñëåäóþùèõ - ïðåäûäóùèé áëîê çàøèôðîâàíûõ äàííûõ Ø(i-1).
 ÃÎÑÒ 28147-89 îïðåäåëÿåòñÿ ïðîöåññ âûðàáîòêè èìèòîâñòàâêè, êîòîðûé åäèíîîáðàçåí äëÿ ëþáîãî èç ðåæèìîâ øèôðîâàíèÿ äàííûõ. Èìèòîâñòàâêà - ýòî áëîê èç p áèò ( èìèòîâñòàâêà Èp), êîòîðûé âûðàáàòûâàåòñÿ ëþáî ïåðåä øèôðîâàíèåì âñåãî ñîîáùåíèÿ, ëèáî ïàðàëëåëüíî ñ øèôðîâàíèåì ïî áëîêàì. Ïåðâûå áëîêè îòêðûòûõ äàííûõ, êîòîðûå ó÷àñòâóþò â âûðàáîòêå èìèòîâñòàâêè, ìîãóò ñîäåðæàòü ñëóæåáíóþ èíôîðìàöèþ (íàïðèìåð, àäðåñíóþ ÷àñòü, âðåìÿ, ñèíõðîïîñûëêó) è íå çàøèôðîâûâàòüñÿ. Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà p (÷èñëî äâîè÷íûõ ðàçðÿäîâ â èìèòîâñòàâêå) îïðåäåëÿåòñÿ
êðèïòîãðàôè÷åñêèìè òðåáîâàíèÿìè ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî âåðîÿòíîñòü íàâÿçûâàíèÿ ëîæíûõ ïîìåõ ðàâíà 1/2à5ð
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ èìèòîâñòàâêè îòêðûòûå äàííûå ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå 64-ðàçðÿäíûõ áëîêîâ Ò(i) (i=1,2,..., m ãäå m îïðåäåëÿåòñÿ îáúåìîì øèôðóåìûõ äàííûõ). Ïåðâûé áëîê îòêðûòûõ äàííûõ Ò(1) ïîäâåðãàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ïåðâûì 16 öèêëàì àëãîðèòìà çàøèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû. Ïðè÷åì â êà÷åñòâå êëþ÷à äëÿ âûðàáîòêè èìèòîâñòàâêè èñïîëüçóåòñÿ êëþ÷, ïî êîòîðîìó
øèôðóþòñÿ äàííûå.
Ïîëó÷åííîå ïîñëå 16 öèêëîâ ðàáîòû 64-ïàçðÿäíîå ÷èñëî ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñî âòîðûì áëîêîì îòêðûòûõ äàííûõ Ò(2). Ðåçóëüòàò ñóììèðîâàíèÿ ñíîâà ïîäâåðãàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ïåðâûì 16 öèêëàì àëãîðèòìà çàøèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû.
Ïîëó÷åííîå 64-ðàçðÿäíîå ÷èñëî ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ òðåòüèì áëîêîì îòêðûòûõ äàííûõ Ò(3) è ò.ä. Ïîñëåäíèé áëîê Ò(m), ïðè íåîáõîäèìîñòè äîïîëíåííûé äî ïîëíîãî 64-ðàçðÿäíîãî áëîêà íóëÿìè, ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ ðåçóëüòàòîì ðàáîòû íà øàãå m-1, ïîñëå ÷åãî çàøèôðîâûâàåòñÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû ïî ïåðâûì 16 öèêëàì ðàáîòû àëãîðèòìà. Èç ïîëó÷åííîãî 64-ðàçðÿäíîãî ÷èñëà âûáè
ðàåòñÿ îòðåçîê Èð äëèíîé ð áèò.
Èìèòîâñòàâêà Èð ïåðåäàåòñÿ ïî êàíàëó ñâÿçè èëè â ïàìÿòü ÝÂÌ ïîñëå çàøèôðîâàííûõ äàííûõ. Ïîñòóïèâøèå çàøèôðîâàííûå äàííûå ðàñøèôðîâûâàþòñÿ è èç ïîëó÷åííûõ áëîêîâ îòêðûòûõ äàííûõ Ò(i) âûðàáàòûâàåòñÿ èìèòîâñòàâêà Èð, êîòîðàÿ çàòåì ñðàâíèâàåòñÿ ñ èìèòîâñòàâêîé Èð, ïîëó÷åííîé èç êàíàëà ñâÿçè èëè èç ïàìÿòè ÝÂÌ.  ñëó÷àå íåñîâïàäåíèÿ èìèòîâñòàâîê âñå ðàñøèôðîâàííûå äàííûå ñ÷èòàþòñÿ ëîæíûìè. Àëãîðèòì êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ,ÿâëÿþùèéñÿ îòå÷åñòâåííûì ñòàíäàðòîì è îïðåäåëÿåìûé ÃÎÑÒ 28147-89,ñâîáîäåí îò íåäîñòàòêîâ ñòàíäàðòà DES è â òî æå âðåìÿ îáëààäàåò âñåìè åãî ïðåèìóùåñòâàìè.Êðîìå òîãî â íåãî çàëîæåí ìåòîä,ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ìîæíî çàôèêñèðîâàòü íåîáíàðóæåííóþ ñëó÷àéíóþ èëè óìûøëåííóþ ìîäèôèêàöèþ çàøèôðîâàííîé èíôîðìàöèè.
