DES шифрлеу

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
Шифрлеу алгоритмі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Жеңілдетілген DES ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
S.DES кілтін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
DES шифрлеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...7
Бастапқы түрлендіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
Программа листингі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..13
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17

Бұл курстық жұмыста қазіргі заманғы дәстүрлі шифрлеу әдістері негіздеріне сүйенген қағидаларды қарастырамын.
Осы мақсатпен кең қолданыс тауып отырған шифрлеу алгоритмі DES (Data Encrytion Standard) мәліметтерді стандартты шифрлеу деген атқа ие болған. DES әдісін ойлап тапқаннан бері симметриялы шифрлеу схемасын қолдануға негізделген басқада көптеген алгоритмдер шықса да DES бәрінен ерекше орын алады. DES тереңдетіп оқу басқада дәстүрлі шифрлеу әдістерін түсінуге көмектеседі. Ашық кілтке негізделген схемалармен мысалға RSA салыстырғанда DES құрылымы дәстүрлі схеманың көптеген басқа да алгоритмдері сияқты өте күрделі, сондықтан RSA және оған ұқсас алгоритмдерді көрсете салатындай емес, бұл DES алгоритмі қиында, күрделі.
Жеңілдетілген DES-шифрлеу алгоритмі, тәжірибелік мағынасына қарағанда оқулық мағынасы көп. Қасиеттері мен құрылымы тура DES-тегідей, бірақ аз параметрлерден тұрады. Бұл алгоритмді Санта-Клара университетінің профессоры Эдвард Шейфер ойлап тапқан.
Ары қарай осы DES алгоритмін қарастыратын боламын.
Оның қандай түрлері бар, қандай кілттермен іске асады, қалай орындалады, ол сенімді ме деген көптеген сұрақтарға жауап іздеп көремін.
Шифрлеу – бұл жаудан қорғау үшін мәліметтерді қайтып орнына келетін түрлендіру болып табылады. Шифрлеу әдістерін көптеп ойлап тапқан – қарапайым ауыстырудан (ең танымдысы – «жылаған адамдар» Конан Дойль) Вернамның (кез келген тізбекпен негізгі мәтінде бір рет қолданылатын екілік қосу) ашылмайтын қағидалық шифрлеуіне дейін болды. Барлық шифрлеу түрлері кілтті қолданады – ақпаратты түрлендіру кезінде қолданылатын құпия кілтті тізбек.

1. Шеннон К. Теория связи в секретных системах/Сб.: «Работы по
теории информации в кибернетике». – М.: Иностранная литература, 1963. –
С.333-402
2. Диффи У., Хеллман Н.Э. Защищѐнность и помехостойкость.
Введение в криптографию.//ТИИЭР, 1979.-Т.667.-N3.-С.71-109.
3. Симионс Г.Дж. Обзор методов аутентификации
информации//ТИИЭР, 1988.-Т.76.-n5.-С.105-125.
4. Борсуков В. Бизнес и безопасность связи//Монитор Аспект, 1993.-
N1.-С.56-62.
5. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных
системах. Ч. 1,2. М.: «Высшая школа», 1995.

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Шифрлеу алгоритмі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
Жеңілдетілген DES ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
S-DES кілтін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
DES шифрлеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
Бастапқы түрлендіру ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
Программа листингі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17

