С.В.Беззатеев, Е.А.Крук, А.А.Овчинников
Блоковые шифры
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2003
Министерство образования РФ
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
С.В.Беззатеев, Е.А.Крук, А.А.Овчинников
Блоковые шифры
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2003
УДК 004.9
Беззатеев С.В., Крук Е.А., Овчинников А.А.
Блоковые шифры: Учеб.пособие/СПб.:Изд-во Нестор, 2003, 64 с.
В настоящем пособии описаны основные и наиболее часто использующиеся алгоритмы блокового симметричного шифрования. Рассматриваются основные понятия современной теории построения блоковых шифров, виды атак, режимы работы. Большое внимание уделено шифрам-финалистам конкурса AES.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 220200, 075400, 071900, может быть использовано для самостоятельной работы студентов, а также при выполнении заданий по НИР.
Рецензенты: ХХХ
© Беззатеев С.В., Крук Е.А., Овчинников А.А., 2003
ISBN XXXXXX
Введение
Задача защиты информации, как задача обеспечения секретности передаваемых данных, возникла очень давно. Известны многие эмпирические, и часто довольно экзотические, методы, которые использовались на протяжении многих веков для решения этой задачи. Однако как наука, криптография получила свое широкое развитие лишь во второй половине ХХ века, и время этого развития, конечно, не случайно. Бурный рост возможностей вычислительной техники, появление математического аппарата, бум в области передачи данных, возникновение глобальных сетей, все большее проникновение систем связи в повседневную жизнь — все это привело к возникновению множества специальных задач, связанных с обеспечением безопасности.
Опубликованные в конце 40-х годов ХХ века работы К.Шеннона, считающиеся основополагающими в теории информации, содержали также и исследования, касавшиеся вопросов секретности информации. С этого момента криптография перестает быть специфической, сугубо "военной" областью, и становится предметом приложения усилий в бурно развивающихся областях, связанных с построением систем передачи, хранения и обработки данных.
Переломными в развитии криптографии становятся 70-е годы ХХ века, и связано это с двумя событиями: принятием в 1976 году в США Федерального стандарта шифрования DES и появлением в том же 1976 году статьи Диффи и Хеллмана "Новые направления в криптографии" ("New directions in cryptography"). Стандарт DES стал первым опубликованным в открытой печати алгоритмом защиты данных, и первым в мире государственным стандартом в области информационной безопасности. Статья Диффи и Хеллмана определила целый ряд новых применений криптографии, что привело к появлению нового направления — криптографии с открытым ключом. С тех пор криптография делится на два основных направления — симметричная, или классическая, и асимметричная, или криптография с открытым ключом.
Настоящее пособие посвящено рассмотрению симметричных блоковых шифров, начиная с примеров, известных с древних времен, и заканчивая последними разработками, включая недавно принятый новый стандарт шифрования AES. Классическая криптография остается неотъемлемой частью решения задачи обеспечения защиты информации, предлагая высокоскоростные, гибкие, не требующие большого количества системных ресурсов алгоритмы — не случайно, что именно симметричные шифры лежат в основе всех государственных стандартов шифрования данных.
Особняком среди множества симметричных блоковых шифров стоит алгоритм DES — принципы, использованные при его построении, легли в основу большинства шифров, создаваемых впоследствии. Только в 2001 году NIST, Национальный Институт Стандартов и Технологий США, после конкурса, длившегося пять лет, принял новый стандарт AES — алгоритм Rijndael.
Данное пособие организовано следующим образом. В первой главе даны основные понятия и определения симметричных блоковых шифров, во второй приведены некоторые исторические шифры, не использующиеся сейчас, однако дающие представление об основных операциях, входящих и в современные алгоритмы. Третья глава описывает алгоритм DES и наиболее удачные и популярные шифры, появившиеся в последующие 20 лет. Четвертая глава посвящена последним разработкам в области классической криптографии, и состоит из описания шифров-финалистов конкурса на новый стандарт шифрования AES.