Kryptografia Miroslaw Kutylowski, Willy B. Strothmann(1)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.>- Zmiana jednego bitu argumentu zmienia co najmniej dwa bity wyniku.Własność ta ma zapewnić efekt lawinowy w przypadku wielokrotnegozastosowania S-boksów.>�% Dla ka\dego argumentu x wartości obliczane przez S-boks dla ar-gumentów x oraz x XOR 001100 ró\nią się co najmniej na dwóchpozycjach.>�% Dla ka\dego argumentu x oraz e , f � {0,1} wartości obliczane przezS-boks dla x oraz x XOR lle/00 ró\nią się co najmniej na dwóchpozycjach.>- Jeśli ustalimy wartość jednego bitu argumentu oraz jedną pozycjęwyniku, to dla około połowy ustawień pozostałych bitów argumentuna wybranej pozycji wyniku otrzymamy 0.Własność ta gwarantuje, \enawet gdy znamy wartość jednego bitu argumentu, to na dowolnejpozycji wyniku otrzymujemy 0 w przybli\eniu z takimi częstościami,jak w przypadku losowania bitów za pomocą rzutów monetą.Bardzo wskazany jest równie\ taki wybór wartości w tablicy S-boksu, by jaknajbardziej utrudnione były znane techniki kryptoanalizy, takie jakkryptoanaliza ró\nicowa i liniowa (patrz rozdział 12).Pierwsze z tychkryteriów brano pod uwagę podczas konstrukcji S-boksów SI,.,S8.25M.Kutyłowski, W.-B.Strothmann26Rozdział 3AlgorytmysymetryczneIM.Kutyłozuski, W.-B.Strothmann283.1.DES - Data Encryption StandardZanim przejdziemy do technicznego opisu algorytmu DES, podamykilka ogólnych uwag na jego temat:>�% DES jest symetrycznym algorytmem szyfrującym, ten sam kluczjest u\ywany do szyfrowania i deszyfrowania.>~ Szczegółowy opis algorytmu DES został celowo opublikowany.Chodziło o przekonanie potencjalnych u\ytkowników, \e bezpie-czeństwo metody nie tkwi w tajności jej budowy, ale w konstruk-cji odpornej na kryptoanalizę.Jest to istotne, ka\da metoda bo-wiem, której szczegóły nie zostały ujawnione, mo\e zawierać wsobie tzw.ukryte drzwi, czyli miejsce w algorytmie, które mo\ebyć wykorzystane przez przeciwnika znającego szczegóły algo-rytmu na zdobycie informacji niedostępnych w zwykłym trybie(na przykład dotyczące u\ywanych kluczy).>�% DES jest znacząco szybszy, gdy jest zaimplementowany jako har-dware, a nie jako software.Algorytm został celowo tak zaprojek-towany, aby zniechęcić do implementacji software'owych, uwa-\anych za bardziej podatne na atak (łatwiej jest się włamać dosystemu i niepostrze\enie wymienić software, ni\ dokonać fizycz-nego włamania, by wymienić hardware).Układy realizujące DESsą bardzo szybkie (na przykład 1 GB/sek.); dla porównania dobrysoftware na PC mo\e mieć prędkość tysiące razy ni\szą.>" DES szyfruje bloki zło\one z 64 bitów, odpowiada to 8 literomASCII, ka\da zaopatrzona w bit parzystości.Klucze składają sięrównie\ z 64 bitów, przy czym 8 bitów jest bitami parzystości.Tak29M.Kutyłowski, W.-B.Strothmannwięc w istocie w trakcie wyboru klucza mo\na określić jedynie 56bitów, reszta jest generowana automatycznie.Postęp w dziedzinietechnologii i związane z tym obni\enie kosztów krypto-analizywyzwoliły dyskusje, czy długość kluczy DES-a nie jest za mała.Przydostatecznej liczby par składających się z tekstu jawnego orazkryptogramu utworzonego przy pomocy tego samego klucza K, kosztznalezienia K bywa szacowany jedynie na miliony dolarów USA.>�% DES został w USA uznany za standard dla celów niemilitarnych.Został wstępnie zaprojektowany w ośrodku badawczym IBM wYorktown Heights, a następnie zmodyfikowany przez NSA (NationalSecurity Agency), rządowy organ w USA zajmujący się problemamibezpieczeństwa narodowego.Wywołało to wiele podejrzeń, \e NSAzna ukryte drzwi umo\liwiające łamanie szyfrów generowanych zapomocą DES-a.Poniewa\ DES stał się w międzyczasie standardem wzastosowaniach komercyjnych na całym świecie, dawałoby to USAolbrzymie korzyści w zakresie militarnym i gospodarczym.>�% W odniesieniu do DES-a nie zostały opublikowane \adne prace dającetej metodzie solidne podstawy matematyczne.Jednak\e ponad 20 latbadań akademickich potwierdza, \e konstrukcja algorytmu DES jestbardzo wyrafinowana.Jakkolwiek w zakresie kryptoanalizy DES-aosiągnięto du\e postępy, nie zagroziły one znacząco stosowaniu tejmetody w praktyce.Z kolei, uproszczone wersje DES-a mogą byćzłamane znacząco mniejszym kosztem.Interesujące jest, \e próbyulepszeń DES-a dotychczas nie doprowadziły do znaczących postępówi DES nie doczekał się nowej wersji.3.1.1.Szyfrowanie DES-emSzyfrowanie i deszyfrowanie za pomocą DES-a składa się z 16 rund.Wtrakcie ka\dej rundy dokonywane są te same obliczenia, ale na wynikachobliczeń z poprzedniej rundy i specjalnym podkluczu generowanym z 64-bitowego klucza.Dodatkowo, przed pierwszą rundą i po ostatniej rundziebity są permutowane w ustalony sposób.30Kryptografia3.1.1.1.Generowanie podkluczyDla uzyskania podkluczy u\ywanych podczas poszczególnych rundusuwamy najpierw 8 bitów parzystości zawartych w kluczu.Następnie zpozostałych 56 bitów tworzonych jest 16 podkluczy, ka\dy składający się z48 bitów [ Pobierz całość w formacie PDF ]