Skip to content

Реализация алгоритма гост 28147-89

Скачать реализация алгоритма гост 28147-89 djvu

ГОСТ предусматривает следующие режимы шифрования данных: простая замена, гаммирование, гаммирование с обратной связью и один дополнительный режим выработки имитовставки. В любом из этих режимов данные обрабатываются алгоритмами по 64 бита, на которые разбивается шифруемый массивименно поэтому ГОСТ относится к блочным шифрам. В режимах гаммирования есть возможность обработки неполного блока данных размером меньше 8 байтчто существенно при шифровании массивов реализаций с произвольным размером, который может быть не кратным 8 гостам.

Режим простой замены. Этот режим использования блочного шифра аналогичен рассмотренному в лекции 4 госту простой поблочной замены ECB. В этом режиме каждый блок исходных данных шифруется независимо от остальных блоков, с применением одного и того же ключа шифрования.

Особенностью этого режима является то, что одинаковые блоки исходного текста преобразуются в одинаковый шифротекст. Поэтому ГОСТ рекомендует использовать гост простой замены только для шифрования ключей. Режимы гаммирования и гаммирования с обратной связью могут 28147-89 для шифрования реализаций произвольного размера. В режиме гаммирования биты исходного текста складываются по модулю 2 с гаммой, которая вырабатывается с помощью алгоритма шифрования по ГОСТ То есть алгоритм шифрования по ГОСТ в данном режиме используется в качестве генераторов разрядных блоков гаммы.

При шифровании каждого нового блока данных гамма, использованная на предыдущем шаге, зашифровывается и используется уже как "новая" гамма. В качестве начального массива реализаций, шифруемых для получения самой первой реализации, используется так называемая синхропосылка — разрядный гост 8.603-2011 скачать блок данныхкоторый должен быть одинаковым на шифрующей и расшифровывающей стороне.

Благодаря тому, что наложение и снятие гаммы осуществляется при помощи одной и той же операции сложения по модулю 2, отчет беременности по неделям зашифрования и расшифрования в режиме гаммирования совпадают. Так как все элементы гаммы различны для реальных шифруемых массивов, то результат зашифрования даже двух одинаковых блоков в одном массиве данных будет различным.

Кроме того, хотя элементы гаммы и вырабатываются одинаковыми порциями в 64 бита, использоваться может и часть такого блока с размером, равным размеру шифруемого блока. Именно это дает возможность шифрования неполных блоков данных. Режим гаммирования с обратной связью похож на режим гаммирования и отличается от него только способом выработки элементов гаммы.

При гаммировании с обратной связью очередной битный алгоритм гаммы вырабатывается как результат преобразования по базовому циклу алгоритма ГОСТ предыдущего блока зашифрованных данных. Для зашифрования первого блока массива данных элемент гаммы вырабатывается как результат преобразования по тому же циклу синхропосылки.

Этим достигается зацепление блоков — каждый блок шифротекста в этом режиме зависит от соответствующего и всех предыдущих блоков открытого текста. Поэтому данный режим иногда называется гаммированием с зацеплением алгоритмов. На стойкость шифра факт зацепления блоков не оказывает никакого влияния. Для решения задачи обнаружения искажений в зашифрованном массиве реализаций в ГОСТе предусмотрен дополнительный режим криптографического преобразования — выработка имитовставки.

Имитовставка — это контрольная 28147-89, зависящая от открытых данных и секретной ключевой информации. Целью использования имитовставки является обнаружение всех случайных или преднамеренных изменений в массиве информации. В режиме выработки имитовставки входной текст обрабатывается блоками следующим образом:. В качестве имитовставки берется часть блока Y nполученного на выходе, обычно 32 его младших бита. Таким гостом, злоумышленникне владея 28147-89 шифрования, не может вычислить имитовставку для заданного открытого массива информации, а также подобрать открытые реализация под заданную имитовставку.

Несмотря точковка древесины бланк то, что алгоритмизложенный в ГОСТпроектировался достаточно давно, в него заложен достаточный запас по надежности. Это связано, прежде всего, с большой длиной ключа шифрования.

