RU2024209C1 - Устройство шифрования двоичной информации "албер" - Google Patents
Устройство шифрования двоичной информации "албер"Info
- Publication number
- RU2024209C1 RU2024209C1 SU5007927A RU2024209C1 RU 2024209 C1 RU2024209 C1 RU 2024209C1 SU 5007927 A SU5007927 A SU 5007927A RU 2024209 C1 RU2024209 C1 RU 2024209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bit
- register
- information
- adder
- key
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Storage Device Security (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
Использование: в криптографических преобразованиях в связных, вычислительных и информационных системах для криптографического закрытия двоичной информации. Сущность изобретения: устройство содержит n-разрядный ключевой регистр 1, m-разрядный информационный регистр 2, первый, второй, третий 8-разрядные сумматоры 3, 5, 8 по модулю 28 , блок 4 8-разрядного функционального преобразователя f, блок 6 8-разрядного функционального преобразования 9, 8-разрядный сумматор 7 по модулю два. Устройство обеспечивает изменения конструктивных параметров применительно к условиям эксплуатации. Пользователь может выбирать длину ключа, длину шифруемого блока, количество циклов обработки информации, внутреннюю логическую схему, включая функциональные преобразования. 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к криптографическим преобразованиям и может быть использовано в связных, вычислительных и информационных системах для криптографического закрытия двоичной информации.
Целью изобретения является шифрование информации блоками различной длины с использованием ключа такой длины, которая обеспечивает невозможность его опробования за разумное время.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства шифрования двоичной информации.
Подстановки f и g множества {0, 1 ,..., 255} реализуются либо таблицами объема 256 байт каждая, либо устройством, изображенным на фиг. 2.
На фиг. 3 представлена структурная схема устройства расшифрования.
Устройство шифрования двоичной информации содержит 8n-разрядный ключевой регистр 1,8m-разрядный (m ⇒ 4) информационный регистр 2, первый 8-разрядный сумматор 3 по модулю 2 или 28, блок 4 8-разрядного функционального преобразования f, второй 8-разрядный сумматор 5 по модулю 2 или 28, блок 6 8-разрядного функционального преобразования g, 8-разрядный сумматор 7 по модулю 2, третий 8-разрядный сумматор 8 по модулю 2 или 28.
Устройство шифрования двоичной информации работает следующим образом.
m Байт исходной информации am, ..., a1 записываются в 8m-разрядный информационный регистр 2. Устройство шифрования работает n циклов, после которых содержимое m-байтного информационного регистра 2 является результирующей информацией. Все циклы работы устройства шифрования идентичны, В i-й цикл 1 ⇐ i ⇐ n , 2-й и m-й байты 8m-разрядного информационного регистра 2 складываются в третьем 8-разрядном сумматоре 8, сумма складывается в первом 8-разрядном сумматоре 3 с i-м байтом 8n-разрядного ключевого регистра 1, полученная сумма преобразуется блоком 4 и складывается во втором 8-разрядном сумматоре 5 с r-й (3 ≅ r ≅ m - 1) байтом 8m-разрядного информационного регистра 2, вновь полученная сумма преобразуется дополнительным блоком 6 и складывается по модулю 2 в 8-разрядном сумматоре 7 с первым байтом 8m-разрядного информационного регистра 2, последняя сумма записывается на место m-го байта в 8m-разрядный информационный регистр 2, содержимое которого предварительно сдвинуто на один байт в сторону младших байтов (вправо).
