Средства криптографической защиты и контроля целостности

Криптографическими средствами защиты называются специальные средства и методы преобразования информации, в результате которых маскируется ее содержание. Используются для защиты ДЗУ сервера резервного копирования сетевой файловой системы. В случае даже если злоумышленник получит доступ к носителям информации, он не сможет прочесть их содержимое и изменить их содержание для навязывания информации.

В нашей стране сертифицированным алгоритмом шифрования является «ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования». Его структурная схема приведена на рисунке 2.1. Алгоритм шифрует данные 64-битными блоками с использованием 256-битного ключа шифрования. Выполняется 32 раунда преобразований, в каждом из которых предусмотрены следующие операции:

. Один из 32-битных субблоков данных складывается с 32-битным значением ключа раунда Ki по модулю 232.

. Результат предыдущей операции разбивается на 8 фрагментов по 4 бита, которые параллельно «прогоняются» через 8 таблиц замен S1…S8. Таблицы замен в стандарте не определены.

. 4-битные фрагменты (после замен) объединяются обратно в 32-битный субблок, значение которого циклически сдвигается влево на 11 бит.

. Обработанный предыдущими операциями субблок накладывается на необработанный с помощью побитовой логической операции «исключающее или» (XOR).

. Субблоки меняются местами.

Процедура расширения ключа в алгоритме ГОСТ 28147-89, фактически, отсутствует: в раундах шифрования последовательно используются 32-битные фрагменты K1…K8 исходного 256-битного ключа шифрования в следующем порядке: K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, - за исключением последних 8 раундов - в раундах с 25-го по 31-й фрагменты используются в обратном порядке.

Расшифрование полностью аналогично зашифрованию, но с другим порядком использования фрагментов ключа: в прямом порядке - в первых 8 раундах; в остальных раундах - в обратном порядке.

Стандарт также предусматривает и описывает различные режимы применения алгоритма:

- описанный выше режим простой замены;

-  режимы гаммирования и гаммирования с обратной связью, предусматривающие вычисление с помощью описанных выше преобразований псевдослучайной последовательности - гаммы шифра - и ее наложение на шифруемый текст;

-  режим вычисления имитовставки - криптографической контрольной суммы, используемой для подтверждения целостности данных; в данном режиме выполняется 16 раундов преобразований вместо 32-х.

Рисунок 2.1 - Структурная схема алгоритма ГОСТ

В ГОСТе используется 256-битовый ключ и объем ключевого пространства составляет . Ни на одном из существующих в настоящее время или предполагаемых к реализации в недалеком будущем электронном устройстве нельзя подобрать ключ за время, меньшее многих сотен лет. Эта величина стала фактическим стандартом размера ключа для симметричных криптоалгоритмов в наши дни, - так, новый стандарт шифрования США также его поддерживает. Прежний же американский стандарт, DES с его реальным размером ключа в 56 бит и объемом ключевого пространства всего  уже не является достаточно стойким в свете возможностей современных вычислительных средств.