UA133744U - Спосіб криптографічного перетворення інформації - Google Patents

Abstract

Спосіб криптографічного перетворення інформації, у якому інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування (permutation) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); підстановка (substitution) - за допомогою блоків підстановок (S-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ShiftRow) - за допомогою відповідних пристроїв, функціональні операції ковзного кодування (SlidCode) - за допомогою змішаних кодів Грея. Бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тримірних матриць (кубиків). Як S-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х-1 над розширеним кінцевим полем Галуа GF(28) та шляхом виконання афінного перетворення у=М(х-1+( над примітивним двійковим полем Галуа GF(2). Як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які обирають відповідно до значення циклового ключа. Функціональні операції підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 не фіксовані, а залежать від стану ключа. Ітеративну обробку примітивними криптографічними перетвореннями проводять у такій послідовності: підстановка (substitution), перемішування (permutation), функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ShiftRow), функціональні операції ковзного кодування (SlidCode).

Description

Запропонована корисна модель належить до галузі криптографічного захисту інформації і може бути використана в засобах шифрування у системах обробки інформації для розширення їх можливостей.

Відомий спосіб криптографічного перетворення (|1|, який грунтується на тому, що інформаційна послідовність подається у вигляді 64 бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перестановка (рептшайоп) - за допомогою блоків перестановок (Р-блоків); підстановка (5ИиБ5ійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 - за допомогою відповідних пристроїв. Ігеративна обробка полягає у багатократному виконанні однакових груп перетворень, що забезпечують необхідні умови стійкості криптографічного перетворення: розсіювання (за допомогою Р-блоків) та перемішування (за допомогою 5-блоків) інформаційних даних.

Недоліками цього способу є те, що для криптографічного перетворення інформації у якості

З-блоку виступає фіксована матриця підстановок, що не дає змогу гнучко змінювати параметри криптографічної обробки та динамічно керувати процесом перемішування інформаційних даних, а також те що для функціональної операції перемішування використовуються фіксовані значення параметрів зсуву.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є удосконалений спосіб криптографічного перетворення |2), який грунтується на тому, що інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування |(регтиїацйоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (блоків Регтиї3О); підстановка (зиБ5ійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПШАОм) - за допомогою відповідних пристроїв. При цьому бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тримірних матриць (кубиків) і які 5-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х" над розширеним кінцевим полем Галуа СЕ(25) та шляхом виконання афінного перетворення у - М. х" ж Д над примітивним двійковим полем Галуа СЕ(2). Як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які обирають

Зо відповідно до значення циклового ключа, функціональні операції циклічного зсуву не фіксовані, а залежать від стану ключа.

Недоліками найближчого аналога є те, що для криптографічного перетворення інформації як 5-блок виступає фіксована матриця підстановки, що не дає змогу гнучко змінювати параметри криптографічної обробки та динамічно керувати процесом підстановки інформаційних даних, крім того, параметри підстановки та параметри циклічного зсуву фіксовані.

В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб криптографічного перетворення інформації який, за рахунок використання чотирьох тривимірних криптографічних перетворень (підстановки, перемішування, циклічного зсуву і ковзного кодування), що дасть змогу гнучко змінювати параметри криптографічної обробки та динамічно керувати процесами підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 інформаційних даних у тривимірному просторі.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб криптографічного перетворення інформації, у якому інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування (регтшишайоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); підстановка (5йиБ5ійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПШАОм) - за допомогою відповідних пристроїв, функціональні операції ковзного кодування (БідСоде) - за допомогою змішаних кодів Грея, згідно з корисною моделлю, бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тримірних матриць (кубиків), як З-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х!" над розширеним кінцевим полем Галуа СКЕ(28) та шляхом виконання афінного перетворення у - М - х"-8 над примітивним двійковим полем Галуа

СЕ(2), при цьому як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які обирають відповідно до значення циклового ключа, функціональні операції підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 не фіксовані, а залежать від стану ключа, а ітеративну обробку примітивними криптографічними перетвореннями проводять у такій послідовності: підстановка (зиБзійшіоп), перемішування (реппшайкоп), функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПіЙКкОм/), бо функціональні операції ковзного кодування (51їйСоде).

Технічний результат, який може бути отриманий при здійснені корисної моделі полягає в отриманні можливості гнучко змінювати параметри криптографічної обробки інформаційних даних та динамічно керувати процесами підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2.

