28579

Требования к качеству ключевой информации и источники ключей

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Не все ключи и таблицы замен обеспечивают максимальную стойкость шифра. Исчерпывающий ответ на вопрос о критериях качества ключей и таблиц замен ГОСТа если и можно получить то только у разработчиков алгоритма. Очевидно что нулевой ключ и тривиальная таблица замен по которой любое значение заменяется но него самого являются слабыми. Таблица замен является долговременным ключевым элементом т.

Русский

2013-08-20

16.09 KB

2 чел.

Требования к качеству ключевой информации и источники ключей. Не все ключи и таблицы замен обеспечивают максимальную стойкость шифра. Для каждого алгоритма шифрования существуют свои критерии оценки ключевой информации. Исчерпывающий ответ на вопрос о критериях качества ключей и таблиц замен ГОСТа если и можно получить, то только у разработчиков алгоритма.

Соответствующие данные не были опубликованы в открытой печати. Однако, согласно установленному порядку, для шифрования информации, имеющей гриф секретности, должны быть использованы ключевые данные, полученные от уполномоченной организации.

Косвенно это может свидетельствовать о наличии методик проверки ключевых данных на их «слабость». Сам факт существования слабых ключевых данных в российском стандарте шифрования сомнения не вызывает. Очевидно, что нулевой ключ и тривиальная таблица замен, по которой любое значение заменяется но него самого, являются слабыми. При использовании хотя бы одного из них шифр достаточно просто взламывается, каков бы ни был второй ключевой элемент.

Как было отмечено выше, критерии оценки качества ключевой информации недоступны, однако на их счет все же можно высказать некоторые общие соображения:

  1.  Ключ должен являться массивом статистически независимых битов, принимающих с равной вероятностью значения 0 и 1. При этом некоторые конкретные значения ключа могут оказаться «слабыми», т. е. шифр может не обеспечивать заданный уровень стойкости в случае их использования. Однако, предположительно, доля таких значений в общей массе всех возможных ключей ничтожно мала. Поэтому ключи, выработанные с помощью некоторого датчика истинно случайных чисел, будут качественными с вероятностью, отличающейся от единицы на ничтожно малую величину. Если же ключи вырабатываются с помощью генератора псевдослучайных чисел, то используемый генератор должен обеспечивать указанные выше статистические характеристики и, кроме того, обладать высокой криптостойкостью, не меньшей, чем у самого ГОСТа. Иными словами, задача определения отсутствующих членов вырабатываемой генератором последовательности элементов не должна быть проще, чем задача вскрытия шифра. Кроме того, для отбраковки ключей с плохими статистическими характеристиками могут быть использованы различные статистические критерии. На практике обычно хватает двух критериев: для проверки равновероятного распределения битов ключа между значениями 0 и 1 обычно используется критерий Пирсона («хи квадрат»), а для проверки независимости битов ключа – критерий серий. Об упомянутых критериях можно прочитать в учебниках или справочниках по математической статистике.
  2.  Таблица замен является долговременным ключевым элементом,  т. е. действует в течение гораздо более длительного срока, чем отдельный ключ. Предполагается, что она является общей для всех узлов шифрования в рамках одной системы криптографической защиты. Даже при нарушении конфиденциальности таблицы замен стойкость шифра остается чрезвычайно высокой и не снижается ниже допустимого предела. К качеству отдельных узлов замен можно предъявить приведенное ниже требование. Каждый узел замен может быть описан четверкой логических функций, каждая из которых имеет четыре логических аргумента. Необходимо, чтобы эти функции были достаточно сложными. Это требование сложности невозможно выразить формально, однако в качестве необходимого условия можно потребовать, чтобы соответствующие логические функции, записанные в минимальной форме (т. е. с минимально возможной длиной выражения) с использованием основных логических операций, не были короче некоторого необходимого минимума. В первом и очень грубом приближении это условие может сойти и за достаточное. Кроме того, отдельные функции в пределах всей таблицы замен должны отличаться друг от друга в достаточной степени. На практике бывает достаточно получить узлы замен как независимые случайные перестановки чисел от 0 до 15, это может быть практически реализовано, например с помощью перемешивания колоды из шестнадцати карт, за каждой из которых закреплено одно из значений указанного диапазона.

