رمز قالبی

نوشته شده توسط:کیوان فیض مرندی در سایه روشن » رمزگشایی | ۰۳ فروردین ۱۳۹۴ - ۱۴:۵۱ | ۲ دیدگاه

از ویکی‌پدیا، دانشنامه آزاد

رمز قالبی نوعی رمز کلید متقارن است که در آن ابتدا بیت‎های متن اصلی به بلوک‎هایی مجزا تقسیم‎بندی می‎شود، سپس الگوریتم رمزگذاری روی هر بلوک اعمال می‎گردد. طبق تعریف ریاضی، رمز قالبی تابعی است که n بیت متن اصلی را تحت کنترل کلید K، به n بیت متن رمزشده تبدیل می‎کند و نیز n بیت متـن رمزشده را تحت کنترل کلیـد K، به n بیت متـن اصلی تبدیل می‎کند . قالب‎های متن اصلی و متن رمزشده تعداد بیت یکسانی دارند. اندازه قالب را با n یا b نمایش می‎دهند، که همان تعداد بیت‎های آن قالب است.

تابع رمزنگاری برای قالب‎های n بیتی متن رمزشده، و قالب‎های n بیتی متن اصلی همراه با کلید ثابت(k)، یک تابع یک به یک و پوشا است. یعنی اگر تابع رمزگذاری(E) را تحت کنترل کلید (k) به یک قالب از متن اصلی(M) اعمال کنیم، یک قالب از متن رمزشده(c) بدست می‎آید. حال اگر تابع رمزگشایی(D) را تحت کنترل همان کلید(k) به این قالب متن رمز شده(c) اعمال کنیم، متن اصلی(M) دوباره بازیابی می‎شود:

 

 E(D(M)) = M.

همچنین اگر تابع رمزگشایی(D) را تحت کنترل کلید (k) به یک قالب از متن رمزشده(C) اعمال کنیم، یک قالب از متن اصلی(M) بدست می‎آید. حال اگر تابع رمزگذاری(E) را تحت کنترل همان کلید(k) به این قالب متن اصلی(M) اعمال کنیم، متن رمزشده(C) دوباره بازیابی می‎شود:

 

D(E(C))  =  C .[1]

ساختارهای مختلف رمزهای بلوکی

رمزهای بلوکی، دو ساختار کلی دارند:

ساختار مبتنی بر شبکه فیستل: مانند رمز DES.

 

ساختار مبتنی بر شبکه جابجایی- جانشینی: مانند رمز AES.

البته همه رمزهای بلوکی لزوماً از این دو ساختار تبعیت نمی‎کنند، بلکه رمزهای بلوکی دیگری نیز هستند که ساختارهای منحصر بفردی دارند؛ مانند الگوریتم رمز Keeloq که رمز بلوکی مبتنی بر ساختار NLFSR (شیفت‎رحیسترهای غیرخطی) است. [۲]

 

ساختار مبتنی بر شبکه جابجایی - جانشینی

این ساختار از دو اصل در هم پیچیدگی و انتشار شانون تبعیت می‎کند . با استفاده از در هم پیچیدگی، رابطه بین بیت‎های کلید و بیت‎های متن رمزشده، غیرخطی و پیچیده می‎گردد. با استفاده از انتشار، افزونگی موجود در متن اصلی پس از رمزکردن در متن رمز شده پخش می‎شود.

در این ساختار از شبکه های جابجایی- جانشینی بصورت متوالی در چند دور استفاده می‎گردد. در هر دور، بیت‎های کلید دور با بیت‎های متن اصلی XOR می‎شود. همچنین S_BOXها بیت‎های یک بلوک از متن اصلی را با بیت‎های دیگر جایگزین کرده P_BOXها بیت‎های خروجی از S_BOXهای یک دور را با یکدیگر جابجا می کنند. درواقع درهم‎پیچیدگی توسط S_BOX و انتشار توسط P_BOX انجام می‎گیرد. در دور آخر جابجایی بیتی صورت نمی‎گیرد.نحوه رمزگشایی نیز ماندد رمزگذاری است با این تفاوت که در رمزگشایی نحوه اعمال زیرکلید برعکس رمزگذاری است.

