Системы шифрования Вижинера. Начнем с конечной последовательности ключа k k0 ,k1 kn, которая называется ключом пользователя, и продлим ее до бесконечной последовательности, повторяя цепочку.
Таким образом, получим рабочий ключ k k0 ,k1 kn, kj kj mod r, 0 j. Например, при r и ключе пользователя 15 8 2 10 11 4 18 рабочий ключ будет периодической последовательностью 15 8 2 10 11 4 18 15 8 2 10 11 4 18 15 8 2 10 11 4 18 Определение. Подстановка Вижинера VIGk определяется как VIGk x0, x1, xn-1 y0, y1, yn-1 x0k, x1k xn-1k. Таким образом 1 исходный текст x делится на r фрагментов xi xi, xir, xirn-1, 0 i r 2 i-й фрагмент исходного текста xi шифруется при помощи подстановки Цезаря Ck xi, xir, xirn-1 yi, yir, yirn-1, Вариант системы подстановок Вижинера при m2 называется системой Вернама 1917 г. В то время ключ kk0 ,k1 kк-1 записывался на бумажной ленте.
Каждая буква исходного переводилась с использованием кода Бодо в пятибитовый символ. К исходному тексту Бодо добавлялся ключ по модулю 2. Старинный телетайп фирмы ATT со считывающим устройством Вернама и оборудованием для шифрования, использовался корпусом связи армии США. Очень распространена плохая с точки зрения секретности практика использовать слово или фразу в качестве ключа для того, чтобы kk0 ,k1 kк-1 было легко запомнить.
В ИС для обеспечения безопасности информации это недопустимо. Для получения ключей должны использоваться программные или аппаратные средства случайной генерации ключей. Пример. Преобразование текста с помощью подстановки Вижинера r4 Исходный текст ИТ1 НЕСЛЕДУЕТВЫБИРАТЬНЕСЛУЧАЙНЫЙКЛЮЧ Ключ КЛЮЧ Разобьем исходный текст на блоки по 4 символа НЕС ЛЕДУ ЕТВ ЫБИР АТЬ НЕСЛ УЧАЙ НЫЙ КЛЮЧ и наложим на них ключ используя таблицу Вижинера HКЧ, ЕЛР и т.д. Получаем зашифрованный ЗТ1 текст ЧРЭЗ ХРБЙ ПЭЭЩ ДМЕЖ КЭЩЦ ЧРОБ ЭБЮ ЧЕЖЦ ФЦЫН Можно выдвинуть и обобщенную систему Вижинера.
ЕЕ можно сформулировать не только при помощи подстановки Цезаря. Пусть x - подмножество симметрической группы SYMZm. Определение. r-многоалфавитный ключ шифрования есть r-набор 0, 1, r-1 с элементами в x. Обобщенная система Вижинера преобразует исходный текст x0, x1 xn-1 в шифрованный текст y0 ,y1 yn-1 при помощи ключа 0, 1, r-1 по правилу VIGk x0 ,x1 xn-1 y0 ,y1 yn-1 0х0, 1х1, n-1xn-1, где используется условие i i mod r. Следует признать, что и многоалфавитные подстановки в принципе доступны криптоаналитическому исследованию.
Криптостойкость многоалфавитных систем резко убывает с уменьшением длины ключа. Тем не менее такая система как шифр Вижинера допускает несложную аппаратную или программную реализацию и при достаточно большой длине ключа может быть использован в современных ИС. 1.6. Гаммирование Гаммирование является также широко применяемым криптографическим преобразованием.
На самом деле граница между гаммированием и использованием бесконечных ключей и шифров Вижинера, о которых речь шла выше, весьма условная. Принцип шифрования гаммированием заключается в генерации гаммы шифра с помощью датчика псевдослучайных чисел и наложении полученной гаммы на открытые данные обратимым образом например, используя сложение по модулю 2. Процесс дешифрования данных сводится к повторной генерации гаммы шифра при известном ключе и наложении такой гаммы на зашифрованные данные.
Полученный зашифрованный текст является достаточно трудным для раскрытия в том случае, если гамма шифра не содержит повторяющихся битовых последовательностей. По сути дела гамма шифра должна изменяться случайным образом для каждого шифруемого слова. Фактически же, если период гаммы превышает длину всего зашифрованного текста и неизвестна никакая часть исходного текста, то шифр можно раскрыть только прямым перебором пробой на ключ. Криптостойкость в этом случае определяется размером ключа.
Метод гаммирования становится бессильным, если злоумышленнику становится известен фрагмент исходного текста и соответствующая ему шифрограмма. Простым вычитанием по модулю получается отрезок ПСП и по нему восстанавливается вся последовательность. Злоумышленники может сделать это на основе догадок о содержании исходного текста.
Так, если большинство посылаемых сообщений начинается со слов СОВ.СЕКРЕТНО, то криптоанализ всего текста значительно облегчается. Это следует учитывать при создании реальных систем информационной безопасности. Ниже рассматриваются наиболее распространенные методы генерации гамм, которые могут быть использованы на практике. 1.7.