Кіріспе
Бұл курстық жұмыста қазіргі заманғы дәстүрлі шифрлеу әдістері негіздеріне сүйенген қағидаларды қарастырамын.
Осы мақсатпен кең қолданыс тауып отырған шифрлеу алгоритмі DES (Data Encrytion Standard) мәліметтерді стандартты шифрлеу деген атқа ие болған. DES әдісін ойлап тапқаннан бері симметриялы шифрлеу схемасын қолдануға негізделген басқада көптеген алгоритмдер шықса да DES бәрінен ерекше орын алады. DES тереңдетіп оқу басқада дәстүрлі шифрлеу әдістерін түсінуге көмектеседі. Ашық кілтке негізделген схемалармен мысалға RSA салыстырғанда DES құрылымы дәстүрлі схеманың көптеген басқа да алгоритмдері сияқты өте күрделі, сондықтан RSA және оған ұқсас алгоритмдерді көрсете салатындай емес, бұл DES алгоритмі қиында, күрделі.
Жеңілдетілген DES-шифрлеу алгоритмі, тәжірибелік мағынасына қарағанда оқулық мағынасы көп. Қасиеттері мен құрылымы тура DES-тегідей, бірақ аз параметрлерден тұрады. Бұл алгоритмді Санта-Клара университетінің профессоры Эдвард Шейфер ойлап тапқан.
Ары қарай осы DES алгоритмін қарастыратын боламын.
Оның қандай түрлері бар, қандай кілттермен іске асады, қалай орындалады, ол сенімді ме деген көптеген сұрақтарға жауап іздеп көремін.
Шифрлеу - бұл жаудан қорғау үшін мәліметтерді қайтып орнына келетін түрлендіру болып табылады. Шифрлеу әдістерін көптеп ойлап тапқан - қарапайым ауыстырудан (ең танымдысы - жылаған адамдар Конан Дойль) Вернамның (кез келген тізбекпен негізгі мәтінде бір рет қолданылатын екілік қосу) ашылмайтын қағидалық шифрлеуіне дейін болды. Барлық шифрлеу түрлері кілтті қолданады - ақпаратты түрлендіру кезінде қолданылатын құпия кілтті тізбек.

Шифрлеу алгоритмі
Шифрлеу - бұл жаудан қорғау үшін мәліметтерді қайтып орнына келетін түрлендіру блып табылады. Шифрлеу әдістерін көптеп ойлап тапқан - қарапайым ауыстырудан (ең танымдысы - жылаған адамдар Конан Дойль) Вернамның (кез келген тізбекпен негізгі мәтінде бір рет қолданылатын екілік қосу) ашылмайтын қағидалық шифрлеуіне дейін болды. Барлық шифрлеу түрлері кілтті қолданады - ақпаратты түрлендіру кезінде қолданылатын құпия кілтті тізбек.
8-32 байт 64-256 бит осы замандық берік симметриялы алгоритмдердің көпшілігі ұзындық кілтті қолданады. Төменде негізгі қолданылатын кестеде саналған осы шақ алгоритмдері бар, олар ұзын және кілт ұзындық.
(Data Encryption Standart) мынау шифрлеу симметриялы алгоритм, т.б. шифрлеуге арналған қалай бір кілт қолданылады, дәл осылай және хабарлаулардың шифрлеуді ашуға арналған. Фирмамен өңделген және АҚШ үкіметпен бекітілген 1977 жылғы ресми стандарт сай.
64 бит пайда болу одақ және негізі салынған 16 еселі ауыстырып қоюға тап осылардың,шифрленгенге дейін арналған сонымен қатар 56-битті кілт қолданады. Бірнеше тәртібі бар болуларының, мысалы Electronic Code Book және Cipher Block Chaining. 56 - бит мынау 8 жеті биттік ASCII символдардың т.б пароль 8 әріп болуы мүмкін емес. Егер әріптің және цифр тек қана қосымша қолданса. Маңызы азырақ барынша көп мүмкін түрлерінің саны болады.

