14.4. Поточное шифрование

Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

14. Шифрование и дешифрование

14.4. Поточное шифрование

Ранее мы определили разовое заполнение как систему шифрования со случайным одноразовым ключом, который обеспечивает безусловную защищенность. Реализовать разовое поточное заполнение можно с использованием действительно случайного потока ключей (ключевая последовательность никогда не повторяется). Таким образом, совершенная секретность может достигаться для бесконечного числа сообщений, так как каждое сообщение шифруется с помощью разных частей случайного ключевого потока. Развитие схем поточного шифрования — это попытка имитации схем одномоментного заполнения. Большой упор делается на генерации ключевых потоков, которые должны выглядеть случайными. Реализовать такие последовательности можно с помощью соответствующих алгоритмов. Названная технология поточного шифрования использует псевдослучайные последовательности; их название отражает тот факт, что они выглядят случайными для случайного наблюдателя. Статистические свойства двоичных псевдослучайных последовательностей подобны получаемым при случайном подбрасывании симметричной монеты. В то же время, разумеется, эти последовательности являются детерминистическими (см. раздел 12.2). Данные технологии популярны, поскольку алгоритмы шифрования и дешифрования воплощаются с использованием регистров сдвига с обратной связью. На первый взгляд может показаться, что поточный псевдослучайный ключ может обеспечивать ту же защищенность, что и метод одномоментного заполнения, поскольку период последовательности, порожденной линейным регистром сдвига, составляет 2n-1 бит, где п — количество разрядов в регистре. Если псевдослучайная последовательность воплощается с помощью 50-разрядного регистра и дискретности в 1 МГц, последовательность будет повторяться каждые 250-1 микросекунды, или каждые 35 лет. В эпоху больших интегральных схем совсем несложно реализовать схему с 100 разрядами. В этом случае последовательность будет повторяться каждые 41016 лет. Следовательно, можно предположить, что поскольку псевдослучайная последовательность не повторяется в течение такого длительного периода, она может казаться действительно случайной и давать совершенную секретность. Но все же существует одно важное отличие псевдослучайной последовательности от действительно случайной последовательности, используемой в методе одномоментного заполнения. Псевдослучайная последовательность генерируется алгоритмом. Таким образом, если известен алгоритм, то известна и сама последовательность. В разделе 14.4.2 будет показано, что из-за этой особенности схема шифрования, которая использует линейный регистр сдвига с обратной связью, слишком уязвима к атаке известного открытого текста.







© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.