Основи теорії захисту інформації: Конспекти лекцій № 1-32 (Введення в криптологію, основні поняття і визначення. Проблеми теорії і практики криптології), страница 31

9.  Пошук і використання лазівок, що можуть бути закладені розроблювачем.

У 1977 році в США був прийнятий стандарт DES. Довжина ключа в цьому алгоритмі дорівнює  - складність атаки на цей алгоритм.

4. Сутність диференціального криптоаналізу.

Сутність диференціального криптоаналізу полягає в наступному:

                                                   

рис.24.1

На вихід надходять блоки  довгої 64 біта. На виході кожного блоку формується .

У диференціальному криптоаналізі розглядають специфічні пари  і такі, що такою ж «специфікою» володіють і перетворені на цих циклах пари  і . У якості такої «специфіки» вибирається різниця: , тобто на кожнім циклі обчислюється різниця. На основі обліку цих залежностей визначається ймовірність появи ключів. У процесі атаки через ці цикли проганяють велика безліч параметрів   і , у результаті після визначення k-пар , імовірність появи  стає максимальної і може досягати одиниці. Тобто, аналітично можна визначити який ключ використовується в системі. Такі атаки називаються атакою з вибіркою відкритих текстів (повідомлень).

  може бути дуже велике і воно дорівнює: .

Лекція №  25

Методика реалізації диференціального криптоаналізу на прикладі DES

1.  Загальна характеристика DES.

2.  Сутність методики диференціального криптоаналізу.

3.  Оцінка складності атаки диференціального криптоаналізу.

Алгоритм DES є БСШ він може застосуються в наступних режимах:

1.  Блокового шифрування.

2.  Потокового шифрування.

3.  Потокового зі зворотним зв'язком.

4.  Вироблення коду й автентифікація повідомлень.

Повідомлення М розбивається на блоки , довжиною біт.

Кожен блок  піддається ідентичному перетворенню на 16 циклів, структура перетворення здійснюється в одному циклі приведеному на малюнку1:

рис. 25.1

Перетворення такого типу називається ланцюгом Фестеля.

Особливості: один з подблоков передається без перетворення, а другий піддається криптографічному перетворенню  f  за законом ключа і зчепленню з іншим подблоком. На рис.25.2 приведена схема реалізації функції f :

рис. 25.2

Таблиця перестановок є фіксованої, і визначаться стандартом.

Розширення здійснюється, для того щоб потім підстановку зробити нелінійної.

У блоці підстановки здійснюються табличні перетворення, при цьому кожні 6 біт заміняються по 8 фіксованих таблицях, на 4 біти вихідних. У результаті чого формується 32 битка.

Особливості формування ключа.

У DES використовується ключ довжиною :

Приклад:

              Знайти якщо вар/с.

             

В даний час застосовується потрійний DES (TDES), у цьому алгоритмі здійснюється триразове шифрування, схема представлена на рис.25.3:

рис.25.3.

2.Сутність методики диференціального криптоаналізу.

У перші для DES атака у виді диференціального криптоаналізу, була опублікована в 1990 році. Диференціальний криптоаналіз базується на перебуванні залежностей між специфічними парами  і повідомленнями і відповідної їм парою криптограмм , при цьому атака здійснюється по типі з обраним відкритим текстом.

Фізична інтерпретація: розроблений чіп у якому реалізуються 16 циклів відразу й у нього (чіп), ключ записаний відразу, агентурна розвідка одержала цей чіп, але в явному виді ключ вважати не можна.

У результаті протягання специфічних пар через усі 16 циклів, стояться диференційовані характеристики, що дозволяють одержати ймовірності появи тих чи інших ключів. В міру збільшення протягнених пар ці ймовірності зростають, і одна з них стає максимальною (може  навіть дорівнювати 1). Ключ у який буде максимальна ймовірність і буде найбільш правдоподібним ключем.

Щоб одна з ймовірностей стала максимальної, необхідно здійснити варіантів. Розглянемо можливість проведення диференціального аналізу на прикладі 16-того циклу, рис.25.4:

                       

рис.25.4