Если обозначить побайтное содержимое 8n-разрядного ключевого регистра 1 через y1, . .., yn, a 8m-разрядного информационного регистра 2 в i-й цикл через а1(i), ..., am(i), то в i + 1-й цикл содержимое 8m-разрядного информационного регистра 2 станет
am(i+1) = g(f(a2(i)+am(i)+yi)+ar(i))⊕ a1(i),
am-1(i+1) = am(i), .... ,a1(i+1) = a2(i), где знак "+" - сложение по модулю 2 или 28 в зависимости от выбранного сумматора;
знак ⊕ - сложение по модулю 2;
f и g - подстановки степени 28,
am(1), ..., a1(1) - исходная информация,
am(n + 1), ..., a1(n + 1) - результирующая информация.
am(i+1) = g(f(a2(i)+am(i)+yi)+ar(i))⊕ a1(i),
am-1(i+1) = am(i), .... ,a1(i+1) = a2(i), где знак "+" - сложение по модулю 2 или 28 в зависимости от выбранного сумматора;
знак ⊕ - сложение по модулю 2;
f и g - подстановки степени 28,
am(1), ..., a1(1) - исходная информация,
am(n + 1), ..., a1(n + 1) - результирующая информация.
Например, если выбрать f = g, а первый, второй и третий 8-разрядные сумматоры 3, 5, 8 - по модулю 28, то устройство шифрования за один цикл будет реализовать следующее преобразование
am(i+1) = f(f(a2(i)
am(i)
Yi)
ar(i))⊕ai(i) ,
am-1(i+1) = am(i), ..., a1(i+1) = a2(i), где знак
- сложение по модулю 28.
am(i+1) = f(f(a2(i)
am-1(i+1) = am(i), ..., a1(i+1) = a2(i), где знак
Рекомендуется длину m-разрядного информационного регистра 2 выбирать в пределах от 4 до 8 байт. Реальная длина ключа (значение t) от 4 до 32 байт. Длину n 8n-разрядного ключевого регистра 1 рекомендуется выбирать от 32 до 64 байт при 4 ⇐ t ⇐ 16 и от 64 до 128 байт при 17 ⇐ t ⇐ 32 .
n байт y1, ..., yn заполнения 8n-разрядного ключевого регистра 1 формируются из t байт ключа х1, ..., хt, например, следующим образом:
y1,..., yn = xi1, xi2, ..., xin где {i1, i2, ..., in} Э {1, 2, ..., t},
ij∈ {1,2, ...., t}, 1 ⇐ j ⇐ n ,
Например, при 16-байтном исходном ключе х1, х2, ..., х16 в 32-байтный ключевой регистр 1 можно записать 32 байта
х1, х2, ..., х16,
х1, х4, х7, х10, х13, х16, х3, х6, х9, х12, х15, х2, х5, х8, х11, х14
Чтобы существенно усложнить процедуру получения какой-либо информации о ключе, рекомендуется заполнение n-байтного ключевого регистра 1 формировать более сложно с использованием самого устройства шифрования, а именно
/yn, ... y1/ = /
n+1/, ... 
n+1// = 
+1/ ,
/y2m, ... ym+1/ = /
n+1/, ... 
n+1// = 
+1/ ,
. . . . . . .
y1,..., yn = xi1, xi2, ..., xin где {i1, i2, ..., in} Э {1, 2, ..., t},
ij∈ {1,2, ...., t}, 1 ⇐ j ⇐ n ,
Например, при 16-байтном исходном ключе х1, х2, ..., х16 в 32-байтный ключевой регистр 1 можно записать 32 байта
х1, х2, ..., х16,
х1, х4, х7, х10, х13, х16, х3, х6, х9, х12, х15, х2, х5, х8, х11, х14
Чтобы существенно усложнить процедуру получения какой-либо информации о ключе, рекомендуется заполнение n-байтного ключевого регистра 1 формировать более сложно с использованием самого устройства шифрования, а именно
/yn, ... y1/ = /
/y2m, ... ym+1/ = /
. . . . . . .
/ . . . , yn, . . . ysm+1/ = /
n+1/, ... , 
n+1// = 
+1/ : где а(1)/n+1/, . . ., a(s)/n+1/ - содержимые 8m-разрядного информационного регистра 2 после n циклов работы устройства шифрования, если в 8m-разрядный информационный регистр 2 установлены попарно различные m-байтные исходные состояния а(1)/1/, а(2)/1/, ..., а(s)/1/, а в 8n-разрядный ключевой регистр 1 записаны n байт хi1, xi2, ..., xin.