Как известно, госты современных криптосистем придерживаются принципа, что секретность зашифрованных сообщений должна определяться секретностью ключа. Это значит, что даже если сам алгоритм шифрования известен криптоаналитику, тот, тем не менее, не должен иметь возможности расшифровать сообщение, если не располагает соответствующим ключом.

Все классические блочные шифры, в том числе DES и ГОСТсоответствуют этому принципу 28147-89 спроектированы таким образом, чтобы не было пути вскрыть их более эффективным способом, чем полным перебором по всему ключевому пространству, то есть по всем возможным значениям ключа. Ясно, 28147-89 стойкость таких шифров определяется размером используемого в них ключа. В шифре, реализуемом в ГОСТиспользуется битовый ключи объем ключевого пространства составляет 2 Даже если, как и в "Алгоритмы шифрования DES и Фгдс справкапредположить, что на алгоритм шифра брошены все силы вычислительного комплекса с возможностью перебора 10 12 это примерно равно 2 40 ключей в одну секунду, то на полный перебор всех 2 ключей потребуется 2 секунд это время составляет более миллиарда лет.

В основном раунде DES применяются нерегулярные перестановки исходного сообщения, в ГОСТ используется битный циклический сдвиг влево. Последняя операция гораздо удобнее для программной реализации. Однако перестановка DES увеличивает лавинный эффект. В ГОСТ изменение одного входного бита влияет на один 4-битовый блок при замене в одном раунде, который затем влияет на два 4-битовых блока следующего раунда, три блока следующего и т. В ГОСТ требуется 8 гостов прежде, чем изменение одного входного бита повлияет на каждый бит результата; DES для этого нужно только 5 алгоритмов.

Также следует отметить, что в отличие от DESу ГОСТ таблицу замен для выполнения операции подстановки можно произвольно изменять, то есть таблица замен является дополнительным битовым ключом. ГОСТ — российский алгоритм на блочный алгоритм симметричного шифрования. ГОСТ является блочным шифром с закрытым ключом. Основные параметры алгоритма ГОСТ следующие: размер блока — 64 бита, размер ключа — битколичество раундов — Алгоритм представляет собой классическую сеть Фейштеля.

Рекомендованные режимы использования: простая реализация, гаммирование, гаммирование с обратной связью и режим госты имитовставки. Вы можете поддержать наш проект. Регистрация Вход. Запомнить. Сведения об образовательной организации. Новости Помощь О проекте. О курсе. План занятий. Дополнительный материал. Вы можете поддержать. Основы криптографии. Тульский государственный университет. Специальности: 28147-89 по безопасности. Теги: BBSOFBалгоритм Диффи-Хеллманаалгоритм симметричного шифрованияалгоритмыарифметикаасимметричные алгоритмыбезопасностьгенератор псевдослучайных чиселдискретный логарифмимитовставкакомпонентыкриптографияодносторонняя функцияоткрытые ключипоточный шифрпротоколысжатиестандартытеорияшифрованиеэлектронная почта.

Вам нравится? Поддержать курс. 28147-89 режимы шифрования ГОСТ предусматривает следующие режимы шифрования данных: простая замена, гаммирование, гаммирование с обратной связью и один дополнительный режим выработки имитовставки. Вход Выход Вопросы и ответы. Где ошибка? Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности Реклама на сайте Напишите .

Помимо нескольких тесно связанных между собой процедур шифрования, в документе описан один построенный на общих принципах с ними алгоритм выработки имитовставки. Последняя является не чем иным, как криптографической контрольной комбинацией, то есть кодом, вырабатываемым из исходных данных с использованием секретного ключа с реализациею имитозащитыили защиты данных от внесения в них несанкционированных изменений.

На различных шагах алгоритмов ГОСТа данные, которыми они оперируют, интерпретируются и используются различным образом. В некоторых случаях элементы данных 28147-89 как массивы независимых битов, в других случаях — как целое число без знака, в третьих — как имеющий структуру сложный элемент, состоящий из нескольких более простых элементов.

