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

37336. Проблемы экономической безопасности России в условиях перехода к рынку 99 KB
  Общее понятие экономической безопасности и характеристики основных ее показателей. Экономика России с точки зрения экономической безопасности. Пути обеспечения экономической безопасности России.
37337. ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1.61 MB
  Частота колебаний напряжения Герц f [Hg] f [ Гц ] 9.Примеры выделения из третьей строки рабочего стола источника постоянного напряжения 12 V и элемента обозначающего соединение с корпусом. показан процесс выделения двух важнейших элементов любой электрической схемы: источника постоянного напряжения 12V и знака заземления которые необходимы для построения делителя напряжения на резисторах. показан дальнейший процесс построения схемы...
37338. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА, ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА 831.5 KB
  В РЕЗУЛЬТАТЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ СТУДЕНТ ДОЛЖЕН: ЗНАТЬ: теорию электромагнитных полей и электрических цепей; назначение и принцип действия трансформаторов; принципы построения автогенераторов и усилителей на транзисторах; принципы построения выпрямителей на полупроводниковых диодах; принципы построения электроприводов управляемых микроконтроллерами; принципы работы средства измерения электрических и неэлектрических параметров технологических процессов; назначение и особенности построения интегральных...
37339. Системы управления 2.98 MB
  Методология исследования систем управления Раздел 2. Концептуальные основы исследования систем управления Раздел 3. Система управления как объект исследования Раздел 4. Логический аппарат исследования систем управления Раздел 5.
37340. М.В. Шиловского, «Полнейшая самоотверженная преданность науки» 27.5 KB
  Но в его жизненном пути более всего меня привлекает то чего не хватает самому в первую очередь конечно трудолюбия невероятной трудоспособности практических навыков по обработке научного материала научной продуктивности и неординарности мысли но главное все таки усердия самоотверженности и возможности всего себя посвятить науке. Но главное что я понял это тот факт что он был истинным патриотом своей Родины и как мог двигал и российскую науку и дело развития Сибирской.
37343. Реализация проблемно-целевых программ в таможенном деле 4.83 MB
  Федеральная целевая программа развития ТС на 1996-1997 годы и на период до 2000 года 11 Целевые программы модернизации таможенной службы. Для таможенной системы внедрение прогрессивных технологий таможенного контроля является одним из приоритетных направлений. Созданная материальная база кадровые и финансовые возможности позволяют говорить о реализации в таможенной системе сложнейшей задачи завершении...
37344. Управление рисками: как больше зарабатывать и меньше терять 176 KB
  Первый шаг заключается в том чтобы научиться видеть и четко определять риски. Несмотря на то что большинство людей определяют риски ежедневно осознанно или нет вряд ли подобные определения можно назвать полными. Определить риски означает учесть все параметры риска.