اگر یک بیت از متن اصلی تغییر کند، بواسطه S_BOXها چندین بیت از خروجی تغییر خواهد نمود. سپس این تغییرات توسط P_BOXها در S_BOXهای بعدی منتشر خواهد شد. در یک سیستم رمز بلوکی خوب، P_BOXها بیت‎های مربوط به خروجی یک S_BOX را بطور کامل در S_BOXهای بعدی پراکنده می‎سازد. بدین ترتیب با تغییر یک بیت از متن اصلی، احتمال این که یک بیت خاص از متن رمزشده تغییر کند، 0.5 است. به این خاصیت، خاصیت بهمنی می‎گویند.

از رمزهای بلوکی معروف مبتنی بر شبکه شبکه جابجایی- جانشینی می‎توان رمزهای زیر را نام برد:

AES، ABC، 3way، Akelarre ، Anubis، ARIA، BaseKing، BEAR and LION، CRYPTON

 

ساختار مبتنی بر شبکه فیستل

در این ساختار برای رمزگذاری، ابتدا متن اصلی به دو قسمت تقسیم می‎شود. سپس بر روی قسمت سمت راست ساختار، با استفاده از تابع F عملیات رمزگذاری صورت گرفته، خروجی تابع F (یا به نحوی تغییر یافته آن) با قسمت سمت راست XOR می‎شود. سپس برای دور بعدی مکان دو قسمت سمت راست و چپ با یکدیگر جابجا می‎شوند:

 

R_(i+1) = L_i ⊕ F(R_i,K_i)

L_(i+1) = R_i

 

نحوة رمزگشایی نیز مانند نحوة رمزگذاری است با این تفاوت که در رمزگشایی نحوه اعمال زیرکلید، برعکس حالت رمزگذاری است. در این ساختار برای رمزگشایی نیز مانند حالت رمزگذاری ابتدا متن رمزشده به دو قسمت تقسیم می‎شود، سپس بر روی قسمت سمت راست ساختار با استفاده از تابع F، عملیات رمزگشایی صورت گرفته، خروجی تابع F (یـا بـه نحوی تغییر یافته آن) بـا قسمت سمت راست XOR می‎شود. سپس برای دور بعدی مکان دو قسمت سمت راست و چپ با یکدیگر جابجا می‎شود:

 

R_i = L_(i+1)

L_i = R_(i+1) ⊕ F(L_(i+1),K_i)

تفاوت این ساختار بــا ساختار مبتنی بــر شبکه جابجایی- جانشینی این است که، تابع F در این ساختار لزوماً معکوس پذیر نیست. همچنین این ساختار برای رمزگذاری و یا رمزگشایی به دو قسمت تقسیم شده است، در حالی که در ساختار جابجایی- جانشینی برای رمزگذاری و یا رمزگشایی نیازی به تقسیم‎بندی متن اصلی نیست.

 

از رمزهای بلوکی معروف مبتنی بر شبکه فیستل می‎توان رمزهای زیر را نام برد:

 

DES،Blowfish ،Camellia , CAST-128 ،FEAL ،ICE، KASUMI ،LOKI97 ، Lucifer ، MARS، MAGENTA، MISTY1، RC5، TEA، Triple DES، Twofish.

 

حالات مختلف کاری رمزهای بلوکی

برای استفاده از رمزهای بلوکی، بسته به نوع نیاز از حالات مختلفی استفاده می¬کنیم. هر حالت مزایا و معایب خود را دارد. هیچ حالتی را نمی‎توان یافت که کلیه مزایا را داشته باشد، و هیچ مشکلی نداشته باشد. بر این اساس، با توجه به نوع نیاز و نیز محدودیت‎هایی چون سرعت، حافظه، تعداد بیت‎های متن اصلی، اندازة برد سخت‎افزاری و یا میزان هزینة مورد نیاز برای عمل رمزنگاری و یا رمزگشایی و ...، از حالت بهینه استفاده می‎کنیم[6].

