Введение в современную криптографию



Pdf көрінісі
бет182/249
Дата14.06.2023
өлшемі6.4 Mb.
#475029
1   ...   178   179   180   181   182   183   184   185   ...   249
Криптография Катц

Структура AES. В этом разделе мы представляем высокоуровневую струк-
туру Рийндаель/AES. (Говоря техническим языком, Рийндаель и AES - это не 
одно и то же, но различия несущественны для нашего обсуждения здесь). Как 
и в случае DES, мы не представляем полную спецификацию и наше описание 
не следует использовать в качестве основы для реализации. Наша цель состоит 
в том, чтобы дать только общее представление о том, как работает алгоритм.
Блочный шифр AES имеет длину блока 128 бит и может использовать 128, 
192 и 256-битные ключи. Длина ключа влияет на список ключей (то есть, на 
вспомогательный ключ, который используется в каждом раунде), а также ко-
личество раундов, но не влияет на структуру высокого уровня каждого раунда.
В отличие от DES, который использует структуру Фейстеля, AES, по суще-
ству, является сетью замены-перестановки. Во время вычисления алгоритма 
AES массив байтов 4 на 4, называемый состоянием, модифицируется в серии 
раундов. Изначально состояние устанавливается равным входу в шифр (обра-
тите внимание, что вход составляет 128 битов, которые равны точно 16 байтам). 


246
Затем к состоянию применяются следующие операции в серии четырех этапов 
во время каждого раунда:
Этап 1 – Добавить ключ раунда: В каждом раунде AES, 128-битный вспомо-
гательный ключ получается из главного ключа, и интерпретируется как массив 
байтов 4 на 4. Массив состояния обновляется посредством операции исключа-
ющего ИЛИ с помощью этого вспомогательного ключа.
Этап 2 – Вспомогательные байты: На этом этапе каждый байт массива со-
стояния заменяется другим байтом в соответствии с единой фиксированной 
таблицей перекодировки S. Эта таблица замены (или S-блок) является взаимно-
однозначным соответствием по {0, 1}8.
Этап 3 – Сдвиг строк: На этом этапе байты в каждой строке массива сдвигают-
ся влево следующим образом: первая строка массива остается нетронутой, вторая 
строка сдвигается на одну позицию влево, третья строка сдвигается на две позиции 
влево и четвертая строка сдвигается на три позиции влево. Все сдвиги - цикличе-
ские, например, во второй строке первый байт становится четвертым байтом.
Этап 4 – Перемешивание столбцов: На этом этапе применяется обратимое 
преобразование к четырем байтам в каждом столбце. (С технической точки 
зрения это линейное преобразование, т. е. матричное умножение над соответ-
ствующим полем). Это преобразование обладает таким свойством, что если два 
входа отличаются в b > 0 байтах, то применение преобразования дает два вы-
хода, отличающихся, как минимум, в 5 − b байтах.
В конечном раунде Перемешивание столбцов заменяется Добавить ключ ра-
унда. Это препятствует оппоненту просто инвертировать последние три этапа, 
которые не зависят от ключа.
Рассматривая вместе этапы 3 и 4 в качестве этапа «смешивания», мы видим, 
что каждый раунд AES имеет структуру сети замены-перестановки: вспомо-
гательный ключ раунда сначала обрабатывается исключающим ИЛИ вместе с 
входом в текущий раунд; далее небольшая обратимая функция применяется к 
«порциям данных» результирующего значения; наконец, биты результата сме-
шиваются, чтобы получить диффузию (преобразование открытого текста для 
нарушения его статистической структуры). Единственная разница состоит в 
том, что в отличие от нашего предыдущего описания сетей замены-переста-
новки, в данном случае этап смешивания не состоит из простой перетасовки 
битов, а вместо этого проводится перестановка плюс обратимое линейное пре-
образование. (Немного упрощая дело и рассматривая тривиальный 3-битный 
пример, перетасовывая биты x = x1»x2»x3 можно, например, отобразить x к xr 
= x2»x1»x3. Обратимое линейное преобразование можно отобразить x к x1 ⊕ 
x2»x2 ⊕ x3»x1 ⊕ x2 ⊕ x3.)


247
Количество раундов зависит от длины ключа. Десять раундов используется 
для 128-битного ключа, 12 раундов для 192-битного ключа и 14 раундов для 
256-битного ключа.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   178   179   180   181   182   183   184   185   ...   249




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет