6.6. Рекомендации по использованию алгоритмов блочного шифрования

При практическом использовании блочных шифров, помимо чисто криптографических проблем, необходимо учитывать особенности конкретной системы криптографической защиты информации, ее функции и условия эксплуатации. Эти факторы определяют выбор режима шифрования и условий, в которых необходимо оценивать надежность построенной системы защиты.

Основными достоинствами режима простой замены являются простота реализации и тот факт, что изменения одного блока шифртекста вызывают изменения только в одном блоке открытого текста. К недостаткам этого режима, помимо упомянутыx выше, можно отнести также неустойчивость системы защиты перед модификацией сообщения, заключающуюся в перестановке блоков шифртекста. Такое нарушение целостности данных может оказаться незамеченным, поскольку при расшифровании каждого блока будет получен осмысленный результат. В особенности это замечание касается передачи формализованных сообщений.

Вследствие отмеченных недостатков блочные шифры редко используются в режиме простой замены для шифрования длинных сообщений. Режим простой замены применяется в основном в системах передачи ключей и в платежных системах, где сообщения состоят из небольшого числа блоков и, следовательно, вероятность шифрования двух одинаковых блоков открытого текста на одном ключе очень мала.

Для практического использования блочных шифров можно предложить модификацию режима простой замены, заключающуюся в замене части битов блоков открытого текста их порядковыми номерами в сообщении. Такой подход несколько снижает скорость передачи информации, поскольку часть блока перестает нести содержательную информации». Но, с другой стороны, при такой модификации одинаковые блоки открытого текста вследствие различия их порядковых номеров будут представлены различными блоками шифро­ванного текста.

К достоинствам режима гаммирования следует отнести решение проблемы повторений, возникающих при зашифровании одинаковых блоков сообщения, поскольку в режиме гаммирования одинаковые блоки открытого текста преобразуются в различные блоки шифртекста. Снимается также вопрос о способе дополнения последнего неполного блока дан­ных, так как лишние биты гаммы просто отбрасываются. Перестановка блоков шифртекста также будет обнаружена при расшифровании. Свойство нераспространения ошибок явля­ется более выраженным: искажение при передаче одного бита блока приводит при расшифровании в режиме простой заме­ны к искажению всего блока, а в режиме гаммирования - к искажению всего лишь одного бита.

Однако оборотная сторона эффекта нераспространения искажений состоит в том, что появляется возможность целенаправленной модификации шифртекста и открытого текста с точностью до конкретного разряда. Кроме того, необходимо обеспечить уникальность гаммы, что требует для всех сообщений уникальных синхропосылок (иначе возможны повторения используемой гаммы).

Чаще блочные шифры используются в режиме шифрования с обратной связью, когда очередной блок шифртекста зависит не только от ключа, но и от предшествующих блоков шифртекста. Гаммирование с обратной связью устойчиво к перестановкам блоков шифрованного текста и к целенаправленным модификациям шифртекста. В таких системах отсутствует проблема последнего неполного блока данных и одновременно снимается острота проблемы обеспечения уникальности синхропосылки.

Контрольные вопросы

1. Каковы с точки зрения криптографии преимущества и недостатки перехода к шифрованию сообщений в алфавитах большой мощности?

2. Как реализуется предложенный К.Шенноном принцип "перемешивания" при практической реализации алгоритмов блочного шифрования?

3. Каковы основные недостатки алгоритма DES и пути их устранения?

4. Как связан "парадокс дней рождений" с криптографическими качествами блочных шифров в режиме простой замены

5. В каких случаях можно рекомендовать использовать блочный шифр в режиме простой замены?

6. От каких потенциальных слабостей позволяет избавиться использование блочных шифров в режимах шифрования с обратной связью?