Спосіб криптографічного перетворення інформації реалізується тим, що інформаційну послідовність подають у вигляді 256 бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування (рептшайоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); підстановка (зИирбійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПШАОм) - за допомогою відповідних пристроїв; функціональні операції ковзного кодування (БідСоаде) - за допомогою змішаних кодів Грея. Як 5-блок виступає змінна матриця підстановок, яку будують отриманням мультиплікативно зворотного елемента х" над розширеним кінцевим полем Галуа СББ(23) та шляхом виконання афінного перетворення (1) над примітивним двійковим полем Галуа СЕ(2), при цьому як симетричну матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які обирають відповідно до значення циклового ключа, функціональні операції підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 не фіксовані, а залежать від стану ключа, і що ітеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями проводять у такій послідовності: підстановка (зир5ійшіоп), перемішування (регтшайоп), функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПІЙКОмМ), функціональні операції ковзного кодування (5ІїйСоде).

Цикловий ключ виробляють із ключа шифрування за допомогою алгоритму вироблення ключів. Довжина циклового ключа дорівнює довжині блоку. Циклові ключі генеруються із ключа шифрування за допомогою розширення ключа. Розширений ключ являє собою лінійний масив 4-х байтових слів. Тобто на кожній ітерації криптографічного перетворення використовується відповідна симетрична матриця М, яка за допомогою циклового 4 байтового ключа може обиратися із великої множини обернених матриць. Це надає змогу у процесі криптографічного перетворення гнучко змінювати матрицю перемішування та динамічно керувати процесом перемішування, підстановки, циклічного зсуву і ковзного кодування інформаційних даних.

В залежності від стану раундового ключа обирається параметр перемішування, підстановки, циклічного зсуву і ковзного кодування, шляхом складання за модулем 2 всіх байтів ключа, встановлення 1 в молодший розряд результату складання (для утворення непарного значення) і позбавлення від старшого розряду результату складання (залишається 7 з 8 значущих біт).

Остаточне значення визначає величину зсуву у поточному раунді.

Таким чином, за рахунок використання змінних обернених симетричних матриць і змінної (залежного від раундового ключа) функції підстановки вдається на кожній ітерації криптографічного перетворення інформації застосовувати як 5-блок динамічно змінювані матриці підстановок і різні величини ковзного кодування, що дає змогу гнучко змінювати параметри криптографічної обробки та динамічно керувати процесами підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 інформаційних даних у тривимірному просторі.

Джерела інформації: 1. ТІРБ РОВ 46-3" ЕЕРОЕВАЇ ІМЕОВМАТІОМ РВОСЕБ5ІМа ЗТАМОАНВНОБ РОВІ САТІОМ. рАТА ЕМСАМРТІОМ ЗТАМОАНВО (ОЕ5) 1999 ОКюоБбег 25, радез 26. пЕруЛлимли. емегуизрес.сот/МІЗТ/МІЗТ-РІРБ/домпіоайа. рир7зрес-РІРБ5 РОВ 46-3.0301 71. раї 2. Патент України на корисну модель Ме99696, МПК (с09С 11/00 (2015.01). Спосіб криптографічного перетворення інформації / Білецький А.Я., Навроцький Д.О.; заявник і патентовласник Національний авіаційний університет. - Мо и201404060; заявл. 16.04.2014; опубл. 25.06.2015, Бюл. Мо 12-5 с.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб криптографічного перетворення інформації, у якому інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування (регтшаїйоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-

   блоків); підстановка (зирзійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗпПШКОм) - за допомогою відповідних пристроїв, функціональні операції ковзного кодування (51ііїаСоде) - за допомогою змішаних кодів Грея, який відрізняється тим, що бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тримірних матриць (кубиків), як 5-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що

   60 будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х!" над розширеним кінцевим полем Галуа СЕ(28) та шляхом виконання афінного перетворення у-М.х"-8 над примітивним двійковим полем Галуа СЕ (2), при цьому як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які обирають відповідно до значення циклового ключа,

   функціональні операції підстановки, перемішування та циклічного зсуву і додавання за модулем 2 не фіксовані а залежать від стану ключа, а ітеративну обробку примітивними криптографічними перетвореннями проводять у такій послідовності: підстановка (зйирзійшіоп),

   перемішування (рептшиїаціоп), функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2

   (ЗпПійКоОми), функціональні операції ковзного кодування (5іїасСоае).