Содержание имитовставки должно зависеть

Содержание имитовставки должно зависеть

Имитозащита — защита системы шифровальной связи или другой криптосистемы от навязывания ложных данных. Реализуется с помощью добавления к сообщению дополнительного кода,имитовставки, MAC, зависящей от содержания сообщения и секретного элемента, известного только отправителю и получателю (ключа). Закладка избыточности позволяет обнаружить внесённые в сообщение несанкционированные изменения.

Имитовста́вка (MAC, англ. message authentication code — код аутентичности сообщения) — средство обеспечения имитозащиты в протоколах аутентификации сообщений с доверяющими друг другу участниками — специальный набор символов, который добавляется к сообщению и предназначен для обеспечения его целостности и аутентификации источника данных.

MAC обычно применяется для обеспечения целостности и защиты от фальсификации передаваемой информации.

Этот режим не является в общепринятом смысле режимом шифрования. При работе в режиме выработки имитовставки создается некоторый дополнительный блок, зависящий от всего текста и ключевых данных. Данный блок используется для проверки того, что в шифротекст случайно или преднамеренно не были внесены искажения. Это особенно важно для шифрования в режиме гаммирования, где злоумышленник может изменить конкретные биты, даже не зная ключа; однако и при работе в других режимах вероятные искажения нельзя обнаружить, если в передаваемых данных нет избыточной информации.

Имитовставка вырабатывается для M ≥ 2 блоков открытого текста по 64 бит. Алгоритм следующий:

1. Блок открытых данных записывается в регистры N1 и N2, после чего подвергается преобразованию, соответствующему первым 16 циклам шифрования в режиме простой замены

2. К полученному результату побитово по модулю 2 прибавляется следующий блок открытых данных. Последний блок при необходимости дополняется нулями. Сумма также шифруется в соответствии с пунктом 1.

3. После добавления и шифрования последнего блока из результата выбирается имитовставка длиной L бит: с бита номер 32-L до 32(отсчет начинается с 1). Стандарт рекомендует выбирать L исходя из того, что вероятность навязывания ложных данных равна 2 -L . Имитовставка передается по каналу связи после зашифрованных блоков.

Для проверки принимающая сторона после расшифрования текста проводит аналогичную описанной процедуру. В случае несовпадения результата с переданной имитовставкой все соответствующие M блоков считаются ложными.

Следует отметить, что выработка имитовставки может проводиться параллельно шифрованию с использованием одного из описанных выше режимов работы. [1]

Дата добавления: 2015-09-13 ; просмотров: 171 ; Нарушение авторских прав

Простым способом преобразовать однонаправленную хэш-функцию в имитовставку (MAC) является шифрование хэш-значения симметричным алгоритмом. Такой MAC может быть преобразован в однонаправленную хэш-функцию с помощью раскрытия ключа.

Другим способом является выработка имитовставки (MAC) с помощью специализированного алгоритма имитозащиты на основе симметричного алгоритма шифрования.

CBC-MAC: Простейшим способом создать зависящую от ключа имитовставку — шифрование сообщения блочным алгоритмом в режимах CBC или CFB. Имитовставкой является последний шифрованный блок, зашифрованный в этих режимах. Потенциальная проблема, связанная с безопасностью этого метода, состоит в том, что получатель должен знать ключ, и этот ключ позволяет ему генерировать сообщения с тем же значением имитовставки, что и у присланного сообщения, таким образом, имитовставка на основе симметричного шифра не дает знания — отправитель или получатель сформировал эту имитовставку. Отсюда следует, что имитовставка на основе симметричного шифра не может заменять собой электронную подпись.

Имитовставка по ГОСТ 28147-89

ГОСТ 28147-89 предусматривает выработку имитовставки в соответствующем режиме. Длина имитовставки от 1 до 32 бит. Её выработка происходит по следующей схеме.

Открытый текст разбивается на блоки длиной 64 бита. Последний блок в случае необходимости дополняется нулями.

Первый блок шифруется в режиме простой замены ГОСТ 28147-89 тем же ключом, что и сообщение, но с применением 16 циклов вместо 32. Результат по битам по модулю 2 складывается с вторым блоком и так же шифруется. Результат складывается с третьим блоком. и так далее.

Первые 32 бита получившегося блока составляют имитовставку. Спецификация шифра предусматривает использование в качестве имитовставки и меньшее количество бит по желанию, но не большее.

