Материал: Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Криптографические протоколы» для специальности «Компьютерная безопасность». Мокроусов А.Н., Остапенко А.Г

Порядок выполнения работы:

написать на языке программирования функцию шифрования, в которую в качестве параметров передается ключ и символ (или строка символов) исходного текста.

написать функцию дешифрования, в которую в качестве параметров передается ключ и символ (или строка символов) зашифрованного текста.

Оформление отчета:

В отчете следует привести краткие теоретические сведения. Кроме того, должны быть представлены: краткая блок-схема, текст программы, шифруемый набор символов, результаты выполнения программы.

Контрольные вопросы:

1.В чем заключается суть метода шифрования А5?

2.Какой характерной особенностью обладает шифр

А5/3?

3.В чем заключается суть алгоритма Касуми?

4.Опишите алгоритм любого метода шифрования перестановкой. Приведите пример шифрования некоторого сообщения этим методом. Каков алгоритм расшифрования в этом методе?

5.К какой группе методов шифрования с закрытым ключом относится метод с использованием таблицы Вижинера? Каковы алгоритмы шифрования и расшифрования

вэтом методе? Приведите пример шифрования некоторого сообщения этим методом.

19

Практическая работа № 5 Шифрование данных с помощью алгоритма Blowfish

Цель работы: изучить методы шифрования данных в алгоритме Blowfish и освоить их практическое применение.

Теоретическое введение

Функциональное преобразование F(x) сети Фейстеля (рис. 5):

1.32-битный блок делится на четыре 8-битных блока (X1, X2, X3, X4), каждый из которых является индексом массива таблицы замен S1-S4

2.значения S1[X1] и S2[X2] складываются по модулю 232, после «XOR»ятся с S3[X3] и, наконец, складываются с S4[X4] по модулю 232.

3.Результат этих операций — значение F(x).

Рис. 5. Функциональное преобразование

При работе алгоритма используются следующие данные:

секретный ключ K (от 32 до 448 бит)

32-битные ключи шифрования P1-P18

32-битные таблицы замен S1-S4:

20

S1[0] S1[1] .. S1[255]

S2[0] S2[1] .. S2[255]

S3[0] S3[1] .. S3[255]

S4[0] S4[1] .. S4[255]

Алгоритм шифрования 64-битного блока с известным массивом P и F(x)

Алгоритм шифрования 64-битного блока с известным массивом P и F(x) (рис. 6):

разделение на 32-битные блоки : L0, R0.

Рис. 6. Шифрование 64-битного блока

вычисления в i-том раунде:

Li Li Pi

Ri F(Li ) Ri

21

Ri и Li меняются местами.

после 16 раунда L16, R16 вновь меняются местами:

и «XOR»-ся ключами P17,P18.

Алгоритм Blowfish

Алгоритм разделён на 2 этапа:

1.Подготовительный — формирование ключей шифрования по секретному ключу.

o Инициализация массивов P и S при помощи секретного ключа K

1.Инициализация P1-P18 фиксированной строкой, состоящей из шестнадцатеричных цифр числа пи, следующих после 3, то есть после запятой.

2.Производится операция XOR над P1 с первыми 32

битами ключа K, над P2 со вторыми 32-битами и так далее. Если ключ K короче, то он накладывается циклически.

oШифрование ключей и таблиц замен

1.Алгоритм шифрования 64-битного блока, используя инициализированные ключи P1-P18 и таблицу замен S1-S4, шифрует 64 битную строку, состоящую из 0 и 1 (важно чтобы она была фиксированной длины). Результат записывается в

P1, P2.

2.P1 и P2 шифруются изменёнными значениями ключей и таблиц замен. Результат записывается в

P3 и P4.

3.Шифрование продолжается до изменения всех ключей и таблицы замен.

22

2.Шифрование текста полученными ключами и F(x), с предварительным разбиением на блоки по 64 бита. Если невозможно разбить начальный текст точно на блоки по 64 бита, используются различные режимы шифрования для построения сообщения, состоящего из целого числа блоков. Cуммарная требуемая память 4168 байт: P1-P18:18 переменных по 32 бита; S1-S4: 4x256 переменных по 32 бита.

Дешифрование происходит аналогично, только P1-P18 применяются в обратном порядке.

Выбор начального значения P-массива и таблицы замен

Нет ничего особенного в цифрах числа пи. Данный выбор заключается в инициализации последовательности, не связанной с алгоритмом, которая могла бы быть сохранена как часть алгоритма или получена при необходимости. Как указывает Шнайер: «Подойдёт любая строка из случайных битов цифр числа e, RAND-таблицы, или случайные сгенерированные цифры».

Задание:

Используя алгоритм шифрования данных Blowfish, написать программу шифрования и дешифрования произвольного набора символов на любом языке программирования.

Порядок выполнения работы:

написать на языке программирования функцию шифрования, в которую в качестве параметров передается ключ и символ (или строка символов) исходного текста.

написать функцию дешифрования, в которую в качестве параметров передается ключ и символ (или строка символов) зашифрованного текста.

23