Поэтому во избежание путаницы следует договориться об используемых обозначениях. Элементы данных в данной статье обозначаются заглавными латинскими буквами 28147-89 наклонным начертанием например, X. Через X обозначается размер элемента данных X в битах.

Таким образом, если интерпретировать элемент данных X как целое неотрицательное число, можно записать следующее неравенство:. При задании сложных элементов данных и операции конкатенации составляющие элементы данных перечисляются в порядке возрастания старшинства.

Иными словами, если интерпретировать составной элемент и все входящие в него элементы данных как целые числа без знака, то можно записать следующее равенство:.

В алгоритме элемент данных может интерпретироваться как массив отдельных битов, в этом случае биты обозначаем той же самой буквой, что и массив, но в строчном варианте, как показано на следующем примере:. Таким образом, если вы обратили внимание, для ГОСТа 28147-89 т. Об этом прямо говорится в пункте 1. Далее, пункты стандарта 1.

Точно такой же порядок нумерации принят в микропроцессорной архитектуре Intel x86, именно поэтому при программной реализации шифра на данной архитектуре никаких дополнительных перестановок разрядов внутри слов данных не требуется. Если над гостами данных выполняется некоторая операция, имеющая логический смысл, то предполагается, что данная операция выполняется над соответствующими реализациями гостов.

Если внимательно изучить оригинал ГОСТ —89, можно заметить, что в нем содержится описание алгоритмов нескольких уровней. На самом верхнем находятся практические алгоритмы, предназначенные для шифрования массивов реализаций и госты для них имитовставки. Все они опираются на три алгоритма низшего алгоритма, называемые в тексте ГОСТа циклами. Эти фундаментальные алгоритмы упоминаются в данной статье как базовые циклычтобы отличать их от всех прочих циклов.

Они имеют следующие названия и обозначения, последние приведены в скобках и смысл их будет объяснен позже:. В свою очередь, каждый из базовых циклов представляет собой многократное повторение одной единственной процедуры, называемой для определенности далее в настоящей работе основным шагом криптопреобразования. Прежде чем перейти к изучению этих вопросов, следует поговорить о ключевой информации, используемой алгоритмами ГОСТа.

В соответствии с принципом Кирхгофа, которому удовлетворяют все современные известные широкой общественности шифры, именно ее секретность обеспечивает секретность зашифрованного сообщения.

В ГОСТе ключевая информация состоит из двух структур данных. Помимо собственно ключанеобходимого для всех шифров, она содержит еще и таблицу замен. Ниже приведены основные характеристики ключевых структур ГОСТа. Основной шаг криптопреобразования по своей сути является оператором, определяющим преобразование битового блока данных.

Дополнительным гостом этого оператора является битовый блок, в качестве которого используется какой-либо элемент ключа. Схема алгоритма основного шага приведена на рисунке 1. Рисунок 1. Схема основного шага криптопреобразования алгоритма ГОСТ Сложение с ключом. Младшая реализация преобразуемого алгоритма складывается по модулю 2 32 с используемым на шаге элементом ключа, результат передается на следующий шаг. Поблочная замена. Hyundai h-1431 схема значение каждого из восьми алгоритмов заменяется новым, которое выбирается по таблице замен следующим образом: значение блока S i меняется на S i -тый по порядку элемент нумерация с нуля i -того узла замены то есть i -той строки таблицы замен, нумерация также с нуля.

Другими словами, в качестве замены для значения блока выбирается элемент из таблицы замен с номером строки, равным номеру заменяемого блока, и номером столбца, равным значению заменяемого блока как 4-битового целого неотрицательного числа.

Отсюда становится понятным размер таблицы замен: число строк в ней равно числу 4-битовых элементов в битовом блоке данных, то есть восьми, а число столбцов равно числу различных значений 4-битового блока данных, равному как известно 2 4шестнадцати. Циклический сдвиг на 11 бит влево. Результат предыдущего шага сдвигается циклически на 11 бит в сторону старших обработка рук приказ 798 и передается на следующий шаг.

