Методические указания к лабораторной работе




Скачать 430.89 Kb.
страница1/6
Дата06.06.2016
Размер430.89 Kb.
  1   2   3   4   5   6

Министерство образования И НАУКИ Российской Федерации









Методические указания к лабораторной работе

Алгоритм AES  Пример современного симметричного Криптопреобразования

по курсу «КРИПТОГРАФИЧЕСКИЕ методы защиты информации»
для студентов дневной формы обучения специальностей:
07.19.00 - Комплексное обеспечение Информационной безопасности автоматизированных систем

 2016

УДК 774:002:006.354
Составитель: Ю.А. Киселев, О. Е. Александров.
Научный редактор: доц., канд. физ.-мат. наук О. Е. Александров
Алгоритм AES  Пример современного симметричного крипто­пре­об­ра­зо­вания: Методические указания к лабораторной работе / Ю.А. Киселев, О. Е. Александров. Екатеринбург: кафедра молекулярной физики УГТУ-УПИ, 2007. 28 с.
Описаны история возникновения и основы криптопреобразования AES. Подробно рассмотрен пример реализации шифрования этим методом, в виде демонстрационной программы на MathCAD. Описано устройство программы и работа с демонстрационной программой.

Материалы предназначены для студентов кафедры «Молекулярная физика».

Библиогр. 4 назв. Рис. . Табл. . Прил. 1.
Подготовлено кафедрой «Молекулярная физика».
Методические указания обсуждены на заседании кафедры молекулярной физики , протокол №

Заведующий кафедрой В.Д. Селезнев.




© Текст, рисунки, оформление: Ю.А. Киселев, О.Е. Александров, , 2007.

© Уральский государственный технический университет , 2001.

Содержание


Содержание 3

Перечень условных обозначений символов, единиц и терминов 5

1. ИСТОРИЯ возникновения и основные понятия AES 7

2. ОПИСАНИЕ алгоритма AES 9

2.1. Обозначения, используемые в описании алгоритма 9

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ AES 10

3.1. Сложение 10

3.2. Умножение 11

4. АЛГОРИТМ AES 12

4.1. Шифрование 12

4.1.1. Преобразование SubBytes 13

4.1.2. Преобразование ShiftRows 15

4.1.3. Преобразование MixColumns 16

4.1.4. Преобразование AddRoundKey 16

4.1.5. Расширение ключа KeyExpansion 17

4.1.6. Выбор раундового ключа 18

4.2. Дешифрование 18

4.2.1.  Преобразование InvMixColumns 18

4.2.2. Преобразование InvShiftRows 18

4.2.3. Преобразование InvSubBytes 19

4.2.4. Преобразование обратное AddRoundKey 20

5. Демонстрационная реализация криптоАЛГОРИТМа AES НА MATHCAD 20

5.1. Общие замечания 20

5.2. Вспомогательные функции работы с битовым представлением 20

5.3. Вспомогательные функции преобразования данных 22

5.4. Основные преобразования AES 23

5.4.1. Функция умножения AES  AESmult 23

5.4.2. Замена байтов по таблице замен 23

5.4.3. Сдвиг строк блока 24

5.4.4.  Операция перемешивания столбцов 24

5.4.5. Суммирование с раундовым ключом 25

5.4.6. Расширение ключа 25

5.4.7. Шифрование и дешифрование блока 25

5.4.8. Шифрование и дешифрование произвольной строки 26

6. Задания для самостоятельного выполнения 27

Вариант 0.1 27

Вариант 0.2 27

Вариант 0.3 28

Вариант 1.1 28

Вариант 1.2 28

Вариант 1.3 28

Вариант 1.4 28



Список использованных источников 28

Перечень условных обозначений символов, единиц и терминов


абонент

  • абонент криптосистемы, т.е. получатель или отправитель шифрованных сообщений;

алгоритм шифрования

  • последовательность действий (обычно математических), которые нужно проделать над исходным сообщением, чтобы получить шифрованное сообщение. Алгоритм шифрования обычно включает в себя и описание обратных действий  дешифровку. Все современные алгоритмы шифрования базируются на открытых алгоритмах, т.е. описание действий шифрования/дешифрования общедоступно.