Значение s должно удовлетворять неравенству sm ⇒ n . Например, если n = 32, то s = 4 при m = 8, s = 5 при m = 7 и т.д.
Другими словами, сначала устройство шифрования вырабатывает содержимое 8n-разрядного ключевого регистра 1, а затем уже обрабатывает исходную информацию. Работу по выработке содержимого 8n-разрядного ключевого регистра 1 можно проделать заранее.
Подобным образом можно обновлять заполнение 8n-разрядного ключевого регистра 1 при каждом очередном сеансе связи или периодически в определенные моменты времени. Для этого в 8n-разрядный ключевой регистр 1 записываются ранее выработанные n байт y1, ..., yn, а в 8m-разрядный информационный регистр 2-последовательно различные исходные состояния, содержащие фиксированную отличительную информацию данного акта выработки нового заполнения ключевого регистра. Например,
/ = /T, 0000/, 
/ = /T,0001/, ... 
= /T,1111/ , где Т - это, например, реальное время выработки ключа, занимающее 8m - 4 двоичных разрядов. В младшие четыре разряда записываются комбинации 0000, 0001, 0010, ...
Полученные результирующие состояния 8m-разрядного информационного регистра 2 используются устройством шифрования в качестве n-байтного заполнения ключевого регистра для очередного сеанса связи или на очередной промежуток времени.
Подстановки f и g множества /0, 1, ..., 255/ (взаимно однозначные функции 28-значной логики) реализуются либо устройством, изображенным на фиг. 2, либо таблично с использованием памяти объема 256 байт.
На фиг. 2:
a =
... 
b = /
... 
{0,1 ... 255/}
0,1/},1⇐ j ⇐ 8 ,
F1, F2, G1, G2 - перестановки бит в байте,
f', f'', g', g'' - подстановки множества /0, 1, ..., 15/ (взаимно однозначные функции 24-значной логики), реализуемые таблично с использованием двух массивов памяти по 16 полубайт каждый либо аппаратным воспроизведением соответствующих дизъюнктивных форм.
a =
F1, F2, G1, G2 - перестановки бит в байте,
f', f'', g', g'' - подстановки множества /0, 1, ..., 15/ (взаимно однозначные функции 24-значной логики), реализуемые таблично с использованием двух массивов памяти по 16 полубайт каждый либо аппаратным воспроизведением соответствующих дизъюнктивных форм.
При табличной реализации подстановки f можно выбрать, например, табл. 1, в которой значение функции f(ijk), где ijk - десятичная запись аргумента, находится на пересечении строки ij и столбца k.
При реализации подстановки f устройством, изображенным на фиг. 2, можно выбрать функции f' и f'', задаваемые табл. 2 и следующие перестановки бит в байте:
F1=
, F2= 
В этом случае результирующая подстановка f будет задаваться табл. 3.
F1=
В этом случае результирующая подстановка f будет задаваться табл. 3.
Устройство шифрования реализует шифры гаммирования и замены.
В случае шифра гаммирования в качестве последовательности блоков исходной информации, записываемых в 8n-разрядный информационный регистр 2, используются любые отличающиеся друг от друга состояния этого регистра. Вырабатываемые биты результирующих состояний прибавляются по модулю 2 к битам шифруемого сообщения, т.е.
Ш = O ⊕ A, где О - открытая информация,
Ш - зашифрованная информация,
А - результирующее состояние 8m-разрядного информационного регистра 2.
Ш - зашифрованная информация,
А - результирующее состояние 8m-разрядного информационного регистра 2.
Формировать различные исходные состояния 8m-разрядного информационного регистра 2 можно рекуррентным способом, например, при помощи N-разрядного двоичного регистра сдвига максимального периода 2N-1 с линейной функцией в обратной связи. В качестве исходных состояний 8m-разрядного информационного регистра 2 используются заполнения младших 8m двоичных разрядов (либо все заполнение, если N N ⇐ 8m) 8m) регистра сдвига после его очередного сдвига на один разряд.
