Эффективная реализация базовых криптографических конструкций: перспективного алгоритма блочного шифрования с длиной блока 128 бит, функции хеширования ГОСТ Р 34.11-2012 и ЭЦП ГОСТ Р 34.10-2012

14 Pages·1.093 MB·Russian

by  Бородин М.А., Рыбкин А.С.

Эффективная реализация
перспективного алгоритма блочного шифрования,
функции хэширования ГОСТ Р 34.11-2012 и
ЭЦП ГОСТ Р 34.10-2012
М.А. Бородин, А.С. Рыбкин
ОАОИнфоТеКС
{mikhail.borodin,andrey.rybkin}@infotecs.ru
Москва, 2014
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 1/14
Стрибог Перспективный
ГОСТ Р 34.11-2012 блочный шифр
LPSX LSX
Основные преобразования
gN(h,m)=E(LPSX[N](h),m)⊕h⊕m;
E(K,m)=X[K13]LPSX[K12]...LPSX[K1](m). E(a)=X[K10]LSX[K9]...LSX[K1](a);
D(a)=X[K1]S−1L−1X[K2]...S−1L−1X[K10](a).
Вычисление ключей
K1=K; (K1,K2)=K;
Ki =LPSX[Ci−1](Ki−1),i=2,..,13. (K2i+1,K2i+2)=F[C8(i−1)+8]...F[C8(i−1)+1](K2i−1,K2i),
i=1,2,3,4;
F[C](a1,a0)=(LSX[C](a1)⊕a0,a1).
Операции
X[K](a)=K⊕a; X[K](a)=K⊕a;
S(a)=S(a63||...||a0)=π(a63)||...||π(a0); S(a)=S(a15||...||a0)=π(a15)||...||π(a0);
L(a)=L(a7||...||a0)=l(a7)||...||l(a0); L(a)=R16(a);
P(a)=P(a63||...||a0)=aτ(63)||...||aτ(0). R(a)=R(a15||...||a0)=l(a15,...,a0)||a15||...||a1.
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 2/14
Преобразование l в алгоритме Стрибог
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 3/14
Преобразование L в ПБШ
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 4/14
Преобразования S и L
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 5/14
Преобразование LS
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 6/14
Схема зашифрования ПБШ
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 7/14
Алгоритмы расшифрования ПБШ
Исходный алгоритм расшифрования
D (a) = X[K ]S−1L−1X[K ]...S−1L−1X[K ]S−1L−1X[K ](a).
K1,...,K10 1 2 9 10
Заметим, что в силу линейности преобразования L−1 для
любого a∈V справедливо соотношение
128
L−1X[K ]S−1(a) = L−1(S−1(a)⊕K ) = L−1(S−1(a))⊕L−1(K ) =
i i i
= L−1S−1(a)⊕L−1(K ) = X[L−1(K )]L−1S−1(a).
i i
Новый алгоритм расшифрования
D (a) = X[K ]S−1X[L−1(K )]L−1S−1...
K1,...,K10 1 2
...X[L−1(K )]L−1S−1X[L−1(K )]L−1S−1S(a).
9 10
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 8/14
Производительность исследуемых алгоритмов
Скорость Трудоемкость Особенности
Платформа
Mбайт/c такты/байт реализации
Стрибог-512
Казимиров 38 67
i7-2600 @ 3.4ГГц,
Авторы 92 35
Win7
Лебедев 94 27 i7-920 @ 2.67ГГц SSE4, ASM
Дегтярев 121 28 i7-2600 @ 3.4ГГц SSE4
Перспективный блочный шифр
i7-2600 @ 3.4ГГц,
Зашифрование 125 26
Win7
i7-2600 @ 3.4ГГц,
Расшифрование 105 31
Win7
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 9/14
ЭЦП ГОСТ Р 34.10-2012
Формирование Проверка
Шаг 1. Вычислить хэш-код сообщения Шаг 1.Вычислитьпоподписизначения
h¯=h(M). r иs.
Шаг2.Вычислитьцелоечислоα,двоич-
Шаг 2.Вычислитьхэш-кодсообщения
ным представлением которого является
h¯=h(M).
векторh¯,иопределитьe=α (modq).
Шаг 3. Вычислить целое число α, дво-
Шаг 3. Сгенерировать случайное целое
ичным представлением которого является
числоk.
векторh¯,иопределитьe=α (modq).
Шаг 4. Вычислить точку ЭК C = kP и Шаг 4.Вычислитьзначение
определитьr =x (modq). v =e−1 (modq).
C
Шаг 5.Вычислитьзначение Шаг 5.Вычислитьзначения
s=(rd+ke) (modq). z1=sv (modq)иz2=−rv (modq).
Шаг 6.ВычислитьточкуЭК
Шаг6.Вернутьвкачествеподписи¯r||¯s.
C =z1P+z2QиопределитьR=xC(modq).
Шаг 7.ПроверитьравенствоR=r.
М.А.Бородин,А.С.Рыбкин ИнфоТеКС РусКрипто’2014 10/14