А,В,Соколов, 0,М, Степанюк - Скачать документы

374 .
:
Сейчас интерес к составным шифрам возник благодаря статье «Теория связи в секретных
системах» Клода Шеннона, которая была опубликована в техническом журнале
корпорации Bell (Bell System Technical Journal) в 1949 году. В разделе, посвященном
практической разработке шифров, Шеннон ввел в рассмотрение понятия
«перемешивания» и «рассеивания», а также понятие «перемешивающего преобразования»,
которое предполагает особый способ использования результатов преобразования.
Его статья открыла практически неограниченные возможности по разработке и
исследованию шифров.
Способ, которым следует сочетать принципы перемешивания и рассеивания для
получения криптографической стойкости, можно описать следующим образом: перестановки
общего вида не могут быть реализованы для больших значений п, скажем,
для п = 128, и поэтому мы должны ограничиться схемами подстановки, имеющими
практический размер. Например, в системе «Люцифер» для блоков подстановки выбрано
п = 4. Хотя это число может показаться слишком маленьким, такая подстановка
может оказаться вполне эффективной, если ключ подстановки или схема коммутации
проводников выбраны верно. В системе «Люцифер» нелинейная подстановка эффективно
обеспечивает определенную степень перемешивания.
В этой системе входные данные пропускаются через чередующиеся уровни блоков,
которые обозначены на предыдущих рисунках символами Р и S. В блоке перестановок
Р п — большое число (128 или 64), а в блоке подстановок S число п мало (4). Несмотря
на то, что Р- и S-блоки в отдельности составили бы слабую систему, в комбинации
друг с другом они устойчивы.
Проиллюстрируем меру стойкости подобных конструкций на примере устройства
(составной шифрующей системы), изображенного на рис. 4.27, в котором для простоты
Р-блоки имеют размер п = 15, а S-блоки — п = 3. Если изобразить этот «бутерброд»
из блоков со специально сконструированным входным числом, составленным из 14
нулей и одной-единственной единицы, то легко будет увидеть перемешивание и рассеивание
в работе. Первый блок Р передает единственную единицу на вход некоторого
блока S, который, будучи нелинейным устройством, может преобразовать единицу в
трехцифровой выход, содержащий в потенциале целых 3 единицы. В показанном на
диаграмме варианте он вырабатывает две единицы. Следующий блок Р тасует две единицы
и передает их на вход двух различных S-блоков, которые вместе имеют потенциал
по выработке уже шести единиц. Дальше диаграмма говорит сама за себя: по мере
того, как входной блок данных проходит через последовательные уровни, узор из сгенерированных
единиц расширяется и дает в результате непредсказуемый каскад цифр.
Конечный результат, получающийся на выходе всей цепочки, будет содержать в среднем
половину нулей и половину единиц, в зависимости от ключей перестановки, использованных
в различных Р- и S-блоках.
Очень важно, что все выходные цифры потенциально стали сложными функциями
всех входных цифр. Поскольку все блоки имеют независимые ключи, поток вырабатываемых
цифр и окончательный результат не могут быть предсказаны. Цель разработчика,
конечно, — сделать предельно трудным для злоумышленников прослеживание
цепочки назад и, таким образом, реконструировать ключи в Р- и S-блоках.
В реальной системе S-блок, например, являясь достаточно общим преобразованием,
может случайно быть снабжен таким ключом, что поведет себя в точности как Р-