 

بر طبق استاندارد NIST، رمزهای قالبی از لحاظ کاربردی 3 حالت دارند:

رمزهای قالبی مورد استفاده برای محرمانگی: که 6 حالت دارد.

فهرست داده الکترونیکی.

زنجیره بلوک-رمز.

فیدبک رمز.

فیدبک خروجی.

شمارنده.

 

رمز پیچشی با تنظیم افزونگی متن رمزشده.

رمزهای بلوکی مورد استفاده برای اعتبار پیام: که شامل یک حالت است.

رمز مبتنی بر کد اعتبار پیام.

 

رمزهای بلوکی مورد استفاده برای اعتبار پیام و محرمانگی: که 2 حالت دارد.

 

شمارنده با حالات زنجیره بلوک_رمز- کد اعتبار پیام.

 

حالت گالوا/ شمارنده.

حالات «زنجیرة بلوک رمز»، «فیدبک خروجی»، و «فیدبک رمز» علاوه بر متن اصلی و کلید رمز، به یک بردار مقدار اولیه نیز بعنوان ورودی نیاز دارند. این بردار مقدار اولیه برای هر حالت اجرایی از عملیات رمزنگاری و رمزگشایی، بعنوان اولین بلوک ورودی به تابع رمز استفاده می‎شوند. لزومی ندارد بردار مقدار اولیه را مخفی نگه داریم، اما این بردار در حالت کلی، نباید از طریق خود الگوریتم رمزنگاری و یا رمزگشایی، قابل تعیین و یا قابل پیشگویی باشد. البته در حالت «فیدبک خروجی» چنانچه بردار مقدار اولیه غیرقابل پیشگویی باشد، در امنیت سیستم رمز، مشکلی بوجود نمی‎آید. بنابراین برای هر قسمت از متن رمزشدة ارسالی، باید بردار مقدار اولیه یا اطلاعاتی که برای محاسبة آن مورد نیاز است، در دسترس باشد؛ زیرا ما برای هر قسمت از متن رمزشدة ارسالی برای ایجاد محرمانگی، به یک بردار مقدار اولیه یکتا نیاز داریم. برای کلیه حالات، بلوک‎ها یا بندهای متن اصلی به بلوک‎ها یا بندهای متن رمز شده متناظر، با طول بیتی یکسان تبدیل می‎شوند.

 

منابع

↑A. Menezes, P. van Oorschot and S. Vanstone, “Handbook of Applied Cryptography”, 1997,PP 191-282. http://www.cacr.math.uwaterloo.ca/hac

↑sidechannelattack

  • Piper

    Piper

    • ۱۳۹۶/۰۶/۱۴ - ۱۷:۱۶:۲۲

    Aw, this was a very nice post. Taking a few minutes and actual effort to create a very good article… but what
    can I say… I hesitate a lot and never seem to get anything done.

  • Kassandra

    Kassandra

    • ۱۳۹۶/۰۶/۱۶ - ۱۷:۴۰:۲۶

    This article offers clear idea for the new visitors of blogging,
    that really how to do running a blog.

موضوعات
دانلود جدید ترین فیلم های ایرانی
دانلود گشت ارشاد ۲
دانلود گشت ارشاد ۲
دانلود فیلم سلام بمبئی
دانلود فیلم سلام بمبئی
دانلود فیلم خوب بد جلف
دانلود فیلم خوب بد جلف
دانلود فیلم لاک قرمز
دانلود فیلم لاک قرمز
لیست دانلود
آخرین مطالب
متن خبری

لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد.

ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید
با ما در شبکه های اجتماعی همراه باشید:

© تمامی حقوق برای کانی وب محفوظ است.

قدرت گرفته از کانی وب