2.3. Описание симметричных криптографических алгоритмов

2.3.1. Алгоритм Blowfish

Описание алгоритма приведено в [2]. Длина ключа может составлять от 64 до 448 бит. Длина обрабатываемого блока – 64 бита. В алгоритмах шифрования/дешифрования используется несколько массивов подключей: массив 32-битовых подключей K₁,K₂,…,K₁₈и четыре последовательности 32-битовых подключей, каждая из которых содержит 256 элементов,

Q₀⁽¹⁾,Q₁⁽¹⁾, …,Q₂₅₅⁽¹⁾;

Q₀⁽²⁾,Q₁⁽²⁾, …,Q₂₅₅⁽²⁾;

Q₀⁽³⁾,Q₁⁽³⁾, …,Q₂₅₅⁽³⁾;

Q₀⁽⁴⁾,Q₁⁽⁴⁾, …,Q₂₅₅⁽⁴⁾.

Последовательности Q⁽ⁱ⁾используются для задания функцииF(X), гдеX– 32-битовый аргумент. При заданномXвычисление этой функции производится следующим образом. 32-битовое словоXпредставляется в виде конкатенации 8-битовых слов:X=x₃|x₂|x₁|x₀.

Затем производится вычисление:

F(X) = {[(Q_x3⁽¹⁾ +Q_x2⁽²⁾)mod2³²]Q_x1⁽³⁾} +Q_x0⁽⁴⁾(mod2³²).

Последовательности Q⁽ⁱ⁾фактически задают большую таблицу отображения входных 32-битовых подблоков в выходные 32-битовые подблоки.

Алгоритм шифрования

Вход: 64-битовый блок открытых данных T=L|R, представленный в виде конкатенации 32-битовых подблоковLиR.

1. Установить счетчик i = 1.

2. Преобразовать подблок Lи вычислить текущее значение переменнойV:

L := L  K_i;

V := F(L).

3. Преобразовать подблок R:

R := R  V.

4. Если i= 16, то перейти к шагу 7.

5. Прирастить i:=i+1 и переставить подблокиRиL:

W := R; R := L; L := W.

6. Перейти к шагу 2.

7. Преобразовать подблок R:

R := R  K₁₇.

8. Преобразовать подблок L:

L := L  K₁₈.

Выход: 64-битовый блок зашифрованного текста L|R.

Алгоритм дешифрования

Вход: 64-битовый блок зашифрованного текста C=L|R.

1. Преобразовать подблок R:

R := R  K₁₇.

2. Преобразовать подблок L:

L := L  K₁₈.

3. Установить счетчик i = 16.

4. Вычислить текущее значение переменной Vи преобразовать подблокR:

V := F(L);

R := R  V.

5. Преобразовать подблок L:

L := L  K_17-i.

6. Если i=1, то перейти к шагу 9.

7. Переставить подблоки RиL:

W := R; R := L; L := W.

8. i:=i-1 и перейти к шагу 4.

Выход: блок открытого текста L|R.

2.3.2. Алгоритм гост

Этот алгоритм шифрования определен в стандарте ГОСТ 28147-89 [4].

Длина ключа составляет 256 бит. Длина обрабатываемого блока – 64 бита (56 бит без учета контрольных разрядов)

Процедуры шифрования и дешифрования соответствуют итеративной схеме Фейстеля, в которой функция F(R,K) задается операцией суммирования по модулю 2³², табличными подстановками, выполняемыми над 4-битовыми подблоками, и операцией циклического сдвига влево на 11 бит «11», выполняемой над 32-битовым подблоком.

Табличные подстановки осуществляются следующим образом. Подблок Rпредставляется в виде конкатенации 4-битовых подблоков:R=r₇|r₆|r₅ |r₄|r₃|r₂|r₁|r₀. Затем над каждым подблокомr_iвыполняется операция подстановки, задаваемая таблицамиS₇,S₆, …,S₀. Каждая таблица представляет собой некоторую перестановку чисел {0, 1,…, 15}, т.е. таблицаSпредставляется упорядоченным набором 4-битовых чиселs₀,s₁,…,s₁₅. Обозначим операцию подстановки, выполняемую с помощью таблицыSнад подблокомrкакS(r). Эта операция заключается в замене значенияrна значениеs_r, т.е.S(r) =s_r. Введем функциюF’(R), задаваемую выражениемF’(R), задаваемую выражениемF’(R) =S₇(r₇) |S₆(r₆) | … |S₀(r₀).

Алгоритм шифрования

Вход: 64-битовый блок исходного текста T, представленный в виде конкатенации двух 32-битовых подблоковLиR:T=L|R.

1. Установить счетчик i=1.

2. V := R

3. вычислить номер выбираемого подключа j:

j = (i-1) mod 8, если i<25,

j = (32-i) mod 8, если i25.

4. Преобразовать подблок R:

R := (R + Q_j) mod 2³²;

R := F^’(R);

R := R 11;

R := R  L.

5. L := V.

6. Если i≠ 32, тоi:=i+1 и перейти к шагу 2.

Выход: 64-битовый блок шифрованного текста C=L|R.

Алгоритм дешифрования

Вход: 64-битовый блок шифрованного текста C=L|R.

1. Установить счетчик i =1.

2. V := L.

3. Вычислить номер выбираемого подключа j:

j = (i-1) mod 8, если i8,

j = (32-i) mod 8, если i>8.

4. Преобразовать подблок L:

L := (L+Q_j) mod 2³²;

L := F’(L);

L := L 11;

L := L  R.

5. Преобразовать подблок R:

R := V.

6. Если i≠ 32, тоi:=i+1 и перейти к шагу 2.

Выход: 64-битовый блок открытого текста T=L|R.