Конкурсы по выбору симметричных функций в криптографии. AES. NESSIE. CRYPTREC

Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Марта 2012 в 12:58, реферат

Краткое описание

В большинстве развитых стран использование различных средств защиты информации регулируется государством, а алгоритмы защиты стандартизованы. В России из перечисленных выше типов алгоритмов есть стандарты на симметричное шифрование (ГОСТ 28147—89), ЭЦП (ГОСТ Р 34.10—94 и ГОСТ Р 34.10—2001) и хэширование (ГОСТ Р 34.11—94).

Оглавление

1. Выбор криптостандартов 3
2. NESSIE – конкурс 4
2.1. Конкурс AES 4
2.2. Организаторы и участники NESSIE 4
2.3. Победители конкурса 5
2.4. MISTY1 5
2.5. Camellia 7
2.6. SHACAL-2 7
2.7. Политика 8
3. CRYPTREC – проект по выбору криптостандартов Японии 9
3.1. Цели и этапы CRYPTREC 9
3.2. Технологии и алгоритмы, рассматриваемые в рамках проекта 9
3.3. Сравнение CRYPTREC с конкурсом NESSIE 11
4. AES — конкурс 13
4.1. Начало конкурса 13
4.2. Конкурс AES 13
4.3. Первый раунд AES 13
4.4. Второй раунд AES 14
4.5. Голосование 14
4.6. Третья конференция AES 14
4.7. Выбор победителя 14
5. Классификация критериев и показателей эффективности функционирования схем ПШ 15
Литература 17

Файлы: 1 файл

Реферат.doc

— 503.00 Кб (Скачать)

Wi – ключ раунда, вычисляемый из 512-битного ключа шифрования на этапе расширения ключа,
Ki – константы, различные для каждого раунда,
T1, T2 – промежуточные величины,
Ch(E, F, G) = (E AND F) ⊕ ( NOT E AND G),
Maj(A, B, C) = (A AND B) ⊕ (A AND C) ⊕ (B AND C),
Sum0(A) = (A >> 2) ⊕ (A >> 13) ⊕ (A >> 22),
Sum1(E) = (E >> 6) ⊕ (E >> 11) ⊕ (E >> 25).

Эксперты не нашли уязвимостей и у данного алгоритма.

 

2.7. Политика

Изначально многие специалисты считали, что конкурс NESSIE – это противопоставление конкурсу AES – «не могут же американцы выбрать алгоритм из Европы, поэтому будем выбирать сами». После того, как в конкурсе AES победил алгоритм из Бельгии, европейские страсти несколько поутихли. А выбор алгоритмов блочного шифрования и вовсе нельзя считать политизированным – видно «победное шествие» японских криптографов на конкурсе NESSIE.
Еще более интересна судьба на этом конкурсе алгоритма Rijndael - победителя AES. Vincent Rijmen, один из его разработчиков, по окончании конкурса AES считал, что в Европе совершенно логично выбрать тот же Rijndael в качестве стандарта. Однако, несмотря на то, что данный алгоритм был назван одним из победителей, он был одновременно «не рекомендован к стандартизации».
Если же сравнивать сами конкурсы криптоалгоритмов: AES и NESSIE, - то по многим параметрам NESSIE явно уступает американскому конкурсу. Во-первых, AES был весьма конкретен – только выбор алгоритма блочного шифрования, тогда как NESSIE явно не хватило фокусировки на более узких задачах. Во-вторых, конкурс AES организовывал и проводил государственный институт США, именно уполномоченный на выбор нового стандарта, а консорциум, проводящий NESSIE, состоял из именно научных организаций, что навевало мысли на «инициативу снизу» и вызывало сомнения в будущем победителей конкурса как «криптостандартов единой Европы». Ну и, наконец, США уже имеют опыт стандартизации криптоалгоритмов – вспомним DES, который был стандартом блочного шифрования почти во всем мире в течение 20 лет, причем, в нем не было найдено уязвимостей (не считая конструктивных – короткого ключа) за все это время. А вот в Евросоюзе подобного стандарта до сих пор не было.

