Режим сцепления блоков шифротекста
Понимание комбинирования элементов шифра при построении конечной реализации шифра.
Режим кодовой книги.
Наиболее очевидное решение задачи закрытия сообщений, состоящих из нескольких блоков, заключается в независимом шифровании каждого блока на одном и том же ключе. Данная классическая схема блочного шифрования (рис. 3.2) известна под названием режима электронной кодовой книги- ЕСВ (Electronic Code Book). В ГОСТ 28147-89 данный режим назван режимом простой замены.
Рис. 3.2. Шифрование в режиме ЕСВ: а - зашифрование; б – расшифрование
Режим имеет 3 существенных недостатка. Так как блоки шифруются независимо друг от друга, при зашифровании двух или более одинаковых блоков получаются одинаковые блоки шифротекста, и наоборот. Данное свойство режима ЕСВ позволяет противнику делать выводы о тождественности тех блоков открытого текста, которым соответствуют одинаковые блоки шифротекста. В тех случаях, когда длина исходного сообщения не кратна n, возникает проблема дополнения последнего блока до нужного размера. Дополнение последнего неполного блока некоей фиксированной комбинацией битов в некоторых случаях может позволить противнику методом перебора определить этот неполный блок. И наконец, данный режим нечувствителен к выпадению или вставке целого числа блоков шифротекста.
Отмеченные недостатки ограничивают область использования режима ЕСВ только шифрованием ключевой информации, объем которой обычно кратен n, при этом качественные ключи не могут содержать повторяющихся блоков. Применение режима ЕСВ оправдано также в базах данных, когда требуется произвольный доступ для чтения/записи к различным полям.
Все остальные режимы реализуют комбинированные схемы шифрования (см. разд. 1.4) и обеспечивают зависимость каждого блока шифротекста не только от соответствующего блока открытого текста, но и от его номера.
На рис. 3.3. показана схема шифрования в режиме сцепления блоков шифротекста - СВС (Ciphertext Block Chaining).
Уравнения зашифрования и расшифрования в режиме СВС имеют вид: где секретность n-разрядного блока синхропосылки не является обязательной. Отличительными особенностями режима СВС являются зависимость при зашифровании n-го блока шифротекста от всех предшествующих блоков открытого текста и зависимость при расшифровании каждого блока открытого текста только от двух блоков с,_, и с, шифротекста. Первое свойство делает пригодным использование режима для решения задач контроля целостности информации. Второе свойство делает режим самосинхронизирующимся: одиночная ошибка при передаче (ошибка при передаче одного блока) может привести к неправильному расшифрованию только двух блоков. Как будет видно в дальнейшем, этот режим используется и в криптосистемах с открытым ключом в том случае, если размер шифруемого сообщения больше, чем размер блока.