Режим гаммирования с обратной связью.

Зашифрование открытых данных в режиме гаммиро­вания с обратной связью. Криптосхема, реализующая алгоритм зашифрования в режиме гаммирования с обратной связью, имеет вид, показанный на рис. 25.

 

 

 

Рис. 25. Схема реализации режима гаммирования

С обратной связью

 

Открытые данные, разбитые на 64-разрядные блоки T₀⁽¹⁾,
То⁽²⁾....... Т₀^(m), зашифровываются в режиме гаммирования с обратной связью путем поразрядного сложения по модулю 2 с гаммой шифра Г_ш, которая вырабатывается блоками по 64 бита:

Г_ш = (Г_ш⁽¹⁾, Г_ш⁽²⁾, …, Г_ш^(m)).

Число двоичных разрядов в блоке Т₀^(m) может быть меньше 64, при этом неиспользованная для шифрования часть гаммы шифра из блока Г_ш^(m) отбрасывается.

Уравнения зашифрования в режиме гаммирования с об­ратной связью имеют вид:

 

Т_ш⁽¹⁾ = А(S) + Т₀⁽¹⁾ = Г_ш⁽¹⁾ + Т₀⁽¹⁾,

Т_ш⁽ⁱ⁾ = А (Т_ш^(i-1)) + Т₀⁽ⁱ⁾ = Г_ш⁽ⁱ⁾ + Т₀⁽ⁱ⁾, i = 2....m.

 

Здесь Т_ш⁽ⁱ⁾ - i-й 64-разрядный блок зашифрованного текста; А(-) -функция зашифрования в режиме простой замены; m - определя­ется объемом открытых данных.

Аргументом функции А (•) на первом шаге итеративного алгоритма является 64-разрядная синхропосылка S, а на всех последующих шагах - предыдущий блок зашифрованных дан­ных Т_ш^(i-1).

Процедура зашифрования данных в режиме гаммирования с обратной связью реализуется следующим образом.

1. В КЗУ вво­дят 256 бит ключа.

2. В накопители N₁ и N₂ записывают синхро­посылку S = (Si, S₂,..., S₆₄) из 64 бит.

3. Исходное заполнение нако­пителей N₁ и N₂ зашифровывают в режиме простой замены. По­лученное в результате зашифрования заполнение накопителей N₁ и N₂ образует первый 64-разрядный блок гаммы шифра Гш⁽¹⁾=A(S).

4. Блок гаммы суммируют поразрядно по модулю 2 в сумматоре СМ₅ с первым 64-разрядным блоком открытых данных

T₀⁽¹⁾ = (t₁⁽¹⁾, t₂⁽¹⁾, …, t₆₄⁽¹⁾).

В результате получают первый 64-разрядный блок зашифрован­ных данных

Т_ш⁽¹⁾ = Г_ш⁽¹⁾ + Т₀⁽¹⁾,

где Т_ш⁽¹⁾ = (r₁⁽¹⁾, r₂⁽¹⁾,…, r₆₄⁽¹⁾).

5. Блок зашифрованных данных Т_ш⁽¹⁾ одновременно является также исходным состоянием накопителей N₁, N₂ для выработки второго блока гаммы шифра Г_ш⁽²⁾, и поэтому по обратной связи Т_ш⁽¹⁾ записывается в указанные накопители N₁ и N₂.

Заполнение накопителя N₁

(r₃₂⁽¹⁾, r₃₁⁽¹⁾,…, r₂⁽¹⁾, r₁⁽¹⁾)

32, 31,… 2, 1 номер разряда N_1.

Заполнение накопителя N₂

(r₆₄⁽¹⁾, r₆₃⁽¹⁾,…, r₃₄⁽¹⁾,r₃₃⁽¹⁾).

32, 31,..., 2, 1 номер разряда N_2.

6. Содержимое накопителей N₁ и N₂ зашифровывают в ре­жиме простой замены. Полученное в результате зашифрования заполнение накопителей N₁ и N₂ образует второй 64-разрядный блок гаммы шифра Г_ш⁽²⁾, который суммируется поразрядно по мо­дулю 2 в сумматоре СМ₅ со вторым блоком открытых данных Т₀⁽²⁾:

Г_ш⁽²⁾ + Т₀⁽²⁾ = Т_ш⁽²⁾.

7. Выработка последующих блоков гаммы шифра Г_ш⁽ⁱ⁾ и зашифрова­ние соответствующих блоков открытых данных T₀⁽ⁱ⁾ (i=3..,m) про­изводится аналогично.

Если длина последнего m-го блока открытых данных Т₀^(m) меньше 64 разрядов, то из Г_ш^(m) используется только соответст­вующее число разрядов гаммы шифра, остальные разряды отбра­сываются.

В канал связи или память ЭВМ передаются синхропосылка S и блоки зашифрованных данных Т_ш⁽¹⁾, Т_ш⁽²⁾,…, Т_ш^(m).

Расшифрование в режиме гаммирования с обратной связью. При расшифровании криптосхема имеет тот же вид, что и при зашифровании (см. рис. 17).

Уравнения расшифрования:

То⁽¹⁾ = А(S) + Т_ш⁽¹⁾ = Г_ш⁽¹⁾ + Т_ш⁽¹⁾,

T₀⁽ⁱ⁾ = Г_ш⁽ⁱ⁾ + Т_ш⁽ⁱ⁾ = А (Т_Ш^(i-1)) + Т_ш⁽ⁱ⁾, i = 2...m.

Реализация процедуры расшифрования зашифрованных данных в режиме гаммирования с обратной связью происходит следующим образом.

1. В КЗУ вводят 256 бит того же ключа, на ко­тором осуществлялось зашифрование открытых блоков Т₀⁽¹⁾, Т₀⁽²⁾,..., Т₀^(m).

2. В накопители N₁ и N₂ вводят синхропосылку S.

3. Исход­ное заполнение накопителей N₁ и N₂ (синхропосылка S) зашифро­вывают в режиме простой замены. Полученное в результате за­шифрования заполнение N₁ и N₂ образует первый блок гаммы шифра

Г_Ш⁽¹⁾ = А(S),

который суммируется поразрядно по модулю 2 в сумматоре СМ₅ с блоком зашифрованных данных Т_ш⁽¹⁾.

В результате получается первый блок открытых данных

То⁽¹⁾ = Г_ш⁽¹⁾ + Т_ш⁽¹⁾.

4. Блок зашифрованных данных Т_ш⁽¹⁾ является исходным за­полнением накопителей N₁ и N₂ для выработки второго блока гам­мы шифра Г_ш⁽²⁾: Г_ш⁽²⁾ = А(Т_Ш⁽¹⁾). Полученное заполнение накопите­лей N₁ и N₂ зашифровывается в режиме простой замены. Образо­ванный в результате зашифрования блок Г_ш⁽²⁾ суммируется поразрядно по модулю 2 в сумматоре СМ₅ со вторым блоком за­шифрованных данных Т_ш⁽²⁾. В результате получают второй блок открытых данных.

5. Аналогично в N₁, N₂ последовательно записы­вают блоки зашифрованных данных Т_ш⁽²⁾, Т_ш⁽³⁾,.... Т_ш^(m), из кото­рых в режиме простой замены вырабатываются блоки гаммы шифра Г_ш⁽³⁾, Г_ш⁽⁴⁾,.... Г_ш^(m).

Блоки гаммы шифра суммируются поразрядно по модулю 2 в сумматоре СМ₅ с блоками зашифрованных данных Т_Ш⁽³⁾,Т_Ш⁽⁴⁾, …, Т_ш^(m).