Îäíàêî ó àëãîðèòìà åñòü î÷åíü ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê,êîòîðûé çàêëþ÷àåòñÿ â òîì,÷òî åãî ïðîãðàììíàÿ ðåàëèçàöèÿ î÷åíü ñëîæíà è ïðàêòè÷åñêè ëèøåíà âñÿêîãî ñìûñëà.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ èìèòîâñòàâêè îòêðûòûå äàííûå ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå 64-ðàçðÿäíûõ áëîêîâ Ò(i) (i=1,2,..., m ãäå m îïðåäåëÿåòñÿ îáúåìîì øèôðóåìûõ äàííûõ). Ïåðâûé áëîê îòêðûòûõ äàííûõ Ò(1) ïîäâåðãàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ïåðâûì 16 öèêëàì àëãîðèòìà çàøèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû. Ïðè÷åì â êà÷åñòâå êëþ÷à äëÿ âûðàáîòêè èìèòîâñòàâêè èñïîëüçóåòñÿ êëþ÷, ïî êîòîðîìó
øèôðóþòñÿ äàííûå.
Ïîëó÷åííîå ïîñëå 16 öèêëîâ ðàáîòû 64-ïàçðÿäíîå ÷èñëî ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñî âòîðûì áëîêîì îòêðûòûõ äàííûõ Ò(2). Ðåçóëüòàò ñóììèðîâàíèÿ ñíîâà ïîäâåðãàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèþ, ñîîòâåòñòâóþùåìó ïåðâûì 16 öèêëàì àëãîðèòìà çàøèôðîâàíèÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû.
Ïîëó÷åííîå 64-ðàçðÿäíîå ÷èñëî ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ òðåòüèì áëîêîì îòêðûòûõ äàííûõ Ò(3) è ò.ä. Ïîñëåäíèé áëîê Ò(m), ïðè íåîáõîäèìîñòè äîïîëíåííûé äî ïîëíîãî 64-ðàçðÿäíîãî áëîêà íóëÿìè, ñóììèðóåòñÿ ïî ìîäóëþ 2 ñ ðåçóëüòàòîì ðàáîòû íà øàãå m-1, ïîñëå ÷åãî çàøèôðîâûâàåòñÿ â ðåæèìå ïðîñòîé çàìåíû ïî ïåðâûì 16 öèêëàì ðàáîòû àëãîðèòìà. Èç ïîëó÷åííîãî 64-ðàçðÿäíîãî ÷èñëà âûáè
ðàåòñÿ îòðåçîê Èð äëèíîé ð áèò.
Èìèòîâñòàâêà Èð ïåðåäàåòñÿ ïî êàíàëó ñâÿçè èëè â ïàìÿòü ÝÂÌ ïîñëå çàøèôðîâàííûõ äàííûõ. Ïîñòóïèâøèå çàøèôðîâàííûå äàííûå ðàñøèôðîâûâàþòñÿ è èç ïîëó÷åííûõ áëîêîâ îòêðûòûõ äàííûõ Ò(i) âûðàáàòûâàåòñÿ èìèòîâñòàâêà Èð, êîòîðàÿ çàòåì ñðàâíèâàåòñÿ ñ èìèòîâñòàâêîé Èð, ïîëó÷åííîé èç êàíàëà ñâÿçè èëè èç ïàìÿòè ÝÂÌ.  ñëó÷àå íåñîâïàäåíèÿ èìèòîâñòàâîê âñå ðàñøèôðîâàííûå äàííûå ñ÷èòàþòñÿ ëîæíûìè. Àëãîðèòì êðèïòîãðàôè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ,ÿâëÿþùèéñÿ îòå÷åñòâåííûì ñòàíäàðòîì è îïðåäåëÿåìûé ÃÎÑÒ 28147-89,ñâîáîäåí îò íåäîñòàòêîâ ñòàíäàðòà DES è â òî æå âðåìÿ îáëààäàåò âñåìè åãî ïðåèìóùåñòâàìè.Êðîìå òîãî â íåãî çàëîæåí ìåòîä,ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ìîæíî çàôèêñèðîâàòü íåîáíàðóæåííóþ ñëó÷àéíóþ èëè óìûøëåííóþ ìîäèôèêàöèþ çàøèôðîâàííîé èíôîðìàöèè.
Îäíàêî ó àëãîðèòìà åñòü î÷åíü ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê,êîòîðûé çàêëþ÷àåòñÿ â òîì,÷òî åãî ïðîãðàììíàÿ ðåàëèçàöèÿ î÷åíü ñëîæíà è ïðàêòè÷åñêè ëèøåíà âñÿêîãî ñìûñëà.