Необходимо отметить еще один интересный факт относительно таблицы замен. Для обратимости циклов шифрования «32-З» и «32-Р» не требуется, чтобы узлы замен были перестановками чисел от 0 до 15. Все работает даже в том случае, если в узле замен есть повторяющиеся элементы и замена, определяемая таким узлом, необратима, однако в этом случае снижается стойкость шифра. Почему это так – убедиться несложно. Для этого достаточно, используя демонстрационную программу шифрования файлов данных, прилагающуюся к настоящей лекции, зашифровать, а затем расшифровать файл данных, использовав для этой процедуры «неполноценную» таблицу замен, узлы которой содержат повторяющиеся значения.

Если вы разрабатываете программы, использующие криптографические алгоритмы, вам необходимо позаботиться об утилитах, вырабатывающих ключевую информацию, а для таких утилит необходим источник случайных чисел (СЧ) высокого статистического качества и криптостойкости. Наилучшим подходом здесь было бы использование аппаратных датчиков СЧ, однако это не всегда приемлемо по экономическим соображениям. В качестве разумной альтернативы возможно (и очень широко распространено) использование различных программных датчиков СЧ. При генерации небольшого по объему массива ключевой информации широко применяется метод «электронной рулетки», когда очередная получаемая с такого датчика порция случайных битов зависит от момента времени нажатия оператором некоторой клавиши на клавиатуре компьютера.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67817. ПРАВО КОРИСТУВАННЯ ПРИРОДНИМИ РЕСУРСАМИ 215.5 KB
  Об’єктивне право природокористування – сукупність екологічних норм, які визначають підстави виникнення, зміни та припинення права природокористування, встановлюють комплекс прав та обов’язків природокористувачів, формують юридичні засоби захисту прав та інтересів суб’єктів природокористування.
67818. КІНЕМАТИКА ПРОМИСЛОВИХ РОБОТІВ 154.5 KB
  Кожне тіло щовільно рухається в просторі має ортогональну систему координат і 6 степенів вільності свободи можливість руху вздовж кожної з осей і обертання навколо них. Проте як видно з рисунку вся сукупність переміщень кінематичних ланок руки людини зводиться до транспортних переносних рухів...
67819. ОСНОВИ ОРГАНІЗАЦІЇ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МЕДИЧНИМ МАЙНОМ 135 KB
  Забезпечення медичним майном і медичною технікою організується і здійснюється з метою безперервного і повного задоволення потреб частин, підрозділів в них для надання медичної допомоги пораненим та хворим і їх лікування, проведення санітарно-гігієнічних...
67820. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ВИКОРИСТАННЯ НАДР 82.5 KB
  Приблизна вартість промислових запасів основних видів корисних копалин дорівнює більше 15 трлн. Всі мінеральносировинні ресурси України сконцентровані в: родовищах корисних копалин нагромадженнях мінеральних речовин в надрах на поверхні землі в джерелах вод та газів на дні водоймищ які за кількістю якістю...
67821. ПРИВОДИ ПРОМИСЛОВИХ РОБОТІВ 142 KB
  Крім того тип приводу визначає і можливості системи керування або ступінь інтелектуальності робота. Для виконання загальної конкретної технологічної операції необхідне групове керування виконавчими двигунами приводу тобото з погляду керування привід робота розглядається як система.
67822. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ВИКОРИСТАННЯ ВОД 91 KB
  В Україні розроблено законодавство, яке регулює правову охорону та режим використання водних об’єктів України та покликане сприяти формуванню водно-екологічного правопорядку і забезпечення екологічної безпеки населення України, а також більш ефективному, науково обґрунтованому використанню...
67823. УНІФІКОВАНІ ВУЗЛИ ПРОМИСЛОВИХ РОБОТІВ 1.18 MB
  В двох перших модулях можна виділити такі функціонально-конструктивні елементи: приводи; механізми перетворення і передачі руху; направляючі опори для лінійних і поворотних перміщень виконавчих органів; демпферуючі гальмівні пристрої; інформаційні давачі...
67824. Дополнительные возможности версии языка Object Pascal for Delphi 229.5 KB
  Начиная с версии Delphi 4, была реализована концепция перегрузки функций (overloading), которая позволяет иметь несколько различных функций или процедур с одинаковым именем, но с разными списками параметров. Такие процедуры и функции должны быть описаны с применением директивы overload...
67825. ПРАВОВЕ РЕГУЛЮВАННЯ ВИКОРИСТАННЯ ТА ОХОРОНИ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ 92.5 KB
  Одним із основних життєво-важливих елементів навколишнього природного середовища є атмосферне повітря. Значення атмосферного повітря полягає в тому, що воно є основою для забезпечення життєдіяльності біологічних організмів, в тому числі людей, служить захистом...