UA140086U - Спосіб криптографічного перетворення інформації - Google Patents

Abstract

Спосіб криптографічного перетворення інформації полягає в тому, що інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ShiftRow) - за допомогою відповідних пристроїв, підстановка (substitution) - за допомогою блоків підстановок (S-блоків); перемішування (permutation) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); функціональні операції ковзного кодування (SlidCode) за допомогою змішаних кодів Грея. Бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тривимірних матриць (кубиків) і 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=ММх-1++ над примітивним двійковим нулем Галуа GF(2). У матриці М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які вибирають відповідно до значення циклового ключа, і функціональні операції підстановка, перемішування та ковзного кодування не фіксовані, а залежать від стану ключа, і ітеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями відбувається у такій послідовності: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ShiftRow), перемішування (permutation), підстановка (substitution), функціональні операції ковзного кодування (SlidCode).

Description

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 (рептиіайоп) - за допомогою блоків перестановок (Р-блоків); підстановка (зиБ5ійшіоп) за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 за допомогою відповідних пристроїв. Ітеративна 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 як 5- блок 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 до запропонованого технічним рішенням, вибраним як найближчий аналог, є удосконалений спосіб криптографічного перетворення |2І|, який грунтується на тому, що інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: перемішування (рептиїайоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (блоків Рептиї3З0О); підстановка (зИиБ5ійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗпПіШНОмМм) - за допомогою відповідних пристроїв. При цьому бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тривимірних матриць (кубиків) і як 5-блок формують змінну гриви мірну матрицю підстановок, і будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х" над розширеним кінцевим полем Галуа СЕ(29) та шляхом виконання афінного перетворення у-М.х"В над примітивним двійковим полем Галуа СЕ(2), при цьому як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які

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

Недоліками способу-аналогу 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, і те, що для криптографічного перетворення інформації параметри підстановки фіксовані, і те, що для криптографічного перетворення інформації 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) дасть змогу гнучко змінювати параметри криптографічної обробки та динамічно керувати процесом підстановка, перемішування та ковзного кодування інформаційних даних у тривимірному просторі, і функціональні операції підстановка, перемішування та ковзного кодування не фіксовані, а залежать від стану ключа, і ітеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями відбувається у такій послідовності: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (5ПІйНоОм), перемішування (регтиїайоп), підстановка (5йБ5ІйШшіоп), функціональні операції ковзного кодування (51ІіаСоавє).

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб криптографічного перетворення інформації, який полягає в тому, що інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПІЙНОмМ) - за допомогою відповідних пристроїв, підстановка (5!йр5ійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); перемішування (рептиїайоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); функціональні операції ковзного кодування (5іі4Соде) за допомогою змішаних кодів Грея. Бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тривимірних матриць (кубиків) і як 5-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що 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 нулем Галуа

С(2). У матриці М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які вибирають відповідно до значення циклового ключа, і що функціональні операції 60 підстановка, перемішування та ковзного кодування не фіксовані, а залежать від стану ключа, і ітгеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями відбувається у такій послідовності: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗпПіЙНОм), перемішування (рептиїаййоп), підстановка (5!ц051йїШіоп), функціональні операції ковзного кодування (51їаСоаве).

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в отриманні можливості гнучко змінювати параметри криптографічної обробки інформаційних даних та динамічно керувати процесом підстановка, перемішування та ковзного кодування.

Спосіб криптографічного перетворення інформації реалізується тим, що інформаційну послідовність подають у вигляді 256 бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (5ПІШНОМм) - за допомогою відповідних пристроїв, підстановка (вибвійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); перемішування (рептшиайоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); 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 СЕ(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 вибирають відповідно до значення циклового ключа, і функціональні операції підстановка, перемішування та ковзного кодування не фіксовані, а залежать від стану ключа, і ітеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями відбувається у такій послідовності: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (З5пПШНОм), перемішування (рептшаїйоп), підстановка (5!йрзійшіоп), функціональні операції ковзного кодування (51ІіаСоавє).

Цикловий ключ виробляють із ключа шифрування за допомогою алгоритму вироблення ключів. Довжина циклового ключа дорівнює довжині блока. Циклові ключі генеруються із ключа шифрування за допомогою розширення ключа. Розширений ключ являє собою лінійний масив 4-байтових слів. Тобто на кожній ітерації криптографічного перетворення використовується відповідна симетрична матриця М, яка за допомогою циклового 4-байтового ключа може вибиратися із великої множини обернених матриць. Це надає змогу у процесі криптографічного

Зо перетворення гнучко змінювати матрицю перемішування та динамічно керувати процесом перемішування, підстановки, циклічного зсуву і ковзного кодування інформаційних даних.

В залежності від стану раундового ключа вибирається 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 процесом підстановка, перемішування та ковзного кодування інформаційних даних у тривимірному просторі.

Джерела інформації: 1. "РІР5 РОВ 46-3" РГЕОЕВАЇ ІМЕОВМАТІОМ РАВОСЕББІМИ ЗТАМОАНВОЗ РОВІ ІСАТІОМ. рАТА ЕМСАМРТІОМ ЗТАМОАНВО (ОЕ5) 1999 ОКіобег 25, радез 26. пЕрулимли емегузрес.сот/МІЗТ7МІЗТ-РІРБ/домпіоайа. рир?"зрес-БІР5 РОВ 46-3.030171. раї. 2. Патент України на корисну модель Мо 99696, МПК Сс09С 1/00 (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, який полягає в тому, що інформаційну послідовність подають у вигляді бітних блоків, які підлягають ітеративній обробці примітивними криптографічними перетвореннями: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗПШНОмМ) - за допомогою відповідних пристроїв, підстановка (5!Ирвійшіоп) - за допомогою блоків підстановок (5-блоків); перемішування (регтиїаййоп) - за допомогою блоків перемішування кубиків (Р-блоків); функціональні операції ковзного кодування (5іійСоде) за бо допомогою змішаних кодів Грея, який відрізняється тим, що бітні блоки інформаційної послідовності подають у вигляді тривимірних матриць (кубиків) і як 5-блок формують змінну тривимірну матрицю підстановок, що будується отриманням мультиплікативно зворотного елемента х" над розширеним кінцевим полем Галуа СЕ(29) та шляхом виконання афінного перетворення у-М.х"--8 над примітивним двійковим нолем Галуа С(2), при цьому як матрицю М афінного перетворення використовують змінні обернені симетричні матриці, які вибирають відповідно до значення циклового ключа, і функціональні операції підстановка, перемішування та ковзного кодування не фіксовані, а залежать від стану ключа, і ітеративна обробка примітивними криптографічними перетвореннями відбувається у такій послідовності: функціональні операції циклічного зсуву і додавання за модулем 2 (ЗпПІйНоОм), перемішування

   (рептиїайоп), підстановка (5!йБ5ійшіоп), функціональні операції ковзного кодування (51іаСоавє).