Жеңілдетілген DES
DES алгоритмі құрылысы көрсетілген, ол ары қарай қысқаша S-DES деп аталатын болады. Берілген алгоритм 8-битті кіріске ашық мәтін блогын және 10-битті кілт алады, ал шығыста 8-битті шифрленген мәтін блогы генерирленеді. S-DES-ті дешифрлеу алгоритміне негізгі мәліметтер ретінде 8-битті шифрленетін мәтін блогын қолданады, нәтижесінде дешифрлеу алгоритмі 8-битті ашық мәтін блогын генерирлеуі тиіс.
Шифрлеу алгоритмі бес операцияның тізбектей орындалуын қосады: IP алғашқы орын ауыстыру, алмастыру және орын ауыстыру композициясы болып табылатын күрделі функция, мәліметтер тізбегінің екі жартылары тек орнымен ауысатын SW орын ауыстыруы, тағы бір f және k функциясы жіне бастапқыға кері (IP) түрлендірілуі. Бірнеше рет тізбекті алмастыр және орын ауыстыруды қолдану криптоталдау үшін одан да күрделі алгоритм алуға болады. Функциясы негізгі мәліметтер ретінде тек шифрленетін мәтіндерді қолданып қоймай 8-битті кілтті қолданады. Екі 8-битті жеке-жеке қолданылатын кілт астарынан тұратын 16-битті кілтпен жұмыс істей алатындай етіп алгоритмді өзгертсе болады. 8-битті кілтті қолданса да болады ол үшін оны тек екі рет енгізу керек. Әрине, бұл жерде комбинациялық шешімге келсе болады, 10-битті кілт қажет болғанда 1 суретте көрсетілгендей екі 8-битті кілт генерирленеді. Бұл жағдайда алдымен орын ауыстыру жолымен түрлендіріледі. Осыдан кейін жылжыту операциясы ұолданылады, ал нәтижесінде алынған мәліметтер орын ауыстыру бірінші 8-битті кілт астарын генерирлейтін кірісіне келіп түседі. Жылжыту операциясы нәтижесінде алынған мәліметтер басқа орын ауыстыру және жылжыту операциясы кірісіне келіп түседі, нәтижесінде екінші кілт астары генерирленеді.
10-битті кілт
шифрлеу дешифрлеу
8-битті шифрленген мәтін блогы
Берілген алгоритмді функция композициясы түрінде көрсетуге болады:
IP -1 ° f °SW° f k1 °IP, немесе, басқаша шифрленген мәтін= IP -1 (f k2 (SW(f k1 (IP(ашық мәтін))))), мұндағы К 1 =P8(жылжыту(P10(кілт))),
К 2 =P8(жылжыту(жылжыту (P10(кілт)))).
Дешифрлеу процесі шифрлеу процесіне кері болып табылады: ашық мәтін=IP-1(f k1 (SW(f k2 (IP(шифрленген мәтін))))).

S-DES кілтін есептеу
S-DES алгоритмінде хабарды жіберушіде де, алушыда да болуы керек 10-битті кілт wbrқолданылады. Осы кілттен шифрлеу және дешифрлеу анықталған кезеңінде8-битті кілт астары генерирленеді.
Алдымен кілттің биттерінің келесі түрде орын ауыстыру орындалады. Егер 10-битті кілт (k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10), онда орын ауыстыруды P10 формуласымен беруге болады
P10(k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10) =(k3,k5,k2,k7,k4,k10,k1,k9,k8,k6).
Сондай-ақ орын ауыстыруды кесте түрінде P10 формуласымен беруге болады.
Бұл кестені солынан оңға қарай оқу керек. Оның әрбір элементі тізбектің генерирленген шығысындағы негізгі мәліметтердің бит позициясын көрсетеді. Басқа сөзбен айтқанда, шығыс тізбегінде бірінші бит негізгі тізбектің үшінші биті, екіншісі - бесінші және т.б. болады. Мысалы, берілген кестеге сәйкес (1010000010) кілті (1000001100) түріне түрлендіріледі. Осыдан кейін бөлек бірінші бес битке және бөлек екіншісіне айналу деп те атайтын солға (LS-1) қарай циклдік жылжу орындалады. Біздің жағдайда, процесс нәтижесінде (00001 11000) тізбегі алынады.
Одан кейін P8 орын ауыстыруы қолданылады, нәтижесінде 10-битті кілттен алдымен таңдалады, содан кейін 8 бит келесі реже бойынша алмастырылады.
Осы операция нәтижесінде бірінші 1 кілт астары алынады. Біздің жағдайда ол мына түрге ие (10100100). Енді LS-1 функциясын қолдану нәтижесінде алынған екі 5-битті жолға қайтып оралу және әрбір жолмен екі позицияға солға қарай циклдік жылжуды орындау керек. Бұл мысалда (00001 11000) мәні (00100 00011) түріне түрлендіріледі. P8 тізбектелінуінің орын ауыстыруынан алынған мән К 2 кілт астарын аламыз. Біздің мысалға нәтиже мынау (01000011).