 

3.      CRYPTREC – проект по выбору криптостандартов Японии

Название проекта CRYPTREC – это аббревиатура от Cryptography Research and Evaluation Committee, т. е. комитет по криптографическим исследованиям. CRYPTREC создан Правительством Японии в 2000 г. с целью исследования криптоалгоритмов и последующей рекомендации конкретных алгоритмов для использования в государственных и частных организациях.

 Данный комитет является межведомственным, он создан следующими организациями:

 МВД Японии;

 Министерство Экономики, Торговли и Промышленности;

 Национальный Институт Информационных и Коммуникационных Технологий;

 Агентство по развитию информационных технологий.

Кроме того, в создании CRYPTREC и его работе принимали участие МИД Японии, Министерство Обороны, Министерство Финансов и ряд университетов Японии.

3.1. Цели и этапы CRYPTREC

При старте проекта перед ним ставились следующие основные цели:

 выбор криптографических алгоритмов для рекомендации к использованию;

 мониторинг текущих исследований по криптографии и криптоанализу с целью своевременной коррекции рекомендаций;

 действия по стандартизации выбранных криптоалгоритмов.

В соответствии с первой из перечисленных целей, в начале проекта был проведен конкурс по выбору криптоалгоритмов, на основе которых могли быть сформированы национальные криптостандарты. Сам конкурс проходил в несколько этапов весьма похоже на проходившие примерно в то же время аналогичные конкурсы по выбору стандарта шифрования США (конкурс AES) и по выбору криптостандартов Евросоюза (конкурс NESSIE). Таким образом, хронология проекта CRYPTREC выглядит так:

 в мае 2000 г. проект был создан;

 с июля 2000 г. по апрель 2001 г. производился сбор заявок от организаций-разработчиков криптоалгоритмов (или организаций-владельцев прав на алгоритмы) на участие в проекте;

 с мая 2001 г. по ноябрь 2002 г. авторитетными специалистами и научными институтами Японии участвующие в конкурсе алгоритмы досконально изучались; принимались в расчет и исследования, проведенные в рамках конкурсов AES и NESSIE, поскольку некоторые из алгоритмов-участников CRYPTREC участвовали и в этих конкурсах;

 с ноября 2002 г. по август 2003 г. эксперты проекта подводили итоги предыдущего этапа; в конце данного этапа был выпущен отчет по предыдущим этапам проекта, содержащий, в числе прочего, список рекомендуемых криптоалгоритмов;

 в августе 2003 г. начался самый большой этап проекта – этап мониторинга, который продолжается по настоящее время; данный этап будет описан ниже.

3.2. Технологии и алгоритмы, рассматриваемые в рамках проекта

В рамках конкурса, проводимого на первых этапах проекта CRYPTREC, рассматривались следующие криптографические технологии:

 алгоритмы симметричного шифрования;

 алгоритмы асимметричного шифрования;

 хэш-функции;

 алгоритмы электронной подписи;

 алгоритмы выработки общего ключа;

 криптографические генераторы псевдослучайных чисел.

По каждой из перечисленных категорий определялся набор исследуемых алгоритмов, которые отбирались по одному из трех критериев:

 алгоритмы, заявленные на конкурс их изобретателями или владельцами прав на алгоритм;

 «обязательные для изучения алгоритмы», к которым, по мнению экспертов проекта, относились текущие стандарты и широко используемые алгоритмы;

 «особенные» алгоритмы (алгоритмы регионального значения).

Рассмотрим перечень исследуемых алгоритмов более подробно на примере алгоритмов блочного симметричного шифрования (полный список рассматриваемых в проекте алгоритмов весьма обширен). На конкурс из алгоритмов данной категории были заявлены следующие:

 64-битные (т. е. с 64-битным размером шифруемого блока данных):

o                          Hierocrypt-L1 (разработан фирмой Toshiba, Япония);

o                          MISTY1 (Mitsubishi Electric, Япония);

o                          CIPHERUNICORN-E (NEC, Япония);

 128-битные:

o                          Camellia (разработан совместно компаниями Mitsubishi Electric и NTT, Япония);

o                          CIPHERUNICORN-A (NEC, Япония);

o                          Hierocrypt-3 (Toshiba, Япония);

o                          RC6 (RSA, США);

o                          SC2000 (разработан совместно компанией Fujitsu и Университетом г. Токио, Япония).