Имитовставка обычно передаётся в конце сообщения и может вычисляться либо отдельно от шифрования/расшифрования, либо в процессе оного.

MAA (Message Authenticator Algorithm) — Алгоритм проверки подлинности сообщений.

Этот алгоритм является стандартом ISO. Он выдает 32-битовое хэш-значение и был спроектирован для мэйнфреймов с быстрыми инструкциями умножения.

v=v Методы Джунемана

Сначала сообщение делится на m-битовые блоки. Затем:

Джунеман предложил значения n=16 и . Также он предложил, чтобы использовался в качестве дополнительного ключа, а действительное сообщение начиналось бы с . Из-за множества вскрытий типа "дня рождения", было предложено вычислять QCMDC 4 раза, используя результат одной итерации в качестве 4 для следующей итерации, а затем результаты объединялись бы в 128-битовое хэш-значение. В дальнейшем эта идея была усилена за счет параллельного выполнения 4-х итераций с поперечными связями между ними. Данная схема была взломана Копперсмитом.

Другие методы

CBC-MAC

В качестве MAC берётся последний блок сообщения зашифрованного блочным алгоритмом в режимах CBC или СFB.
Недостатком является тот факт, что получатель должен знать ключ, что позволит ему генерировать сообщение с тем же MAC.

RIPE-MAC

Был придуман Бартом Пренелом в рамках проекта RIPE. Использует DES в качестве функции блочного шифрования. Существует две модификации данного алгоритма:

  • RIPE-MAC 1 — использует одно шифрование DES на каждый 64-битный блок сообщения;
  • RIPE-MAC 3 — использует тройное шифрование DES на каждый 64-битный блок сообщения.
  1. Длина сообщения увеличивается, так, чтобы она была кратна 64.
  2. Сообщение разбивается на 64-битные блоки.
  3. К сообщению применяется хэш-функция зависящая от ключа (DES или тройной DES).
  4. Значение хеш-функции полученное на 3-ем шаге ещё раз шифруется DES-алгоритмом, с ключом полученным из ключа, который использовался на 3 шаге.

IBC-MAC

Так же использовалась в рамках проекта RIPE. Вероятность вскрытия IBC-MAC может быть оценена количественно. Ядром функции является
Hi = ((Mi mod p) + v) mod 2n
Секретный ключ представляет собой пару чисел p и v
p — n-битное простое число.
v — случайное число меньше 2n.
Mi — получается с помощью процедуры дополнения.
Каждое сообщение должно хэшироваться новым ключом.
Вероятность вскрытия, однонаправленность и устойчивость к столкновениям могут оцениваться количественно, изменяя их можно задавать нужный уровень безопасности.
Минус в том, что выбранный уровень безопасности ограничивает размер хэшируемого сообщения.

Двунаправленный MAC

Этот MAC выдает хэш-значение, которое в два раза длиннее блока алгоритма.
Сначала для сообщения вычисляется CBC-MAC. Затем вычисляется CBC-MAC сообщения с обратным порядком блоков. Двунаправленный MAC просто является объединением этих двух значений.
К сожалению, данная схема не безопасна.

Однонаправленная хэш-функция MAC

В качестве MAC может быть использована и однонаправленная хэш-функция.

Например, пусть пользователи А и В используют общий ключ К, и А хочет отправить В MAC сообщение М. А объединяет К и М, и вычисляет однонаправленную хэш-функцию объединения: Н(К,М). Это хэш-значение и является кодом MAC. Так как В знает К, он может воспроизвести результат А, а третий пользователь С, которому ключ неизвестен, не сможет это сделать.

С методами MD-усиления этот способ работает, но есть серьёзные проблемы. Пользователь С всегда может добавить новые блоки к концу сообщения и вычислить правильный MAC. Это вскрытие может быть предотвращено, если к началу сообщения добавить его длину, но это тоже не безопасно. Лучше добавлять ключ к концу сообщения, Н(М,К), но при этом также возникают проблемы. Если Н однонаправленная функция, которая не защищена от столкновений, С может подделывать сообщения. Еще лучше Н(К,М,К) или Н(К1,М,К2), где К1 и К2 различны. Безопасными кажутся следующие конструкции:

Н(К, р, М, К)), где р дополняет К до полного блока сообщения.

