Выбор ключа раунда

Дата: 2025-04-30; Просмотры: 5

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Ключ раунда i получается из слов буфера ключа раунда W [Nb * i] до W [Nb * (i+1)].

Алгоритм шифрования

Алгоритм шифрования Rijndael состоит из

· начального сложения с ключом;

· Nr - 1 раундов;

заключительного раунда.

Замечание: расширенный ключ всегда получается из ключа шифрования и никогда не специфицируется непосредственно. Тем не менее, на выбор самого ключа шифрования ограничений не существует.

Преимущества алгоритма

Преимущества, относящиеся к аспектам реализации:

· Rijndael может выполняться быстрее, чем обычный блочный алгоритм шифрования. Выполнена оптимизация между размером таблицы и скоростью выполнения.

· Rijndael можно реализовать в смарт-карте в виде кода, используя небольшой RAM и имея небольшое число циклов. Выполнена оптимизация размера ROM и скорости выполнения.

· Преобразование раунда допускает параллельное выполнение, что является важным преимуществом для будущих процессоров и специализированной аппаратуры.

· Алгоритм шифрования не использует арифметические операции, поэтому тип архитектуры процессора не имеет значения.

Простота разработки:

· Алгоритм шифрования полностью "самоподдерживаемый". Он не использует других криптографических компонентов, S-box'ов, взятых из хорошо известных алгоритмов, битов, полученных из специальных таблиц, чисел типа p и тому подобных уловок.

· Алгоритм не основывает свою безопасность или часть ее на неясностях или плохо понимаемых итерациях арифметических операций.

· Компактная разработка алгоритма не дает возможности спрятать люки.

Переменная длина блока:

· Длины блоков от 192 до 256 бит позволяют создавать хэш-функции без коллизий, использующие Rijndael в качестве функции сжатия. Длина блока 128 бит сегодня считается для этой цели недостаточной.

Расширения:

· Разработка позволяет специфицировать варианты длины блока и длины ключа в диапазоне от 128 до 256 бит с шагов в 32 бита.

· Хотя число раундов Rijndael зафиксировано в данной спецификации, в случае возникновения проблем с безопасностью он может модифицироваться и иметь число раундов в качестве параметра.

Расширения

Различная длина блока и ключа шифрования

Обработка ключа поддерживает длину ключа, которая была бы кратна 4 байтам. Единственным параметром, который необходим для определения другой длины ключа, отличной от 128, 192 или 256 бит, является число раундов алгоритма.

Структура алгоритма допускает произвольную длину блока, кратную 4 байтам, с минимумом в 16 байтов. Добавление ключа и ByteSub и MixColumn преобразования не зависят от длины блока. Единственным преобразованием, которое зависит от длины блока, является ShiftRow. Для каждой длины блока должен быть определен специальный массив С₁, С₂, С₃.

Можно определить расширение Rijndael, которое также поддерживает длины блока и ключа между 128 и 256 битами с приращением в 32 бита. Число раундов определяется так:

Это расширяет правило для количества раундов для альтернативных длин блока и ключа.

Дополнительные значения С₁, С₂ и С₃ определены в следующей таблице 4.

Таблица 4

Величина сдвига в зависимости от длины блока

В последнем раунде операция перемешивания столбцов отсутствует, что делает всю последовательность операций симметричной.

Rijndael может использоваться в качестве итерационной хэш-функции. При этом Rijndael применяется в качестве функции раунда. Существует одна возможная реализация. Рекомендуется использовать длину блока и ключа, равной 256 битам.

Существует много способов, с помощью которых Rijndael можно использовать в качестве генератора псевдослучайных чисел. Рассмотрим один из них, в котором применяются длина блока и длина ключа 256 бит.

Существует три операции:

Reset:

· Ключ алгоритма шифрования и состояние устанавливаются в ноль.

Seeding (и reseeding):

· "Seed биты" выбираются таким образом, чтобы обеспечивать минимальную энтропию. Они дополняются нулями до тех пор, пока результирующая строка не будет иметь длину, кратную 256 битам.

· Вычисляется новый ключ шифрования шифрованием с помощью Rijndael блока битов seed, используя текущий ключ шифрования. Это выполняется рекурсивно до тех пор, пока все блоки seed не будут обработаны.

· Состояние изменяется путем применения Rijndael с новым ключом шифрования.

Генератор псевдослучайного числа:

Состояние изменяется путем применения Rijndael с новым ключом шифрования. Первые 128 бит состояния рассматриваются как псевдослучайное число. Данный шаг может быть повторен много раз

Таблица 5

Сравнительные характеристики алгоритмов ГОСТ 28147-89 и Rijndael.

В отличие от ГОСТа, размер шифруемого блока и размер ключа в алгоритме Rijndael могут изменяться, что допускается использованной в нем архитектурой "квадрат". Данное свойство позволяет варьировать стойкость и быстродействие алгоритма в зависимости от внешних требований к реализации в некоторых пределах, – однако, не очень широких, – число раундов, а вместе с ним и быстродействие, в двух крайних случаях различаются в 1.4 раза.