Стоит отметить, что все перечисленные выше алгоритмы, кроме RC6, разработаны в Японии. Мало того, алгоритм RC6 вскоре после начала конкурса был отозван его автором Рональдом Ривестом – на конкурсе в данной категории остались только японские алгоритмы. Нельзя сказать, что данный факт говорит о предпочтении, которое эксперты конкурса давали собственным разработкам. Скорее, фактическое отсутствие в заявках на конкурс алгоритмов, разработанных за пределами Японии, говорит о недостаточном интересе к конкурсу со стороны мирового криптологического сообщества. Особенно это заметно в сравнении с проходящим параллельно конкурсом NESSIE.
Обязательными для изучения алгоритмами эксперты посчитали следующие:

 64-битные:

o                          DES (стандарт США);

o                          Triple DES (стандарт США);

 128-битный:

o                          AES (стандарт США).

Т. е. в качестве обязательных были рассмотрены текущий и предыдущие стандарты шифрования США – действительно, наиболее широко реализованные в мире алгоритмы шифрования.
В ранге «особенных» алгоритмов среди блочных шифров были рассмотрены 64-битные алгоритмы RC2 и SEED. Видимо, RC2 широко использовался в Японии (причем, рассмотрению подлежал даже вариант данного алгоритма с 40-битным ключом – в таком варианте алгоритм RC2 соответствовал существовавшим ранее экспортным ограничениям США). А алгоритм SEED являлся на момент проведения конкурса стандартом шифрования Южной Кореи, поэтому его рассмотрение в рамках конкурса криптостандартов Японии (как страны, обладающей большими экономическими и политическими связями с Японией) не выглядит удивительным.
Кроме того, в процессе исследовательской фазы проекта CRYPTREC были рассмотрены алгоритмы, не относящиеся ни к одной из трех вышеперечисленных категорий (т. е. не являющиеся участниками конкурса), а именно:

 64-битный:

o                          FEAL-NX (NTT, Япония);

 128-битные:

o                          RC6 (RSA, США);

o                          MARS (IBM, США).

Как было сказано выше, в проекте CRYPTREC рассматривалось немало алгоритмов-участников конкурсов AES и NESSIE. Среди перечисленных выше алгоритмов это следующие:

 алгоритм AES (т. е. победитель конкурса AES – алгоритм Rijndael);

 финалисты конкурса AES: MARS и RC6;

 алгоритм SC2000 – участник конкурса AES;

 победители конкурса NESSIE среди 64-битных и 128-битных блочных шифров – алгоритмы MISTY1 и Camellia);

 участники конкурса NESSIE Hierocrypt-L1 и Hierocrypt-3.

В результате исследований всех этих алгоритмов эксперты CRYPTREC рекомендовали использовать следующие алгоритмы:

 64-битные:

o                          CIPHERUNICORN-E;

o                          Hierocrypt-L1;

o                          MISTY1;

o                          Трехключевой вариант алгоритма Triple DES;

 128-битные:

o                          AES;

o                          Camellia;

o                          CIPHERUNICORN-A;

o                          Hierocrypt-3;

o                          SC2000.

При этом эксперты рекомендовали везде, где это возможно, вместо 64-битных алгоритмов использовать 128-битные, а алгоритм Triple DES использовать только в существующих реализациях.
И снова отметим, что среди рекомендованных алгоритмов подавляющее большинство – японские. Причем, экспертами рекомендованы все японские алгоритмы, рассматриваемые на конкурсе, за исключением FEAL-NX, который участником конкурса не являлся.
Стоит сказать, что на конкурсе AES, среди прочего, дискутировался вопрос, должен ли стандартом блочного симметричного шифрования быть один конкретный алгоритм, а не несколько алгоритмов, оптимизированных для реализации в различных средах. Эксперты CRYPTREC пошли тем же путем, что и устроители конкурса NESSIE – и там, и здесь было рекомендовано по несколько алгоритмов. 
 