Лучшим подходом является объединение с каждым блоком сообщения по крайней мере 64 битов ключа. Это делает однонаправленную функцию менее эффективной, так как уменьшаются блоки сообщения, но так она становится намного безопаснее.

Или можно использовать однонаправленную хэш-функцию и симметричный алгоритм. Сначала хэшируем файл, потом зашифровываем хэш-значение. Это безопаснее, чем сначала шифровать файл, а затем хэшировать зашифрованный файл, но эта схема чувствительна к тому же вскрытию, что и конструкция Н(М,К).

MAC с использованием потокового шифра

Эта схема MAC использует потоковые шифры. Криптографически безопасный генератор псевдослучайных битов демультиплексирует поток сообщения на два подпотока. Если на выходе генератора битов ki единиц, то текущий бит сообщения mi отправляется в первый подпоток, если ноль, то mi отправляется во второй подпоток. Каждый подпоток отправляется на свой LFSR. Выходом MAC просто является конечное состояние обоих регистров.

К несчастью этот метод небезопасен по отношению к небольшим изменениям в сообщении. Например, если изменить последний бит сообщения, то для создания поддельного MAC нужно будет изменить только 2 бита соответствующего MAC; это может быть выполнено с заметной вероятностью.

4 Лекция. Контроль целостности данных. Хеш-функции. Имитовставка. ЭЦП

Контроль целостности данных.

Целостности данных — при котором отсутствует любое ее изменение либо изменение осуществляется только преднамеренно субъектами, имеющими на него право.

Методы контроля целостности данных:

    Полная копия данных

Полная копия данных.

Создаются полные копии данных и потом сверяются.

  • простота реализации
  • полный контроль данных (до бита)
  • большой объем
  • копии можно подменить
  • копиями можно воспользоваться (например: если данные — пароль)

Рис. Контроль целостности с помощью полной копии данных

  1. контроль целостности файлов

Контрольная сумма.

Контрольная сумма — значение, рассчитанное по входным данным с помощью определённого алгоритма.

  • высокая скорость вычисления
  • малый размер
  • стандартный размер
  • можно подменить
  • для одного значения существует множество исходных данных
  • можно подобрать исходные данные к значению за приемлемое время (например: получить пароль)

Рис. Контроль целостности с помощью контрольной суммы

Примеры контрольных сумм: CRC8, CRC16, CRC32

исходный текст: Контроль целостности данных

crc32 (длина 32 бита)

  1. контроль целостности файлов
  2. контроль передаваемых данных по каналам связи
  3. контроль целостности при считывании данных (например: c HDD)

Хеш (хэш, криптографический хеш) — значение, рассчитанное по входным данным с помощью криптографического алгоритма.

  • малый размер
  • стандартный размер
  • нельзя подобрать исходные данные к значению за приемлемое время (например: получить пароль)
  • низкая скорость вычисления (сопоставима с шифрованием)
  • можно подменить
  • для одного значения существует множество исходных данных

Рис. Основная задача хеш функций

Вычисляют хеш шифрованием данных блочным алгоритмом в режимах CBC, но со стандартным (известным) ключом. Хешем является последний шифрованный блок.

ГОСТ Р 34.11-94

Входное сообщение M разделяется на блоки mn,mn ? 1,mn ? 2. m1 по 256 бит. В случае если размер последнего блока mn меньше 256 бит, то к нему приписываются слева нули для достижения заданной длины блока.

Рис. Вычисление хеш по ГОСТ Р 34.11-94 (сравните с CBC)

h — значение хеш-функции сообщения M

Len(M) — длина сообщения

Ключи для f-функции генерятся стандартным образом, что бы все пользователи могли вычислить одинаковые хеш для одних и тех же файлов.

исходный текст: Контроль целостности данных

md2 (длина 128 бит)

md4 (длина 128 бит)

md5 (длина 128 бит)

sha1 (длина 160 бит)

sha224 (длина 224 бит)

sha256 (длина 256 бит)

sha384 (длина 384 бит)

sha512 (длина 512 бит)

ГОСТ Р 34.11-94 (длина 256 бит)

  1. контроль целостности файлов
  2. контроль передаваемых данных по каналам связи
  3. контроль целостности при считывании данных (например: c HDD)
  4. хеши паролей
  5. аутентификация (CRAM-MD5, DIGEST-MD5 и т.д.)