S-DES шифрлеу
Шифрлеу процесі төменде қарастыратын бес операцияның тізбектей орындауын көрсетеді. Бастапқы және аяқталушы түрлендірулер
Алгоритм кірісіне IP функциясымен берілген бастапқы түрлендіру амалы қолданылатын 8-битті ашық мәтін түседі. Ашық мәтіннің барлық 8 бит өздерінің мәндерін сақтайды, бірақ орын реті ауысады.
Алгоритмнің аяқталу сатысында кері орын ауыстыру орындалады. Қарапайым тексеру көмегімен көрініп тұрғандай жоғарыда келтірілген орын ауыстырудың екіншісі біріншісіне қарағанда кері болып табылады, яғни IP -1 (IP(X))=X.
f k функциясы
S-DES ең күрделі компоненті орын алмастыру және орнына қою комббинациясына ие f k функциясы болып табылады. L және R сәйкесінше fk кірісіне берілетін 8-биттік тізбектің бірінші 4 битін және соңғы 4 битін білдірсін және F - 4-битті жол кеңістгінің түрі. Сонда қоятын болсақ f k (L,R) = (L Ө F(R, SK), R), мұндағы SK кілт астарын, ал Ө XOR операциясын (немесе битті қайтарып отырады) білдіреді. Мысалы, егер IP функциясын қолданғану нәтижесінде (10111101) және F(1101, SK) = (1110) SK кілтті үшін мәні алынды, онда (1011) Ө (1110) = (0101) болғандықтан f k (10111101 = (01011101).
Енді F белгіленуін баяндайық. Осы көрініс кірісінде 4-биттік (n 2 n3 n3 n4 мәнге иеміз. Бірінші кеңейтуорын ауыстыру операция болып табылады.
Ары қарай қарастыруға нәтижені келесі түрде көрсету ыңғайлы:
n4 n1 n2 n3
n2 n3 n4 n1
Бұл мәнге XOR операциясы көмегімен 8-битті кілт астары қосылады K1 = (k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9,k10): n4+k11 n1+k12 n2+k13 n3+k14
N2+k15 n3+k16 n4+17 n1+18.
8 биттің нәтижесінде алынғандардың төменде келтірілгендей етіп атын
өзгертейек.
P0,0 p0,1 p0,2 p0,3
P1,0 p1,1 p1,2 p1,3
Бірінші төрт бит (келтірілген матрицаның бірінші жолы) S0 модуль кірісіне түседі, шығысында 2-битті тізбектелу, ал қалған төрт бит (матрицаның екінші қатары) - SI модуль кірісіне алынады, шығысында басқа 2-битті тізбектелу алынады. S0 және SI модульдерін былай анықтауға болады:

1 2 3 2 0 1 0 3 2
0 1 2 3 0 1 1 2 3
S0 =1 3 2 1 0 S1 = 1 2 0 1 3
0 2 1 3 3 3 1 3 1
2 3 0 1 3 2 1 0 3

Бұл S-модульдер келесі түрде жұмыс істейді. Кіріс тізбегінің бірінші және төртінші биттер жолды анықтайтын 2-битті сан ретінде, ал екінші және үшінші - S матрицасының бағанын анықтайтын сан сияқты қарастырылады. Сәйкес жол мен баған қиылысында жатқан элементтер 2-битті шығыс мәнін береді. Мысалы, егер (p0.0 p0.3) = (00) (p0.10.2= (10), онда шығыс 2 бит мәні S0 (ол 3-ке немесе екілік көрсетілімде (11)-ге тең) матрицасының 0 жол және 2 баған қиылысында жатқан элемент беріледі. Тура солай (p1,0p1,2 және (p1,1 p1,2 S1 матрицасының қиылысында 2 битті беретін мән тұрған жолын және ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.