криптосистема

  • информационная система, состоящая как минимум из двух абонентов, которые могут обмениваться шифрованными сообщениями по некоему каналу связи;

противник

  • кто угодно, кроме абонента криптосистемы, для которого предназначено шифрованное сообщение;

Массив

  • Упорядоченный набор идентичных объектов (например, массив байтов).

Бит

  • Бинарная цифра, принимающая значения 0 или 1.

Байт

  • Группа из восьми битов, которую рассматривают как единое целое или как массив из 8 битов.

Блок

  • Массив битов или байтов конечной длины.

Шифрование

  • Ряд преобразований, которые преобразуют обычный текст в зашифрованный, используя Ключ шифрования.

Ключ шифрования

  • Секретный ключ, который используется как параметр криптопреобразования при шифровании и дешифровании.

Зашифрованный текст

Дешифрование

  • Ряд преобразований, которые преобразовывают зашифрованный текст в исходный текст, используя Ключ шифрования.

Расширение ключа

  • Операция алгоритма AES по созданию массива Раундовых ключей из Ключа шифра.

Раундовый ключ

  • Раундовые ключи получаются из Ключа шифра используя операцию Расширение ключа и используются на различных этавах криптопреобразования.

state

S-box

  • Таблица замены, используемая в нескольких байтовых преобразованиях и в процессе Расширения ключа, для замены одного байта другим.

Слово

  • Группа из 32 бит, которую рассматривают или как единое целое, или как множество 4 байтов.

m

  • исходное сообщение;

c

  • шифрованное сообщение, полученное из m;

0111b

  • суффикс «b» означает число записанное по основанию 2 — двоичное число;

0ABCh

  • суффикс «h» означает число, записанное по основанию 16 — шестнадцатеричное число;

111.

  • суффикс «.» означает число, записанное по основанию 10 — десятичное число;

N1..N2

  • диапазон целых чисел от N1 до N2;

AES

  • Advanced Encryption Standard

Введение

ХХI век - век информатики и информатизации, основной ценностью является информация. Технология дает возможность передавать и хранить все большие объемы информации. Это благо имеет и оборотную сторону. Информация становится все более уязвимой по разным причинам:



  • возрастающие объемы хранимых и передаваемых данных;

  • расширение круга пользователей, имеющих доступ к информационным системам;

  • усложнение информационных систем.

Большую важность имеет проблема защиты информации от несанкционированного доступа (НСД) при передаче и/или хранении. Испытанный метод защиты информации от НСД — шифрование. Шифрованием (encryption) называют процесс преобразования исходных данных (plaintext, например, текстового документа на естественном языке) в шифрованные (ciphertext), нечитаемые без знания специальных параметров преобразования  ключа. Дешифрованием называют обратное преобразование шифрованных данных в открытые. В англоязычной литературе шифрование/дешифрование  encipher­ing/­deciphering.

Все известные алгоритмы шифрования делятся на два типа.



  • Симметричные  с единственным секретным ключом для шифрования и дешифрования (они же single-key). Симметричные алгоритмы также подразделяются на два семейства.

  • Потоковые  шифрование данных посимвольно.

  • Блочные  шифрование данных кусками (блоками) из нескольких символов конечной и фиксированной длины.

  • Асимметричные  с двумя ключами: открытым ключом (или public-key) и закрытым ключом (или private-key). Первый ключ служит только для шифрования, второй  для дешифрования.

Каждый из указанных типов криптоалгоритмов имеет свои достоинства и недостатки. Так основным недостатком симметричных методов является необходимость организации закрытого канала для передачи ключа. А основным достоинством  быстрота выполнения криптопреобразования. И наоборот, асимметричные алгоритмы более медленные в выполнении криптопреобразования, но не требуют закрытых каналов обмена ключами, т.к. открытый ключ не позволяет произвести дешифровку, а передавать закрытый ключ не нужно.

В данной лабораторной работе будет рассмотрен один из современных стандартов симметричного шифрования – AES. С другим примером симметричного криптоалгоритма  ГОСТ 28147-89  можно ознакомиться в [1].


  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница