Смекни!
smekni.com

Методы и средства защиты компьютерной информации (стр. 3 из 8)

Таблица 6. Значения обратного S-блока

82 9 106 213 48 54 165 56 191 64 163 158 129 243 215 251
124 227 57 130 155 47 255 135 52 142 67 68 196 222 233 203
84 123 148 50 166 194 35 61 238 76 149 11 66 250 195 78
8 46 161 102 40 217 36 178 118 91 162 73 109 139 209 37
114 248 246 100 134 104 152 22 212 164 92 204 93 101 182 146
108 112 72 80 253 237 185 218 94 21 70 87 167 141 157 132
144 216 171 0 140 188 211 10 247 228 88 5 184 179 69 6
208 44 30 143 202 63 15 2 193 175 189 3 1 19 138 107
58 145 17 65 79 103 220 234 151 242 207 206 240 180 230 115
150 172 116 34 231 173 53 133 226 249 55 232 28 117 223 110
71 241 26 113 29 41 197 137 111 183 98 14 170 24 190 27
252 86 62 75 198 210 121 32 154 219 192 254 120 205 90 244
31 221 168 51 136 7 199 49 177 18 16 89 39 128 236 95
96 81 127 169 25 181 74 13 45 229 122 159 147 201 156 239
160 224 59 77 174 42 245 176 200 235 187 60 131 83 153 97
23 43 4 126 186 119 214 38 225 105 20 99 85 33 12 125

2.3 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ShiftRow

Следующий шаг раунда - перестановка байтов в блоке. Порядок байтов меняется в строке (bi,0, bi,1,bi,2,...,bi,Lb-1) структуры В в соответствии с таблицами 7-9.

Операция ShiftRow для блоков длины 128 бит (Lb = 4)

После операции ShiftRow
0 4 8 12
5 9 13 1
10 14 2 6
15 3 7 11

Операция ShiftRow для блоков длины 192 бит (Lb = 6)

После операции ShiftRow
0 4 8 12 16 20
5 9 13 17 21 1
10 14 18 22 2 6
15 19 23 3 7 11

Операция ShiftRow для блоков длины 256 бит (Lb = 8)

После операции ShiftRow
0 4 8 12 16 20 24 28
5 9 13 17 21 25 29 1
14 18 22 26 30 2 6 10
19 23 27 31 3 7 11 15

Все нулевые строки остаются без изменений. В строках i = 1,2,3 байты циклически сдвигаются влево на cLb, i позиций: с позиции с номером j на позицию с номером j- cLb, imodLb, где значение cLb, i определяется по таблице 10.

Таблица 10. Размер сдвига строк в операции ShiftRow

Lb cLb,1 cLb,2 cLb,3
4 1 2 3
6 1 2 3
8 1 3 4

При обратном преобразовании позиция с номером j в строках i = 1,2,3 сдвигается на позицию с номером j + cLb, imodLb.

2.4 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ MixColumn

После того как выполнена последняя построчная перестановка, на следующем шаге каждый столбец (bi,j) блока текста, где i = 0,...,3, j = 0,...,Lb,представляется в виде полинома над полем F28 и умножается на фиксированный полином a (x) = а3x3 + а2x2 + а1x + a0скоэффициентами a0 (x) =x, a1 (x) = 1, a2 (x) = 1, a3 (x) = х + 1. Затем вычисляется остаток от деления полученного произведения на модуль М (х) = х4 + 1. Таким образом, каждый байт столбца взаимодействует со всеми остальными байтами столбца. При построковом преобразовании ShiftRow на каждом раунде байты взаимодействуют друг с другом в других комбинациях. То есть эти две операции дают сильное перемешивание.

Этот шаг можно свести к умножению на матрицу:

Умножение на '02' (соответственно на х) мы уже реализовали в виде функции xtime (см. таблицу 3). Умножение на '03' (соответственно на х + 1) тоже сделано по аналогии.

