Шифрование методом гаммирования

Суть этого метода состоит в том, что символы шифруемого текста последовательно складываются с символами некоторой специальной последовательности, которая называется гаммой. Иногда такой метод представляют как наложение гаммы на исходный текст, поэтому он получил название “гаммирование”.

Процедуру наложения гаммы на исходный текст можно осуществить двумя способами. В первом способесимволы исходного текста и гаммы заменяются цифровыми эквивалентами, которые затем складываются по модулюК,где К — количество символов в алфавите, т.е. t_c = (t_p + t_g) mod К, где t_c, t_p, t_g —символы соответственно зашифрованного текста, исходного текста и гаммы.

При втором способесимволы исходного текста и гаммы представляются в виде двоичного кода, а затем соответствующие разряды складываются по модулю 2. Вместо сложения по модулю 2 при гаммировании можно использовать другие логические операции, например преобразование по правилу логической эквивалентности или логической неэквивалентности. Такая замена равносильна введению еще одного ключа, которым является выбор правила формирования символов зашифрованного сообщения из символов исходного текста и гаммы.

Стойкость шифрования методом гаммирования определяется главным образом свойствами гаммы — длительностью периода и равномерностью статистических характеристик. Последнее свойство обеспечивает отсутствие закономерностей в появлении различных символов в пределах периода.

Разделяют две разновидности гаммирования — с конечной и бесконечной гаммой. При хороших статистических свойствах гаммы стойкость шифрования определяется только длиной ее периода. При этом если длина периода гаммы превышает длину шифруемого текста, то такой шифр теоретически является абсолютно стойким. Это, однако, не означает, что дешифрирование такого текста вообще не возможно: при наличии некоторой дополнительной информации исходный текст может быть частично или полностью восстановлен даже при использовании бесконечной гаммы.

В качестве бесконечной гаммы может быть использована любая последовательность случайных символов, например, последовательность цифр числа или е. При шифровании с помощью ЭВМ последовательность гаммы формируется с помощью датчика псевдослучайных чисел. В настоящее время разработаны алгоритмы работы таких датчиков, которые обеспечивают удовлетворительные характеристики.

Комбинированные методы шифрования

Как уже отмечалось, одним из важнейших требований, предъявляемых к системе шифрования, является ее стойкость. Однако повышение стойкости любого метода шифрования приводит, как правило, к существенному усложнению самого процесса шифрования и увеличению затрат ресурсов (времени, аппаратных средств, уменьшению пропускной способности и т.п.).

Достаточно эффективным средством повышения стойкости шифрования является комбинированное использование нескольких различных способов шифрования, т.е. последовательное шифрование исходного текста с помощью двух или более методов.

Стойкость комбинированного шифрования S_kне ниже произведения стойкости используемых способовS: S_k  П S_i.

Совершенно очевидно, что если какой-либо способ шифрования при независимом его применении может обеспечить стойкость не ниже S_k(например, гаммирование с бесконечной гаммой), то комбинирование этого способа с другими будет целесообразно лишь при выполнении условия < R^*, гдеR— ресурсоемкостьi-го способа, используемого при комбинированном шифровании;R^*— ресурсоемкость того способа, который обеспечивает стойкость не нижеS_k.

Комбинировать можно любые методы шифрования и в любом количестве, однако на практике наибольшее распространение получили следующие комбинации:

• подстановка + гаммирование;

• перестановка + гаммирование;

• гаммирование + гаммирование;

• подстановка + перестановка.

Типичным примером комбинированного шифра является национальный стандарт США криптографического закрытия данных (DES).