Скоро защита?
Меню Услуги

Практическая реализация и исследование криптостойкости. Часть 4.

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

Страницы:   1   2   3   4   5   6


2. Проектирование модифицированного алгоритма RC6

 

В данной работе описывается разработка алгоритма шифрования, основанная на стандартном алгоритме RC6, как одном из широко распространенных в настоящее время.

Данный алгоритм шифрования обладает следующими свойствами:

  1. Алгоритм RC6 является алгоритмом AES по криптостойкости шифра и успешно противостоит всем широко известным методам криптоанализа (при условии длины ключа 512 и 1024 бита).
  2. Шифрование и расшифрование текста происходит за сравнительно быстрый период времени, т.к. используются сети Фейштеля и ассемблерные вставки.
  3. Зашифрованный текст поддается чтению только при наличии ключа.
  4. Знание алгоритма шифрования не снижает криптостойкость шифра.
  5. Число операций, необходимых для расшифрования информации путем перебора всевозможных ключей имеет строгую нижнюю оценку и выходит за пределы возможности современных компьютеров или требует создания использования дорогих вычислительных систем.
  6. Незначительное изменение ключа или исходного текста приводит к существенному изменению вида зашифрованного текста.
  7. Структурные элементы алгоритма шифрования неизменные.
  8. Любой ключ из множества возможных обеспечивает равную криптостойкость.
  9. Изменение длины ключа не ведет к качественному ухудшению алгоритма шифрования.


2.1 Стандартный вариант шифрования RC6

 

Алгоритм RC6 является продолжением криптоалгоритма RC5, разработанного Роном Ривестом (англ. Ron Rivest) – очень известной личностью в мире криптографии. RC5 был незначительно изменен для того, чтобы соответствовать требованиям AES по длине ключа и размеру блока. При этом алгоритм стал еще быстрее, а его ядро, унаследованное от RC5, имеет солидный запас исследований [5. C. 15-20].

Алгоритм является сетью Фейштеля с 4 ветвями смешанного типа: в нем два четных блока используются для одновременного изменения содержимого двух нечетных блоков. Затем производится обычный для сети Фейштеля сдвиг на одно машинное слово, что меняет четные и нечетные блоки местами. Сам алгоритм изображен на рис 1. Разработчики рекомендуют при шифровании использовать 20 раундов сети, хотя в принципе их количество не регламентируется. При 20 повторах операции шифрования алгоритм имеет самую высокую скорость среди 5 финалистов AES.

Рис 1. Стандартный алгоритм RC6

 

Преобразование f(x)=x*(2*x+1)(mod 2w). Оно используется в качестве нелинейного преобразования с хорошими показателями перемешивания битового значения входной величины. В табл. 1 представлены условные обозначения, применяемые в схематичном рисунке.

Табл. 1. Условные обозначения

2.1.1 Процедура шифрования стандартного RC6

 

Шифрование для RC6-w/r/b (w – длина слова в битах, r – ненулевое количество итерационных циклов зашифрования, b – длина ключа в байтах) описывается следующим образом:

Вход:

Исходный текст, записанный в 4-х w-битовых регистрах A,B,C,D

Число раундов шифрования (перемешивания) регистров r

Ключевая таблица S[0.. 2r + 3] w-битовых слов

Выход:

Шифрованный текст в регистрах A,B,C,D

Процедура:

B = B + S[0]

D = D + S[1]

for i = 1 to r do

begin

t = (B * (2 * B + 1)) << log2w

v = (D * (2 * D + 1)) << log2w

A = (A xor t) << u + s[2*i]

C = (C xor u)<< t) + s[2*i+1]

(A,B,C,D) = (B,C,D,A)

End

A = A + S[2*r +2]

C = C + S[2*r +3]

Программная реализация алгоритма шифрования:

//Шифрование регистров в блоке по алгоритму RC6:

procedure EnCryption;

var

Temp, A, B, C, D, t, v: Dword;

i: Byte;

begin

//Шифрование производится для блока информации в 4-х 32-x битовых регистрах Buf:

