Информация Хавфсизлиги

5.8. Синхрон потокли шифрлаш

Синхрон потокли шифрларда гамма деб номланувчи калитли кетма-кетлик очик матндаги символлар кетма-кетлигига боглик булмаган холда шакллантирилади. Бу матн хар бир символининг шифрланиши бошка символларга боглик булмайди. Z калит эса ПТК генераторининг бошлангич установкаси хисобланади. Шифрлаш ва шифрни очиш жараёнларини куйидаги ифодалар билан ёзиш мумкин:

y_i=x_iEF_i(Z) - шифрлаш; x_i=y_iEF_i(Z) - шифрни очиш;
бу ерда: y_i, x_i - очик ва шифрланган матнларнинг иккили символлари;
F_i(Z) - тескари алока функцияси F ва бошлангич холат Z билан генератор томонидан ишлаб чикилган ПТК нинг i-чи символи.
Синхрон потокли шифрларни ПТК тузиш усули буйича, очик матн улчами ва калитли ПТК даври орасидаги богланиш буйича, техник амалга ошириш усули буйича синфлаш мумкин (19-расм).
ПТК тузиш усули буйича куйидагилар фаркланади:

• 
  ПТКни комбинациялаш (комбинирования) усули;
  
• 
  Функционал акслантиришлар усули.
  

Биринчи усул мохияти чизикли тескари алокали силжитувчи регистрлар мажмуини узида ифодаловчи комбинацион схемалар куришдан иборат. Бундай схемага мисол сифатида Джефф (20-расм, а) ва Брюс (20-расм, б) схемаларини келтириш мумкин.

19-расм. Синхрон потокли шифрлар таснифи.
Бу икки схема ПТКни шакллантириш учун хар хил мантикий курилмаларнинг фойдаланилиши билан фарк килади, яъни Джефф схемасида мантикий купайтириш ва 2 нинг модули буйича кушиш амали кулланилган. Брюс схемаси остонавий (б¢сага) курилмадан фойдаланган холда куйидагича ишлайди: агар бусага юкори булса, чикиш йулида - 1, акс холда - 0 пайдо булади.

20-расм. Джефф (а) ва Брюс (б) схемалари.

Функционал акслантириш усули анчагина мураккаб булиб, унинг мохияти куйидагича. Бизга хар бир векторида m координата сонли GF(2^m) векторли фазо берилган булсин. Векторнинг хар бир координатаси GF(2)={0,1} скаляр катталик тупламига тааллукли. GF(2^m) фазога тегишли векторларнинг умумулий сони 2^m га тенглиги аник куриниб турибди.

Шу билан бирга функционал акслантириш f берилган. У GF(2^m) векторли фазодаги хар бир векторга GF(2^k) фазосидан мос векторни куяди. Бунинг учун k<=m шартни бажариш зарур булади. энди g функционал акслантириш берилади ва у GF(2^k) даги хар бир векторга GF(2) тупламдан мос скалярни куяди. Бу холда ПТКни юкорида келтирилган функционал акслантиришлардан фойдаланиб оламиз. Масалан, икки боскичли акслантириш усули буйича курилган (m=4, k=2) схемадан олинган ПТК 21-расмда тасвирланган.
Боскичли акслантириш усули GF(2^m)-GF(2^k)-GF(2) биринчи марта Гордон-Милс-Велг кетма-кетлигини куришда фойдаланилган. GF(2^m) векторли фазони хосил килиш (порождения) учун m узунликдаги чизикли тескари алокали силжитувчи регистрдан фойдаланилган.
Таъкидламок жоизки, амалда функционал акслантиришдан фойдаланиш куп учрайди. Фойдаланиладиган боскичлар сонининг усиши натижасида шифрлашдаги криптомустахкамлик даражаси ошади.

21-расм. Икки боскичли акслантириш усули буйича ПКТни
шакллантириш принципи.

Очик матн улчами ва калитли ПТК даври орасидаги богланиш буйича куйидаги схемалар фаркланади:

-Чексиз калитли ПТК (ПТК даври очик матн улчамидан катта);
-Чекли калитли ПТК ёки “югурувчи код” режими (ПТК даври очик матн улчамига тенг).
Чексиз калитли ПТК схемалари очик матн маълум булганда унинг структурасини очишга нисбатан юкори криптомустахкамликка эга. Бирок кисман маълум матн буйича ПТК структурасини очишда “югурувчи код” схемаси матнни тула очиш имконини бермасдан, факатгина унинг кичик кисмини очади. Шунинг учун “Навстар” йулдош системасини ишлаб чикувчилар 267 сутка даврга эга ночизик ПТКдан тасодифий тарзда ажратилган криптомустахкам ПТК Р-код сифатида 7 сутка даврийликка эга б¢лган сегментлардан фойдаланишган.
Техник амалга ошириш усули буйича синхрон потокли шифрларни 22-расмда келтирилган схемаларга ажратиш мумкин.
-ночизик ташки мантикли;
-ночизик ички мантикли.

22-расм. Ночизик ташки (а) ва ички (б) мантикли схемалар

Ночизик ташки мантикдан фойдаланишда ПТК генератори асосини чизикли тескари алокали силжитувчи регистр ташкил этади. У GF (2ⁿ) вектор фазосидаги хамма нол булмаган элементларни хосил килади (порождает -тугдиради).

Ночизик ички мантикли схемада ПТК генератори узида ночизик тескари алокали регистрни ифодалайди. Бундай генератор 2ⁿ даврга эга Брейн кетма-кетлигини ишлаб чикади. Бундай кетма-кетликлар хамма синфдаги ПТК орасидаги энг юкори криптомустахкамликка эгалиги билан ажралиб туради. Ушбу холда n-символларнинг хар бир серияси ПТК даврида факатгина бир марта учрайди.