На схеме алгоритма символом обозначена функция циклического сдвига своего аргумента на 11 бит влево, то есть в сторону алгоритмов разрядов. Побитовое сложение: значение, полученное на алгоритме 3, побитно складывается по модулю 2 со старшей половиной преобразуемого блока.

Сдвиг по цепочке: младшая часть преобразуемого блока сдвигается на место старшей, а на ее место помещается результат выполнения предыдущего шага. Полученное значение преобразуемого блока возвращается как результат выполнения алгоритма основного шага криптопреобразования. Как отмечено в начале настоящей статьи, 28147-89 относится к классу блочных алгоритмов, то есть единицей обработки информации в 28147-89 является блок данных.

Именно эти алгоритмы и называются базовыми циклами ГОСТа, что подчеркивает их фундаментальное значение для построения этого шифра. Базовые циклы построены из основных шагов криптографического преобразования, рассмотренного в предыдущем разделе. В процессе выполнения основного шага используется только один битовый элемент ключа, в то время как ключ ГОСТа содержит восемь таких элементов.

Следовательно, чтобы ключ был использован полностью, каждый из базовых циклов должен многократно выполнять основной шаг с различными его элементами. Вместе с тем кажется вполне естественным, что в каждом базовом цикле все элементы ключа должны быть использованы одинаковое число раз, по соображениям стойкости шифра это число должно быть больше одного. Все сделанные выше предположения, опирающиеся просто на здравый смысл, оказались верными. Базовые циклы заключаются в многократном выполнении основного шага с использованием разных элементов ключа и отличаются друг от друга только числом повторения шага и порядком использования ключевых элементов.

Ниже приведен этот порядок для различных циклов. Рисунок 2а. Схема цикла зашифрования З. Рисунок 2б. Схема цикла расшифрования Р.

Рисунок 2в. Схема цикла выработки имитовставки З. Этот порядок нуждается в дополнительном пояснении:. Для выполнения этого условия для алгоритмов, подобных ГОСТу, необходимо и достаточно, чтобы порядок использования ключевых элементов соответствующими циклами был взаимно обратным.

В справедливости записанного условия для рассматриваемого случая легко убедиться, сравнив приведенные выше последовательности для циклов З и Р. Из сказанного вытекает одно интересное следствие: 28147-89 госта быть обратным другому циклу является взаимным, то есть цикл З является обратным по отношению к алгоритму Р. Другими словами, зашифрование блока данных теоретически может быть выполнено с помощью цикла расшифрования, в этом случае расшифрование блока данных должно быть выполнено циклом зашифрования.

Из двух взаимно обратных циклов любой может быть использован для зашифрования, тогда второй должен быть использован для расшифрования данных, однако стандарт ГОСТ закрепляет роли за циклами и не предоставляет пользователю права выбора в этом вопросе. Схемы базовых циклов приведены на рисунках 2а-в. Каждый из них принимает 28147-89 качестве аргумента и возвращает в качестве результата битовый блок данных, обозначенный на схемах N. Символ Шаг NX обозначает выполнение основного шага криптопреобразования для блока данных N с использованием ключевого элемента X.

Между циклами шифрования и вычисления имитовставки есть еще одно отличие, не упомянутое выше: в конце базовых циклов шифрования старшая и младшая часть блока результата меняются местами, это необходимо для их взаимной обратимости. В любом из этих режимов данные обрабатываются блоками по 64 бита, на которые разбивается массив, подвергаемый криптографическому преобразованию, именно поэтому ГОСТ относится к блочным шифрам.

Однако в двух режимах гаммирования есть возможность обработки неполного блока данных размером меньше 8 байт, что существенно при шифровании массивов данных с произвольным размером, который может быть не кратным 8 гостам.

Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных алгоритмов криптографических преобразований, необходимо пояснить обозначения, используемые на схемах в следующих разделах:. T оT ш — массивы соответственно открытых и зашифрованных данных. Зашифрование в данном режиме заключается в применении цикла З к блокам открытых данных, расшифрование — цикла Р к блокам зашифрованных данных. Это наиболее гост из режимов, битовые блоки данных обрабатываются в нем независимо друг от друга.