A := Buf[1];

B := Buf[2];

C := Buf[3];

D := Buf[4];

B := B + S[0];

D := D + S[1];

for i:=1 to r do begin

t := LRot32(B*(2*B+1), 5);

v := LRot32(D*(2*D+1), 5);

A := LRot32(A xor t, v)+S[2*i];

C := LRot32(C xor v, t)+S[2*i+1];

Temp := A;

A := B;

B := C;

C := D;

D := Temp;

end;

A := A + S[2*r+2];

C := C + S[2*r+3];

PreBuf := Buf;

Buf[1] := A;

Buf[2] := B;

Buf[3] := C;

Buf[4] := D;

end;

Исходный файл разбивается на блоки по 128 бит (16 байт). Эти блоки, в свою очередь, состоят из четырех регистров (которые как раз и используются в четырех ветвях сети Фейштеля). Блоки считываются последовательно в цикле из файла. Первый блок считывается, и к четным регистрам прибавляются по модулю 2w первые два 32-битовых слова ключа. В цикле над четными регистрами производится операция преобразования f(x)=x*(2*x+1)(mod 2w) и циклический сдвиг влево на log232 = 5 бит. Далее над преобразованными регистрами и исходными нечетными регистрами производится операция XOR и циклический сдвиг влево на количество бит, хранимое после преобразования в четных блоках. Заключительная операция в цикле — сложение по модулю 2w с (2*i)-м и (2*i+1)-м 32-битовыми словами ключа. После окончания цикла к нечетным регистрам прибавляются по модулю 2w последние два 32-битовых слова ключа. На каждой итерации производится сдвиг на машинное слово, что меняет четные и нечетные регистры местами и начинается новая итерация цикла.

 

2.1.2 Процедура расшифрования стандартного RC6

 

Расшифрование выполняется следующим образом:

Вход:

Шифрованный текст, записанный в 4-х w-битовых регистрах A,B,C,D

Число итераций циклов шифрования (перемешивания) регистров r

Ключевая таблица S[0.. 2r + 3] w-битовых слов

Выход:

Исходный текст в регистрах A,B,C,D

Процедура:

A = A — S[2*r +2]

C = C — S[2*r +3]

for i = r downto 1 do

begin

(A,B,C,D) = (D,A,B,C)

t = (B * (2 * B + 1))<< log2w

v = (D * (2 * D + 1))<< log2w

C = (C — S[2*i+1]>> t) xor u

A = (A — S[2*i])>> u) xor t

end

D = D — S[1]

B = B — S[0]

Программная реализация алгоритма расшифрования:

//Расшифрование регистров в блоке по алгоритму RC6:

procedure DeCryption;

var

Temp, A, B, C, D, t, v: Dword;

i: Byte;

begin

//Расшифрование производится для блока информации в 4-х 32-x битовых регистрах Buf:

A := Buf[1];

B := Buf[2];

C := Buf[3];

D := Buf[4];

A := A — S[2*r+2];

C := C — S[2*r+3];

for i:=r downto 1 do begin

Temp := D;

D := C;

C := B;

B := A;

A := Temp;

t := LRot32(B*(2*B+1), 5);

v := LRot32(D*(2*D+1), 5);

A := RRot32(A-S[2*i], v) xor t;

C := RRot32(C-S[2*i+1], t) xor v;

end;

B := B — S[0];

D := D — S[1];

PreBuf := Buf;

Buf[1] := A;

Buf[2] := B;

Buf[3] := C;

Buf[4] := D;

end;

Расшифрование аналогично шифрованию.