Для обращения преобразования MixColumn умножаем каждый столбец (bi,j) блока текста на полином г (х) = r3х3 + r2х2 + r1х + r0 с коэффициентами r0 (х) =х3 + х2 + х, r1 (х) = х3 + 1, r2 (х) = х3 + х2 + 1, r3 (х) = х3 + х + 1 и приводим результат по модулю М (х) = х4 + 1. Соответствующая матрица имеет вид:

2.5 СЛОЖЕНИЕ С КЛЮЧОМ РАУНДА

На последнем шаге цикла раундовый ключ складывается по модулю 2 с блоком текста:

2.6 ПОЛНАЯ ПРОЦЕДУРА ЗАШИФРОВАНИЯ БЛОКА

Зашифрование по алгоритму Rijndael реализуется в виде следующего псевдокода. Аргументы обрабатываются как указатели на поля байтов или четырехбайтовых слов. Интерпретация полей, переменных и функций дана в таблицах 11-13.

Таблица 11

Интерпретация переменных

Переменные Интерпретация
Nk Длина Lk секретного ключа пользователя в четырехбайтовых словах
Nb Длина Lb блока в четырехбайтовых словах
Nr Число раундов Lrв соответствии с таблицами выше

Таблица 12

Интерпретация полей

Переменные Размер в байтах Интерпретация
CipherKey 4*Nk Секретный ключ пользователя
ExpandedKey 4*Nb* (Nr+1) Поле четырехбайтовых слов под развертку ключа
Rcon é4*Nb* (Nr+1) /Nkù Поле четырехбайтовых слов под константы c (j) = (rc (j), 0, 0, 0)
State 4*Nb Поле ввода открытого текста и вывода зашифрованного текста
RoundKey 4*Nb Раундовый ключ, фрагмент ExpandedKey

Таблица 13

Интерпретация функций

Функция Интерпретация
KeyExpansion Генерация раундового ключа
RotByte Сдвиг четырехбайтового слова влево на 1 байт: (abcd) ® (bcda)
ByteSub Подстановка в S-блоке всех байтов поля
Round Обычный раунд
FinalRound Последний раунд без преобразования MixColumn
ShiftRow Преобразование ShiftRow
MixColumn Преобразование MixColumn
AddRoundKey Сложение с ключом раунда

Генерация ключа при Lk < 8:

KeyExpansion (byte CipherKey, word ExpandedKey)

{

for (i = 0; i < Nk; i++)

ExpandedKey [i] = (CipherKey [4*i], CipherKey [4*i + 1], CipherKey [4*i + 2], CipherKey [4*i + 3]);

for (i = Nk; i<Nb* (Nr+1); i++)

{

temp = ExpandedKey [i - 1] ; if (i% Nk == 0)

temp = ByteSub (RotByte (temp)) ^Rcon [i/Nk] ; ExpandedKeyp] = ExpandedKey [i - Nk] ^temp;

}

}

ГенерацияключаприLk = 8:

KeyExpansion (byte CipherKey, word ExpandedKey)

{

for (i = 0; i < Nk; i++)

ExpandedKey [i] = (CipherKey [4*i], CipherKey [4*i + 1], CipherKey [4*i + 2], CipherKey [4*i + 3]);

for (i = Nk; i < Nb * (Nr + 1); i++)

{

temp = ExpandedKey [i - 1] ; if (i% Nk == 0)

temp = ByteSub (RotByte (temp)) ^Rcon [i/Nk] ; else if (i% Nk == 4)

temp = ByteSub (temp); ExpandedKey [i] = ExpandedKey [i - Nk] ^temp;

}

}

Раундовыефункции:

Round (word State, word RoundKey)

{

ByteSub (State);

ShiftRow (State); MixColumn (State); AddRoundKey (State, RoundKey)

FinalRound (word State, word RoundKey) {

ByteSub (State);

ShiftRow (State);

AddRoundKey (State, RoundKey)

}

Полная процедура зашифрования блока текста: