Учебное пособие: Современные симметричные и асимметричные криптосистемы

Большинство хеш-функции строится на основе однонаправленной функции f(-), которая образует выходное значение длиной n при задании двух входных значений длиной n. Этими входами являются блок исходного текста m и хеш-значение предыдущего блока текста (рис.8):

Рис. 8. Построение однонаправленной хеш-функции.

Хеш-значение, вычисляемое при вводе последнего блока текста, становится хеш-значением всего сообщения М.

В результате однонаправленная хеш-функция всегда формирует выход фиксированной длины n (независимо от длины входного текста).

1.11 Однонаправленные хеш-функции

на основе симметричных блочных алгоритмов

Однонаправленную хеш-функцию можно построить, используя симметричный блочный алгоритм. Наиболее очевидный подход состоит в том, чтобы шифровать сообщение М посредством блочного алгоритма в режиме СВС или СFВ с помощью фиксированного ключа и некоторого вектора инициализации, Последний блок шифр текста можно рассматривать в качестве хеш-значения сообщения М. При таком подходе не всегда возможно построить безопасную однонаправленную хеш-функцию, но всегда можно получить код аутентификации сообщения MAC (Message Authentication Code).

Более безопасный вариант хеш-функции можно получить, используя блок сообщения в качестве ключа, предыдущее хеш-значение - в качестве входа, а текущее хеш-значение - в качестве выхода. Реальные хеш-функции проектируются еще более сложными. Длина блока обычно определяется длиной ключа, а длина хеш-значения совпадает с длиной блока. Поскольку большинство блочных алгоритмов являются 64-битовыми, некоторые схемы хеширования проектируют так, чтобы хеш-значение имело длину, равную двойной длине блока.

Табл. 1. Схема безопасного хеширования, у которых длина хеш-значения равна длине блока

Первые четыре схемы хеширования, являющиеся безопасными при всех атаках, приведены на рис. 9.

Рис. 9. Четыре схемы безопасного хеширования.

2. ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являются алгоритмы шифрования, алгоритмы электронной цифровой подписи и соответствующие стандарты.

2.1 Результаты работы

Отчет должен содержать:

1) постановку задачи;

2) описание работы алгоритма, системы;

3) структурную схему работы алгоритма, системы;

4) листинг;

5) тестовые примеры (входные и выходные данные).

2.2 Варианты заданий для выполнения лабораторной работы

1.	Реализация алгоритма Ривеста .
2.	Реализация алгоритма DES – общий.
3.	Реализация алгоритма DES – режим сцепления блоков в СВС шифре.
4.	Реализация алгоритма DES – режим работы ECB (электронный блокнот).
5.	Реализация алгоритма DES – режим работы CFB – обратная связь по шифротексту.
6.	Реализация алгоритма DES – OFB – обратная связь по выходу.
7.	Алгоритм формирования ключей в процессе функционирования DES.
8.	Алгоритм федерального стандарта х9.9.
9.	Алгоритм криптографического преобразования – общий.
10.	Алгоритм криптографического преобразования в режиме простой замены.
11.	Алгоритм криптографического преобразования в режиме гаммирования.
12.	Алгоритм криптографического преобразования в режиме гаммирования с обратной связью
13.	Алгоритм криптографического преобразования в режиме имитовставки .
14.	Алгоритм RSA – общий.
15.	Алгоритм, основанный на схеме шифрования Эль Гамаля.
16.	Алгоритм, основанный на комбинированном методе шифрования
17.	Алгоритм, основанный на комбинированном методе шифрования (симметричные системы с секретном ключом + ассиметричные системы с открытым ключом) – общий.
18.	Алгоритм открытого распределения ключей Диффи-Хеллмана
19.	Алгоритм на основе протокола Kerberos (Цербер) с применением алгоритма DES и других.
20.	Алгоритм цифровой подписи RSA.
21.	Алгоритм цифровой подписи DSA.
22.	Отечественный стандарт цифровой подписи ГОСТ Р34.10-94 (близок к алгоритму DSA).
23.	Алгоритм цифровой подписи с дополнительными функциями по схеме «слепой подписи».
24.	Алгоритм цифровой подписи с дополнительными функциями по схеме «неоспоримой подписи».
25.	Реализация модели защиты ОС – Харрисона-Руззо-Ульмана (модель доступа к данным).
26.	Реализация матричной модели доступа.

2.3 Контрольные вопросы

1. Концепция криптосистем с открытым ключом. Однонаправленные функции.

2. Особенности симметричных криптосистем.

3. Модель доступа к данным при защите ОС.

4. Электронная цифровая подпись