 |
|
Вычисления ключей упрощенного S-DES
Цель и содержание:
1. Углубить знания, по основам алгоритма блочного шифрования .
2. Исследовать вопросы получения ключей для алгоритма шифрования.
Теоретическое обоснование
Упрощенный DES по свойствам и структуре он подобен DES, но имеет гораздо меньше параметров. Данный алгоритм был разработан профессором Эдвардом Шейфером (Edward Schaefer) из Университета Санта-Клара.
В алгоритме S-DES используется 10-битовый ключ, который находится у отправителя и у получателя сообщения. Из этого ключа на определенных этапах шифрования и дешифрования генерируется два 8-битовых ключа. На рисунке 1 показана схема процедуры создания подключей. Сначала выполняется перестановка битов ключа следующим образом. Если 10-битовый ключ представить в виде k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10, то перестановку P10 можно задать формулой:
P10 (k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10) = (k3 k5 k2 k7 k4 k10 k1 k9 k8 k6)
Можно также представить перестановку Р10 в табличной форме:
| Р 10 | |||||||||
Рисунок 1 – Вычисление ключей S-DES
Эту таблицу следует читать слева направо. Каждый ее элемент идентифицирует позицию бита исходных данных в генерируемой выходной последовательности. Иными словами, первым битом в выходной последовательности будет третий бит исходной последовательности, вторым - пятый и т.д. Например, в соответствии с данной таблицей ключ (1010000010) будет преобразован к виду (1000001100). После этого отдельно для первых пяти битов и отдельно для вторых выполняется циклический сдвиг влево (LS-1), который еще называют вращением. В нашем случае в результате будет получена последовательность (00001 11000).
Затем применяется перестановка Р8, в результате которой из 10-битового ключа сначала выбираются, а затем переставляются 8 битов по правилу:
| Р8 | |||||||
В результате этой операции получается первый подключ (К1). В нашем примере он будет иметь вид (10100100).
Теперь нужно вернуться к двум 5-битовым строкам, полученным в результате применения функций LS-1, и выполнить с каждой из этих строк циклический сдвиг влево на две позиции (LS-2). В нашем конкретном случае значение (00001 11000) будет преобразовано к виду (00100 00011). Наконец, применив к полученной в результате последовательности перестановку Р8, получим подключ (К2). Для нашего примера результатом будет (01000011).
Методика и порядок выполнения работы
1. Изучить теоретический материал работы.
2. Провести исследование ключевой системы алгоритма S-DES.
Каждый студент получает индивидуальное задание по выработке ключа для алгоритма упрощенного S-DES. Задание представлено в таблице 1.
Таблица 1 – Задание на разработку ключей для S-DES
| № п/п | Исходные данные | № п/п | Исходные данные |
| 1. | 15. | ||
| 2. | 16. | ||
| 3. | 17. | ||
| 4. | 18. | ||
| 5. | 19. | ||
| 6. | 20. | ||
| 7. | 21. | ||
| 8. | 22. | ||
| 9. | 23. | ||
| 10. | 24. | ||
| 11. | 25. | ||
| 12. | 26. | ||
| 13. | 27. | ||
| 14. | 28. |
Содержание отчета и его форма
Отчет по лабораторной работе, оформленный письменно в рабочей тетради, должен содержать процесс исследования систем по своему варианту и ответы на контрольные вопросы.
Вопросы для защиты работы
1. Поясните особенности шифрования с использованием S-DES. Какие виды шифров вы можете отнести к этой группе.
2. Какие виды ключей используются в S-DES.
3. Основные этапы получения ключей в алгоритме S-DES