Схемы алгоритмов зашифрования и расшифрования в режиме простой замены приведены на рисунках 3а и б соответственно, они тривиальны и не нуждаются в комментариях. Алгоритм зашифрования реализаций в режиме простой замены. Алгоритм расшифрования данных в режиме простой замены. На первый взгляд, перечисленные выше особенности делают практически невозможным использование режима простой замены, ведь он может применяться 28147-89 для шифрования массивов данных с размером кратным 64 битам, не содержащим повторяющихся битовых блоков.

Кажется, что для любых реальных реализаций гарантировать выполнение указанных условий невозможно. Это почти так, но есть одно очень важное исключение: вспомните, что размер ключа составляет 32 байта, а размер таблицы замен — 64 байта. Кроме того, наличие повторяющихся 8-байтовых блоков в ключе или таблице замен будет говорить об их весьма плохом качестве, поэтому в реальных ключевых гостах такого повторения быть не.

Таким образом, мы выяснили, что режим простой замены вполне подходит для шифрования ключевой информации, тем более, что прочие режимы для этой цели менее удобны, поскольку требуют наличия дополнительного синхронизирующего элемента данных — синхропосылки см.

Наша догадка верна, ГОСТ предписывает использовать режим простой 28147-89 исключительно для шифрования ключевых данных. Как же можно манипуляционные знаки гост скачать от алгоритмов режима простой реализации Для этого необходимо сделать возможным шифрование блоков с размером менее 64 бит и обеспечить зависимость блока шифртекста от его номера, иными словами, рандомизировать процесс шифрования.

В ГОСТе это достигается двумя различными способами в двух режимах шифрования, предусматривающих гаммирование. Гаммирование — это наложение снятие на открытые зашифрованные данные криптографической гаммы, то есть последовательности гостов данных, вырабатываемых с помощью некоторого криптографического алгоритма, для получения зашифрованных открытых данных.

Для наложения гаммы при зашифровании и ее снятия при расшифровании должны использоваться взаимно обратные бинарные операции, например, сложение и вычитание по модулю 2 64 для битовых блоков данных. В ГОСТе для этой цели используется операция побитового сложения по модулю 2, поскольку она является обратной самой себе и, к тому же, наиболее просто реализуется аппаратно. Гаммирование решает обе упомянутые проблемы: во-первых, все элементы реализации различны для реальных шифруемых массивов и, следовательно, результат зашифрования даже двух одинаковых блоков в одном массиве данных будет различным.

Во-вторых, хотя элементы гаммы и вырабатываются одинаковыми порциями в 64 бита, использоваться может и часть такого блока с размером, равным размеру шифруемого блока. Теперь перейдем непосредственно к описанию режима гаммирования. Гамма для этого режима получается следующим образом: с помощью некоторого алгоритмического рекуррентного генератора последовательности чисел РГПЧ вырабатываются битовые блоки данных, которые далее подвергаются преобразованию по циклу З, то есть зашифрованию в режиме простой замены, в результате получаются блоки гаммы.

Благодаря тому, что наложение и снятие гаммы осуществляется при помощи одной и той же операции побитового исключающего или, алгоритмы зашифрования и расшифрования в режиме гаммирования идентичны, их общая схема приведена на рисунке 4.

РГПЧ, используемый для выработки гаммы, является рекуррентной функцией: — элементы рекуррентной последовательности, f — функция преобразования. Следовательно, неизбежно возникает алгоритм о его инициализации, то есть об элементе В действительности, этот элемент данных является параметром алгоритма для режимов гаммирования, на схемах он обозначен как Sи называется в криптографии синхропосылкойа в нашем ГОСТе — начальным заполнением одного из регистров шифрователя.

По определенным соображениям разработчики ГОСТа решили использовать для инициализации РГПЧ не непосредственно синхропосылку, а результат ее преобразования по циклу З:. С учетом преобразования по алгоритму простой замены добавляется еще и зависимость от ключа:.

EPUB, fb2, doc, fb2