17 Симметричные криптосистемы

Симметричные криптосистемы основаны на том, что отправитель и получатель информации используют один и тот же ключ. Этот ключ должен храниться в тайне и передаваться способом, исключающим его перехват.

М - открытый текст,

К - секретный ключ (Key), передаваемый по закрытому каналу,

Ек(М) - операция зашифрования (Encrypt),

Dk(M) - операция расшифрования (Decrypt).

Обмен информацией осуществляется в 3 этапа:

1) отправитель передает получателю ключ (в случае сети с несколькими абонентами у каждой пары абонентов должен быть свой ключ, отличный от ключей других пар);

2) отправитель, используя ключ, зашифровывает сообщение, которое пересылается получателю;

3) получатель получает сообщение и расшифровывает его.

    Если для каждого дня и для каждого сеанса связи будет использоваться уникальный ключ, это повысит защищенность системы.

В случае использования симметричных алгоритмов не требуется обеспечивать секретность алгоритмов, достаточно обеспечить секретность ключа.

Именно эта особенность симметричных криптосистем обусловливает их широкое применение на практике: производители имеют возможность реализовать алгоритмы шифрования аппаратными средствами (в виде микросхем), что позволяет сделать такие системы более доступными и надежными.

Кроме того, прозрачность алгоритма шифрования позволяет пользователям алгоритма проверить его надежность.

18 Поточные шифры

В поточных шифрах на основе ключа системы вырабатывается некая последовательность - так называемая гамма шифра, которая затем накладывается на текст сообщения. Процесс наложения называется гаммированием.

Гамма шифра – псевдослучайная двоичная последовательность, вырабатываемая по заданному алгоритму для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных.

В качестве закона, по которому производится гаммирование, обычно используется "исключающее ИЛИ", называемое также сложением по модулю 2 и реализуемое в ассемблерных программах командой XOR.

Для расшифровывания та же гамма накладывается на зашифрованные данные.

Уравнение зашифрования выглядит следующим образом:

c_i = m_i k_i для i=1,2,3...

где ci - знак шифротекста, mi - знак открытого текста, ki - знак ключевой последовательности.

Расшифрование выглядит так:

m_i = c_i  k_i для i=1,2,3...

В качестве знаков могут выступать как отдельные биты, так и символы (байты). Таким образом, поточные шифры подходят для шифрования непрерывных потоков данных - голоса, видео и т.д. В общем виде схему шифра можно изобразить следующим образом:

Поточные шифры классифицируют следующим образом:

- синхронные;

- самосинхронизирующиеся (асинхронные).

19. Свойства синхронных и асинхронных поточных шифров

Синхронные поточные шифры – ключевой поток (выходная гамма) получается независимо от исходного и шифрованного текствов. В данном случае схема шифра меняется на следующую:

Шифр вырабатывает гамму на основе секретного ключа, она складывается с открытым текстом и результат посылается другому абоненту и расшифровывается аналогично.

Блок, вырабатывающий гамму называется генератором гаммы или псевдослучайным генератором (гаммы) - PRG(Pseudo Random Generator).

чаще используют гамму, получаемую с помощью генератора псевдослучайных чисел (ПСЧ

Самосинхронизирующиеся поточные шифры - каждый знак ключевого потока определяется фиксированным числом предшествующих знаков шифротекста.

Свойства синхронных поточных шифров:

1 – Требования по синхронизации (полученные и отправленные должны быть синхронизированы, т.е. должны вырабатывать одинаковые значения ключевого потока. Рассинхронизирование приведет к некорректному расшифрованию).

2- Отсутствие размножающейся ошибки - изменение какого-либо знака в шифротексте не вызывает ошибок при расшифровании друг знаков в шифротексте.

3 – Свойство активной атаки – вставка или удаление какого-то символа в шифротексте противником сразу же обнаруживается получателем.

В асинхронном алгоритме каждый знак ключевого потока определяется ключом шифрования, фиксированным числом предшествующих знаков шифротекста.

Самосинхронизирующиеся поточные шрифты- каждый знак ключевого потока определяется фиксированным числом предшествующих знаков шифротекста.

Свойства асинхронных алгоритмов:

1- Самосинхронизация (в случае удаления знака из шифротекста в первый момент появляются ошибки, далее процесс идет без ошибок.).

2 – Ограниченное размножение ошибок.

3 - Свойство активной атаки – если активный противник исказил несколько знаков в шифротексте, то пользователь может обнаружить атаку только в течение некоторого неопределенного времени, так как далее процесс расшифровки пойдет нормально.

4 – Рассеивание статистики ОТ. Статистические свойства ОТ не сохраняются в шифротексте