Блочный шифр — разновидность симметричного шифра, оперирующего группами бит фиксированной длины — блоками, характерный размер которых меняется в пределах 64 — 256 бит. Если исходный текст (или его остаток) меньше размера блока, перед шифрованием его дополняют. Фактически, блочный шифр представляет собой подстановку на алфавите блоков, которая, как следствие, может быть моно- или полиалфавитной.

В отличие от шифроблокнота, где длина ключа равна длине сообщения, блочный шифр способен зашифровать одним ключом одно или несколько сообщений, суммарной длиной больше, чем длина ключа. Передача малого по сравнению с сообщением ключа по зашифрованному каналу — задача значительно более простая и быстрая, чем передача самого сообщения или ключа такой же длины, что делает возможным его повседневное использование. Однако, при этом шифр перестает быть невзламываемым.

От поточных шифров работа блочного отличается обработкой бит группами, а не потоком. При этом блочные шифры надёжней, но медленнее поточных.

Симметричные системы обладают преимуществом над асимметричными в скорости шифрования.

К достоинствам блочных шифров относят сходство процедур шифрования и расшифрования, которые, как правило, отличаются лишь порядком действий. Это упрощает создание устройств шифрования, так как позволяет использовать одни и те же блоки в цепях шифрования и расшифрования. Гибкость блочных шифров позволяет использовать их для построения других криптографических примитивов: генератора псевдослучайной последовательности, поточного шифра, имитовставки и криптографических хэшей.

Таким образом, в алгоритмах симметричного шифрования часто используются операции сложения по модулю 2, сложения по модулю 2¹⁶ или 2³², циклического сдвига, замены и перестановки.

Эти операции циклически повторяются в алгоритме N раз, образуя так называемые раунды или шаги. Исходными данными для каждого раунда являются выход предыдущего раунда и ключ, который получен по определенному алгоритму из общего ключа шифрования K. Ключ раунда называется подключом К_i.

Шифры, построенные на SP-сетях (сети замены-перестановки) основаны на обратимых преобразованиях с открытым текстом. При их разработке криптограф должен следить за тем, чтобы каждая из производимых операций была и криптографически надёжна, и обратима при знании ключа. К сожалению, физическая реализация действительно произвольного блока замен для входа в 128 бит потребовала бы 2¹²⁸ внутренних соединений, либо словаря из 2¹²⁸ 128-битовых значений, если реализовывать программным способом, что технологически невозможно

«ячейка Фейстеля» по методу построения уже обеспечивает обратимость операции шифрования легальным пользователем при знании ключа. Криптографу при разработке функции шифрования остаётся сосредоточиться на надёжности конструкции.

Идея Фейстеля состояла в том, чтобы комбинировать S- и P- блоки, позволяя на практике получить большой блок нелинейных преобразований (то есть один большой S-блок), При достаточном числе «слоёв» SP-сеть начинает обладать свойствами хорошего S-блока (сложность криптографическо- го анализа и выявления структуры), при этом оставаясь технологически простой в реализации.

Таким образом, ячейка Фейстеля гарантирует корректность работы блочного шифра вне зависимости от сложности функции Фейстеля F(R_k, K_k).

Комментарии