Имитовставка (MAC, message authentication code — код аутентичности сообщения)

Имитовставка — значение, рассчитанное по входным данным с помощью криптографического алгоритма с использованием секретного элемента (ключа), известного только отправителю и получателю.

  • малый размер
  • стандартный размер
  • нельзя подобрать исходные данные к значению за приемлемое время (например: получить пароль)
  • нельзя подменить без секретного элемента (ключа)
  • низкая скорость вычисления (сопоставима с шифрованием)
  • для одного значения существует множество исходных данных
  • секретный ключ известен как минимум двоим

Вычисляют имитовставку шифрованием данных блочным алгоритмом в режимах CBC. Имитовставкой является последний шифрованный блок.

Рис. Вычисление имитовставки

Имитовставка по ГОСТ 28147-89

Длина имитовставки от 1 до 32 бит.

Открытый текст TO разбивается на блоки длиной 64 бита. Последний блок в случае необходимости дополняется нулями.

Первый блок шифруется, что и сообщение, но с применением 16 циклов вместо 32. Результат по битам по модулю 2 складывается с вторым блоком и так же шифруется. Результат складывается с третьим блоком. и так далее.

Первые 32 бита получившегося блока составляют имитовставку. Спецификация шифра предусматривает использование в качестве имитовставки и меньшее количество бит по желанию, но не большее.

Рис. Проблема имитовставки

Получатель должен знать ключ, и этот ключ позволяет ему генерировать сообщения с тем же значением имитовставки, что и у присланного сообщения, таким образом, имитовставка на основе симметричного шифра не дает знания — отправитель или получатель сформировал эту имитовставку.

Отсюда следует, что имитовставка на основе симметричного шифра не может заменять собой электронную подпись!

  1. контроль целостности файлов
  2. контроль передаваемых данных по каналам связи
  3. аутентификации источника данных (не во всех случаях)

Обычные хэш-алгоритмы использовать для вычисления имитовставки нельзя (MD5 и т.д.) т.к. отсутствует секретный ключ. Поэтому создан HMAC .

HMAC (H ash-based Message Authentication Code ) — механизм включения секретного ключа в существующие хэш-алгоритмы.

Электронная цифровая подпись — зашифрованное значение вычисленного хеша по входным данным.

  • малый размер
  • стандартный размер
  • нельзя подобрать исходные данные к значению за приемлемое время (например: получить пароль)
  • нельзя подменить без секретного элемента (ключа)
  • секретный ключ известен одному
  • низкая скорость вычисления (сопоставима с шифрованием)
  • для одного значения существует множество исходных данных

Рис. Создание и проверка ЭЦП

  1. вычисляется хеш
  2. шифруется хеш
  1. контроль целостности файлов
  2. контроль передаваемых данных по каналам связи
  3. аутентификации источника данных (кто создал подпись)
Читайте также:

  1. Environment Canada [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://energy.gov/energysaver/energy-saver
  2. I ес – струм емітера складеного транзистора в режимі спокою.
  3. quot;Понятие "сырая пища" — это синоним культурной пищи, отвечающей требованиям высокоцивилизованного современного человека".
  4. S:Какой режим следует выбрать, чтобы отобрать 5 наибольших значений?
  5. А. Подготовка схемы к режиму электрического торможения
  6. Активный режим работы биполярного транзистора
  7. Алгоритм безопасного хеширования SHA. Главный цикл алгоритма SHA.
  8. Быстродействие простейшего алгоритма
  9. В стандартном режиме
  10. В) режим наибольшего благоприятствования.
Ссылка на основную публикацию
Сколько заряжается iphone 5s
Каждый владелец современного смартфона ищет способ продлить срок жизни батареи на своем устройстве. Есть несколько советов и рекомендаций, как правильно...
Сколько держится вирус в организме
Если вчера на вас кашлянули на улице или пришлось долго общаться с больным коллегой, а сегодня вы чувствуете себя все...
Сколько заряжается iphone 5s
Каждый владелец современного смартфона ищет способ продлить срок жизни батареи на своем устройстве. Есть несколько советов и рекомендаций, как правильно...
Содержание имитовставки должно зависеть
Читайте также: Environment Canada [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://energy.gov/energysaver/energy-saver I ес – струм емітера складеного транзистора в режимі...
Adblock detector