3.3. Сравнение CRYPTREC с конкурсом NESSIE

Как было сказано выше, проект CRYPTREC имеет много сходств с конкурсом NESSIE, а именно:

 широта охвата криптографических технологий и алгоритмов;

 детальное изучение алгоритмов-участников конкурса с привлечением авторитетных мировых экспертов;

 рекомендательный характер выводов проекта;

 пересечение в ряде изучаемых алгоритмов и сходство в ряде рекомендаций.

При этом, CRYPTREC имеет два важных преимущества:

 в отличие от NESSIE, участники проекта – преимущественно государственные, а не научные организации, что должно упростить продвижение результатов проекта;

 наличие целей и фазы мониторинга.

И, конечно, немаловажен и упомянутый выше недостаток CRYPTREC – конкурс NESSIE вызвал существенно больший интерес и собрал на изучение алгоритмы со всего мира.

Мониторинг

Весьма немаловажной является и фаза мониторинга в данном проекте, которая состоит в следующем:

 анализ материалов конференций по криптологии;

 анализ публикаций по данной теме в научно-технических журналах и в сети Internet;

 спонсирование ряда международных конференций (среди которых такие масштабные конференции, как EUROCRYPT и AsiaCrypt) и участие в них наблюдателей от CRYPTREC;

 наблюдение за принятием международных, региональных и государственных стандартов в данной области;

 исследование новых алгоритмов (например, большой интерес экспертов CRYPTREC вызвал еще один японский алгоритм – появившийся недавно блочный шифр CLEFIA, разработанный компанией Sony);

 анализ криптографических протоколов, формирование требований к ним;

 рекомендации по реализации криптоалгоритмов и протоколов и по выбору оптимальных параметров;

 анализ проблемы миграции на рекомендуемые протоколы и алгоритмы; рекомендации по миграции.

Об участии экспертов CRYPTREC в стандартизации стоит сказать особо. Только в отчете CRYPTREC за 2007 г. (отчет опубликован в марте 2008 г.) упоминаются 4 стандарта, в разработке которых CRYPTREC принимает активное участие:

 Международный стандарт ISO/IEC 19790:2006 и его техническая поправка № 1 ISO/IEC 19790-1:2008. Данный стандарт описывает требования безопасности применительно к криптографическим модулям; он представляет собой международный вариант принятого в мае 2001 г. стандарта США FIPS 140-2.

 Стандарт FIPS 140-2 в настоящее время также модифицируется – на смену ему в ближайшее время должен прийти стандарт FIPS 140-3, черновой вариант которого уже сейчас можно посмотреть на сайте Национального Института Стандартов и Технологий США NIST (http://csrc.nist.gov). В разработке FIPS 140-3 также участвуют специалисты CRYPTREC.

 Еще один находящийся в разработке международный стандарт – ISO/IEC 24795 – посвящен вопросам архитектуры домашних электронных сетей; он попал в поле зрения CRYPREC по причине того, что в стандарте рассматриваются также вопросы безопасности локальных («домашних») сетей.

 И, наконец, CRYPTREC принимает активное участие в конкурсе SHA-3, проводимом NIST. Данный конкурс посвящен созданию нового стандарта хэширования США, который должен заменить текущий (с августа 2002 г.) стандарт хэширования FIPS 180-2, который описывает семейство алгоритмов SHA: SHA-1, -224, -256, -384, -512. 31 октября 2008 г. на конкурсе SHA-3 завершен этап сбора заявок на участие в конкурсе; эксперты приступили к изучению алгоритмов хэширования.

Информация о работе Конкурсы по выбору симметричных функций в криптографии. AES. NESSIE. CRYPTREC