2.1.3 Процедура генерации ключа стандартного RC6

 

Алгоритм вычисления ключей для RC6:

Вход:

Определенный пользователем b-байтовый ключ, предварительно загруженный в массив L[0..c-1]

Число раундов шифрования (перемешивания) регистров r

Выход:

Ключевая таблица S[0.. 2r + 3] w-битовых слов

Процедура:

S[0] = P32

for i = 1 to 2*r+3 do

S[i] = S[i-1] +Q32

v = 3 * max{c,2*r + 4}

A = B = i = j

for k = 1 to v do

begin

A = S[i] = (S[i] + A + B) << 3

B = L[j] = (L[j] + A + B) <<(AA + BB)

i = (i+1) mod (2*r+4);

j = (j+1) mod c;

end

Программная реализация генерации ключа:

//Генерация ключа:

procedure Tfmmain.MakeEnKey;

var

L: array [0..63] of Dword;

e, k, v, i, j: Byte;

A, B: Dword;

begin

Key := fmEncrypt.EdKey.Text;

Len := Length(Key);

//Записываем байты в массив из C слов, начиная с младшего, дописываем в конце нули:

FillChar(L, Sizeof(L), 0);

Move(Key, L, Len+1);

c := Len div 4;

if Len mod 4 <> 0 then Inc(c);

//Формирование ключевой таблицы S[0;2r+4] 32-битовых слов

S[0] := $B7E15163;

for i:=1 to 2*r+3 do

S[i] := S[i-1] + $9E3779B9;

i := 0; j := 0;

A := 0; B := 0;

if c>2*r+4 then v := 3*c else v := 3*(2*r+4);

for k:=1 to v do

begin

A := LRot32((S[i]+A+B), 3);

S[i] := A;

B := LRot32((L[j]+A+B), (A+B));

L[j] := B;

i := (i+1) mod (2*r+4);

j := (j+1) mod c;

end;

end;

Алгоритм вычисления ключей для RC6-w/r/b выглядит следующим образом.

Пользователь задает ключ длиной b байтов. Достаточное число ненулевых байтов дописывается в конец, чтобы получилось целое число слов. Затем эти байты записываются, начиная с младшего в массив из слов, т.е. первый байт ключа записывается в L[0], и т.д., а L[c-1] при необходимости дополняется со стороны старших разрядов нулевыми байтами. В результате работы алгоритма генерации ключей будет вычислено 2r + 4 слов, которые будут записаны в массиве ключевой таблицы S[0.. 2r + 3].

Константы P32 = b7e15163 и Q32 = 9e3779b9 – это константы, получаемые из двоичного представления е – 2, где е – основание натурального логарифма, и ф – 1, где ф – золотое сечение соответственно.

После того, как пользователь задает исходный ключ, который записывается в исходный массив L, начинает формироваться ключевая таблица S. Первый элемент S = b7e15163. Далее, в цикле для всех 2*r+3 элементов таблицы S ее элементы задаются следующим образом: каждый следующий элемент равен предыдущему плюс константа 9e3779b9. Далее, определяется, что больше, число ненулевых элементов массива L или 2*r+4. Это значение, помноженное на 3, используется далее в качестве предела итераций для цикла.

В новом цикле снова преобразуются элементы таблицы S. Каждый элемент S[i] равен сумме самого себя, предыдущего элемента S[i-1] и предыдущего элемента L[j-1]. К этому значению применяется циклический сдвиг влево на 3 бит. Аналогичным образом в этом же цикле рассчитывается j-й элемент массива L, за исключение того, что сдвиг влево производится на число бит, равное сумме L[j] и S[i]. Каждые следующие индексы массивов i и j равны самим себе, взятым с увеличением на 1 по модулю (2*r+4) или С соответственно.

 

2.2 Модифицированный вариант шифрования RC6

 

В данной работе алгоритм RC6 модифицировался следующим образом:

  1. Добавлены 2 новых регистра E и F.
  2. Некоторые добавления в генерации ключа.

Длина слова в битах (32 бит) и длина ключа в байтах (256 байт) остались неименными.

Сам модифицированный алгоритм изображен на рис 2.

Рис. 2. Модифицированный алгоритм RC6

 

2.2.1 Процедура шифрования модифицированного RC6

 

Шифрование для RC6-w/r/b (w – длина слова в битах, r – ненулевое количество итерационных циклов зашифрования, b – длина ключа в байтах) описывается следующим образом (изменения помечены жирным шрифтом):

Вход:

Исходный текст, записанный в 6-и w-битовых регистрах A,B,C,D,E,F

Число раундов шифрования (перемешивания) регистров r

Ключевая таблица S[0.. 2r + 3] w-битовых слов

Выход:

Шифрованный текст в регистрах A,B,C,D,E,F

Процедура:

B = B + S[0];

D = D + S[1];

F = F + S[2];

for i = 1 to r do

begin

t = (B * (2 * B + 1)) << log2w

u = (D * (2 * D + 1)) << log2w

x = (F * (2 * F + 1)) << log2w

A = (A xor t) << x + s[2*i]

C = (C xor u) << t) + s[2*i+1]

E = (E xor x) << u) + s[2*i+2]

(A,B,C,D,E,F) = (F,A,B,C,D,E)

end

A = A + S[2*r +2]

C = C + S[2*r +3]

E = E + S[2*r +4]

Программная реализация алгоритма шифрования:

//Шифрование регистров в блоке по алгоритму RC6:

procedure EnCryption;

var

Temp, A, B, C, D, E, F, t, v, w: Dword;

i: Byte;

begin

//Шифрование производится для блока в 6-и 32-x битовых регистрах Buf:

A := Buf[1];

B := Buf[2];

C := Buf[3];

D := Buf[4];

E := Buf[5];

F := Buf[6];

B := B + S[0];

D := D + S[1];

F := F + S[2];

for i:=1 to r do

begin

t := LRot32(B*(2*B+1), 5);

v := LRot32(D*(2*D+1), 5);

w := LRot32(F*(2*F+1), 5);

A := LRot32(A xor t, w)+S[2*i];

C := LRot32(C xor v, t)+S[2*i+1];

E := LRot32(E xor w, v)+S[2*i+2];

Temp := A;

A := B;

B := C;

C := D;

D := E;

E := F;

F := Temp;

end;

A := A + S[2*r+1];

C := C + S[2*r+2];

E := E + S[2*r+3];

PreBuf := Buf;

Buf[1] := A;

Buf[2] := B;

Buf[3] := C;

Buf[4] := D;

Buf[5] := E;

Buf[6] := F;

end;

Исходный файл разбивается на блоки по 192 бит (24 байта). Эти блоки, в свою очередь, состоят из шести регистров. Блоки считываются последовательно в цикле из файла. Первый блок считывается, и к четным регистрам прибавляются по модулю 2w первые два 32-битовых слова ключа. В цикле над четными регистрами производится операция преобразования f(x)=x*(2*x+1)(mod 2w) и циклический сдвиг влево на log232 = 5 бит. Далее над преобразованными регистрами и исходными нечетными регистрами производится операция XOR и циклический сдвиг влево на количество бит, хранимое после преобразования в четных блоках. Заключительная операция в цикле — сложение по модулю 2w с (2*i)-м и (2*i+1)-м 32-битовыми словами ключа. После окончания цикла к нечетным регистрам прибавляются по модулю 2w последние два 32-битовых слова ключа. На каждой итерации производится сдвиг на машинное слово, что меняет четные и нечетные регистры местами и начинается новая итерация цикла.


Страницы:   1   2   3   4   5   6

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

Комментарии

Оставить комментарий

 

Ваше имя:

Ваш E-mail:

Ваш комментарий

Валера 14 минут назад

добрый день. Необходимо закрыть долги за 2 и 3 курсы. Заранее спасибо.

Иван, помощь с обучением 21 минут назад

Валерий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Fedor 2 часа назад

Здравствуйте, сколько будет стоить данная работа и как заказать?

Иван, помощь с обучением 2 часа назад

Fedor, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Алина 4 часа назад

Сделать презентацию и защитную речь к дипломной работе по теме: Источники права социального обеспечения

Иван, помощь с обучением 4 часа назад

Алина, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Алена 7 часов назад

Добрый день! Учусь в синергии, факультет экономики, нужно закрыт 2 семестр, общ получается 7 предметов! 1.Иностранный язык 2.Цифровая экономика 3.Управление проектами 4.Микроэкономика 5.Экономика и финансы организации 6.Статистика 7.Информационно-комуникационные технологии для профессиональной деятельности.

Иван, помощь с обучением 8 часов назад

Алена, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Игорь Петрович 10 часов назад

К утру необходимы материалы для защиты диплома - речь и презентация (слайды). Сам диплом готов, пришлю его Вам по запросу!

Иван, помощь с обучением 10 часов назад

Игорь Петрович, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Инкогнито 1 день назад

У меня есть скорректированный и согласованный руководителем, план ВКР. Напишите, пожалуйста, порядок оплаты и реквизиты.

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Инкогнито, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Илья 1 день назад

Здравствуйте) нужен отчет по практике. Практику прохожу в доме-интернате для престарелых и инвалидов. Все четыре задания объединены одним отчетом о проведенных исследованиях. Каждое задание направлено на выполнение одной из его частей. Помогите!

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Илья, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Alina 2 дня назад

Педагогическая практика, 4 семестр, Направление: ППО Во время прохождения практики Вы: получите представления об основных видах профессиональной психолого-педагогической деятельности; разовьёте навыки использования современных методов и технологий организации образовательной работы с детьми младшего школьного возраста; научитесь выстраивать взаимодействие со всеми участниками образовательного процесса.

Иван, помощь с обучением 2 дня назад

Alina, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Влад 3 дня назад

Здравствуйте. Только поступил! Операционная деятельность в логистике. Так же получается 10 - 11 класс заканчивать. То-есть 2 года 11 месяцев. Сколько будет стоить семестр закончить?

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Влад, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Полина 3 дня назад

Требуется выполнить 3 работы по предмету "Психология ФКиС" за 3 курс

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Полина, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Инкогнито 4 дня назад

Здравствуйте. Нужно написать диплом в короткие сроки. На тему Анализ финансового состояния предприятия. С материалами для защиты. Сколько будет стоить?

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Инкогнито, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Студент 4 дня назад

Нужно сделать отчёт по практике преддипломной, дальше по ней уже нудно будет сделать вкр. Все данные и все по производству имеется

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Студент, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Олег 5 дня назад

Преддипломная практика и ВКР. Проходила практика на заводе, который занимается производством электроизоляционных материалов и изделий из них. В должности менеджера отдела сбыта, а также занимался продвижением продукции в интернете. Также , эту работу надо связать с темой ВКР "РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ ПРОЕКТА В СФЕРЕ ИТ".

Иван, помощь с обучением 5 дня назад

Олег, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Анна 5 дня назад

сколько стоит вступительные экзамены русский , математика, информатика и какие условия?

Иван, помощь с обучением 5 дня назад

Анна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Владимир Иванович 5 дня назад

Хочу закрыть все долги до 1 числа также вкр + диплом. Факультет информационных технологий.

Иван, помощь с обучением 5 дня назад

Владимир Иванович, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Василий 6 дней назад

сколько будет стоить полностью закрыть сессию .туда входят Информационные технологий (Контрольная работа, 3 лабораторных работ, Экзаменационный тест ), Русский язык и культура речи (практические задания) , Начертательная геометрия ( 3 задачи и атестационный тест ), Тайм менеджмент ( 4 практических задания , итоговый тест)

Иван, помощь с обучением 6 дней назад

Василий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф

Марк неделю назад

Нужно сделать 2 задания и 1 итоговый тест по Иностранный язык 2, 4 практических задания и 1 итоговый тест Исследования рынка, 4 практических задания и 1 итоговый тест Менеджмент, 1 практическое задание Проектная деятельность (практикум) 1, 3 практических задания Проектная деятельность (практикум) 2, 1 итоговый тест Проектная деятельность (практикум) 3, 1 практическое задание и 1 итоговый тест Проектная деятельность 1, 3 практических задания и 1 итоговый тест Проектная деятельность 2, 2 практических заданий и 1 итоговый тест Проектная деятельность 3, 2 практических задания Экономико-правовое сопровождение бизнеса какое время займет и стоимость?

Иван, помощь с обучением неделю назад

Марк, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@дцо.рф