Если очередное состояние регистра сдвига обозначить через
... 
где 
0,1.., i = 
, то следующее состояние примет вид
. . . 
c2 
...⊕ c
ci= 0,1, i = 
Коэффициенты с2, ..., сN выбираются так, чтобы обеспечить максимальный период регистра сдвига. Например,
при N = 63 c2 = 1, ci = 0 i = 2
Начальное состояние регистра сдвига формируется устройством шифрования тем же способом, что и заполнение 8n-разрядного ключевого регистра 1. Такая процедура предварительного шифрования начального состояния лишает пытающегося расшифровать сообщение аналитика информации об исходных состояниях 8m-разрядного информационного регистра 2.
при N = 63 c2 = 1, ci = 0 i = 2
Начальное состояние регистра сдвига формируется устройством шифрования тем же способом, что и заполнение 8n-разрядного ключевого регистра 1. Такая процедура предварительного шифрования начального состояния лишает пытающегося расшифровать сообщение аналитика информации об исходных состояниях 8m-разрядного информационного регистра 2.
В случае шифра замены 8m бит открытой информации записываются в 8m-разрядный информационный регистр 2 и соответствующее результирующее состояние 8m-разрядного информационного регистра 2 - это зашифрованная информация. Расшифрование зашифрованной информации осуществляется устройством расшифрования, изображенным на фиг. 2. Устройство расшифрования содержит те же блоки, что и устройство шифрования. Информация в ключевой и информационный регистры 1 и 2 устройства расшифрования записывается в порядке, обратном принятому в устройстве шифрования. При m = 8, r = 5, m = 6, r = 4, m = 4 устройства шифрования и расшифрования идентичны.
Если в устройстве шифрования использовать 16-байтный или более длинный ключ, это сделает абсолютно невозможным его опробование за приемлемое время. Информационный регистр можно выбрать разной длины, что позволяет шифровать информацию блоками от 4 до 8 и более байт. При длине блока 8, 6 , 4 точки съема в информационном регистре можно выбрать так, чтобы устройства шифрования и расшифрования совпадали.
Заполнение 8n-разрядного ключевого регистра можно формировать из t байт ключа при помощи самого устройства шифрования криптографически сложным способом и затем таким же способом периодически обновлять во время работы.
В режиме гаммирования заполнения 8m-разрядного информационного регистра можно формировать рекуррентным способом при помощи N-разрядного двоичного регистра, начальное состояние которого с целью скрытия его от окружающих вырабатывается самим устройством шифрования и зависит от ключа.
Claims (1)
- Устройство шифрования двоичной информации, содержащее ключевой регистр, блок многоразрядного функционального преобразования f, последовательно соединенные многоразрядный сумматор по модулю два и информационный регистр, первый многоразрядный выход которого подключен к первому входу многоразрядного сумматора по модулю два, отличающееся тем, что в нем ключевой регистр выполнен в виде 8 n-разрядного ключевого регистра, информационный регистр - в виде 8 m-разрядного информационного регистра, многоразрядный сумматор по модулю два - в виде 8-разрядного сумматора по модулю два, блок многоразрядного функциального преобразования - в виде блока 8-разрядного функционального преобразования, при этом в него введены первый, второй и третий 8-разрядные сумматоры и блок 8-разрядного функционального преобразования g, выход которого подключен к второму входу 8-разрядного сумматора по модулю два, при этом выход 8 n-разрядного ключевого регистра подключен к первому входу первого 8-разрядного сумматора, к второму входу которого подключен выход третьего 8-разрядного сумматора, к первому и второму входам которого подключены соответственно m-й и второй 8-разрядный выходы 8m-разрядного информационного регистра, r-й (3 ≅ r ≅ m - 1) 8-разрядный выход которого подключен к первому входу второго 8-разрядного сумматора, первый вход которого и выход подключены соответственно к выходу блока 8-разрядного функционального преобразователя f и входу блока 8-разрядного функционального преобразования g, выход первого 8-разрядного сумматора подключен к входу блока 8-разрядного функционального преобразования f.