Методи і засоби блокового шифрування підвищеної стійкості на основі арифметичних операцій за модулем

Abstract

Дисертація присвячена розробці методів симетричного блокового шифрування підвищеної стійкості для захисту інформації в комп`ютерних системах. На основі проведеного аналізу існуючих підходів, щодо розробки методів та режимів блокового шифрування, методів симетричного блокового шифрування на основі арифметичних операцій за модулем розроблені методи шифрування підвищеної криптографічної стійкості на основі арифметичних операцій за модулем, в яких модуль використовується як один з складників секретного ключа. Запропоновано методи симетричного блокового шифрування на основі арифметичних операцій за модулем, які передбачають використання комбінованого розгортання ключів і псевдовипадкове зав’язування блоків даних, а також засоби, що реалізують ці методи в комп’ютерних системах. Тестування програмних засобів симетричного блокового шифрування дозволило підтвердити практичну стійкість запропонованих методів шифрування, а також показало збільшення швидкості шифрування порівняно з відомими засобами симетричного блокового шифрування на основі арифметичних операцій.

Диссертационная работа посвящена разработке методов симметричного блочного шифрования повышенной стойкости для защиты информации в компьютерных системах. Усовершенствован метод симметричного блочного шифрования на основе арифметических операций за модулем, который за счет использования модуля как одной из составляющих секретного ключа обеспечивает стойкость к дифференциальному криптографическому анализу на основе мультипликативных дифференциалов. Разработаны методы развертывания ключей, которые в отличие от существующих, обеспечивают не только шифрование блоков данных на разных ключах, что повышает криптографическую стойкость блочного шифрования, а также позволяют распараллелить вычисление, что повышает скорость шифрования данных. Разработаны методы блочного шифрования на основе завязывания блоков данных, которые в отличие от существующих, выполняют псевдослучайное завязывание блоков открытого (зашифрованного или открытого и зашифрованного) текстов. Это позволяет повысить стойкость блочного шифрования до известных криптографических атак и методов криптографического анализа и неограниченно распространять ошибки на блоки открытого текста. Последнее свойство предотвращает подмену блока зашифрованного текста во время передачи данных через незащищенные каналы связи. Практическая реализация ускоренного шифрование на основе предложенных методов блочного шифрование требует наличия быстрых процедур формирования пар взаимно простых чисел и вычисления обратно мультипликативных элементов. Для выполнения этого требования предложенная методика формирования взаимно простых чисел и вычисления обратно мультипликативных элементов.

The dissertation is devoted to the development of symmetric cipher methods of the increased security for the protection within computer systems. On the basis of the conducted analysis of existent approaches, in relation to development of methods and modes of the block ciphering, methods of the symmetric block ciphering on the basis of arithmetic operations after the module are development the methods of ciphering for increased cryptographic security based on the arithmetic operations after the module, in that the module is used as one of components of the secret key, and that envisage the driven block chaining, and combined development of the keys. These methods are implemented as software and hardware means for ciphering within computer systems. Testing of the software means of symmetric block encryption allows to prove the practical durability of the proposed methods, and it also shows increasing of encryption speed comparatively with means of symmetric block encryption based on arithmetic operations.