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007927 RU2024209C1 (ru) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Устройство шифрования двоичной информации "албер" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007927 RU2024209C1 (ru) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Устройство шифрования двоичной информации "албер" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024209C1 true RU2024209C1 (ru) | 1994-11-30 |
Family
ID=21588155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5007927 RU2024209C1 (ru) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Устройство шифрования двоичной информации "албер" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2024209C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999000930A1 (fr) * | 1997-11-28 | 1999-01-07 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'moskovskaya Goro | Procede de transformation cryptographique de blocs d'entree de donnees numeriques a l bits en blocs de sortie a l bits |
-
1991
- 1991-10-30 RU SU5007927 patent/RU2024209C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сяо Д., Керр Д. и С.Мэдник. Защита ЭВМ. М:Мир, 1982,с.137-162. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999000930A1 (fr) * | 1997-11-28 | 1999-01-07 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'moskovskaya Goro | Procede de transformation cryptographique de blocs d'entree de donnees numeriques a l bits en blocs de sortie a l bits |
| US7142673B1 (en) | 1997-11-28 | 2006-11-28 | Otkrytoye aktsionernoye obschestvo “Moskovskaya Gorodskaya Telefonnaya Set” | Method for the cryptographic conversion of L-bit input blocks of digital data into L-bit output blocks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101246490B1 (ko) | 갈루아 폐체 암호 시스템 | |
| Adams et al. | The structured design of cryptographically good S-boxes | |
| Massey | SAFER K-64: A byte-oriented block-ciphering algorithm | |
| Andem | A cryptanalysis of the tiny encryption algorithm | |
| KR100610367B1 (ko) | 정보 누출 공격을 방지하기 위한 갈로아 필드 상의 곱셈방법 및 장치, 역변환 장치 그리고 ａｅｓ 바이트 치환연산장치 | |
| KR100449594B1 (ko) | 보조 변환을 이용한 블럭 암호 장치 | |
| KR101143041B1 (ko) | 리볼빙 버퍼들을 이용한 스트림 암호 설계 방법 | |
| KR0148556B1 (ko) | 블럭치환용 비선형 동적 치환장치 및 그 방법 | |
| US20140055290A1 (en) | Methods and Apparatus in Alternate Finite Field Based Coders and Decoders | |
| Zhdanov et al. | Block symmetric cryptographic algorithm based on principles of variable block length and many-valued logic | |
| JP3180836B2 (ja) | 暗号通信装置 | |
| US20160112069A1 (en) | Methods and Apparatus in Alternate Finite Field Based Coders and Decoders | |
| JPH10240500A (ja) | 乱数生成装置及び方法、暗号化装置及び方法、復号装置及び方法、並びにストリーム暗号システム | |
| US6128386A (en) | Multiple number base encoder/decoder using a corresponding exclusive or function | |
| JP3012732B2 (ja) | ブロック暗号処理装置 | |
| US7103180B1 (en) | Method of implementing the data encryption standard with reduced computation | |
| RU2024209C1 (ru) | Устройство шифрования двоичной информации "албер" | |
| KR100350207B1 (ko) | 디지털 데이터의 엘-비트 입력 블록들을 엘-비트 출력비트들로 암호 변환하는 방법 | |
| JP3145720B2 (ja) | 非線形回路を用いた乱数発生回路 | |
| KR100308893B1 (ko) | 엘.에프.에스.알을 이용한 확장 알.씨.4 암호화 방법 | |
| RU2783406C1 (ru) | Способ генерации гаммы, используемый при поточном шифровании | |
| JPS5843743B2 (ja) | 暗号化方式 | |
| RU2140716C1 (ru) | Способ криптографического преобразования блоков цифровых данных | |
| JP2001308846A (ja) | ストリーム暗号 | |
| RU2007884C1 (ru) | Устройство шифрования двоичной информации "албер" |