Menu

Алгоритм режим работы: Официальный сайт LADA

Содержание

Режимы работы алгоритма des — Информатика, информационные технологии

Для наиболее полного удовлетворения всем требованиям, предъявляемым к коммерческим системам шифрования, реализованы несколько режимов работы алгоритма DES. Наиболее широкое распространение получили режимы:

  • электронный шифроблокнот (Electronic Codebook ) — ECB;
  • цепочка цифровых блоков (Cipher Block Chaining) — CBC;
  • цифровая обратная связь (Cipher Feedback) — CFB;
  • внешняя обратная связь (Output Feedback) — OFB.

Кстати, если вы написали программу защиты данных и хотите дать полноценную рекламу, то автор рекомендует прямо указывать, какие из режимов поддерживает ваше детище. Это, вообще говоря, признак хорошего тона на рынке программного обеспечения средств защиты. Нет смысла раскрывать весь алгоритм, вы просто указываете : DES-CBC или DES-CFB и, как говорится, умный догадается, а дураку и не надо.

Давайте рассмотрим перечисленные выше режимы

DES-ECB

В этом режиме исходный файл M разбивается на 64-битовые блоки (по 8 байтов): M = M(1)M(2)…M(n). Каждый из этих блоков кодируется независимо с использованием одного и того же ключа шифрования (рис.5). Основное достоинство этого алгоритма — простота реализации. Недостаток — относительно слабая устойчивость против квалифицированных криптоаналитиков.


Рис.5. Работа алгоритма DES в режиме ECB

В частности, не рекомендуется использовать данный режим работы для шифрования EXE файлов, потому что первый же блок — заголовок файла, является вполне удачным началом для взлома всего шифра.

В то же время следует признать, что этот режим в силу своей простой реализации наиболее популярен среди любительских разработок.

DES-CBC

В этом режиме исходный файл M также, как и в режиме ECB, разбивается на 64-битовые блоки: M = M(1)M(2)…M(n). Первый блок M(1) складывается по модулю 2 с 64-битовым начальным вектором IV, который меняется ежедневно и держится в секрете. Полученная сумма затем шифруется с использованием ключа DES, известного и отправителю, и получателю информации. Полученный 64-битовый блок шифртекста C(1) складывается по модулю 2 со вторым блоком исходного текста, результат шифруется и получается второй 64-битовый блок шифртекста C(2) и т.д. Процедура повторяется до тех пор, пока не будут обработаны все блоки исходного текста (рис.6).


Рис.6. Работа алгоритма в режиме CBC

Таким образом для всех i = 1…n блок шифртекста C(i) определяется следующим образом:

C(i) = DES(M(i) xor C(i-1)), C(0) = IV — начальное значение шифра, равное начальному вектору.

Расшифрование выполняется следующим образом:

M(i) = C(i-1) xor DES-1(C(i)), C(0) = IV — начальное значение шифра, равное начальному вектору.

Прелесть данного режима состоит в том, что он не позволяет накапливаться ошибкам при передаче. Блок M(i) является функцией только C(i-1) и C(i). Поэтому ошибка при передаче приведет к потере только двух блоков исходного текста.

DES-CFB

В этом режиме размер блока может отличаться от 64. Исходный файл M считывается последовательными t-битовыми блоками (t

64-битовый сдвиговый регистр (входной блок) вначале содержит вектор инициализации IV, выравненный по правому краю. Для каждого сеанса шифрования используется новый IV.

Для всех i = 1…n блок шифртекста C(i) определяется следующим образом:

C(i) = M(i) xor P(i-1) ,

где P(i-1) — старшие t битов операции DES(С(i-1)), причем C(0)=IV.

Обновление сдвигового регистра осуществляется путем удаления его старших t битов и дописывания справа C(i).

Восстановление зашифрованных данных также не представляет труда: P(i-1) и C(i) вычисляются аналогичным образом и

M(i) = C(i) xor P(i-1) .

Блок-схема режима CFB приведена на рис.7.


Рис.7. Работа алгоритма DES в режиме CFB

DES-OFB

Режим OFB очень похож на режим CFB.

Отличие от режима CFB состоит только в методе обновления сдвигового регистра. В данном случае это осуществляется путем удаления его старших t битов и дописывания справа P(i-1) (рис.8).


Рис.8. Блок-схема алгоритма DES в режиме OFB

Каждому из рассмотренных режимов свойственны свои достоинства и недостатки, что обусловливает области их применения.

Режим ECB хорошо подходит для шифрования ключей. Режимы CBC и CFB пригодны для аутентификации данных. Режим CFB, кроме того, предназначен для шифрования отдельных символов. Режим OFB нередко используется в спутниковых системах связи.

Статьи к прочтению:

Защита информации. Блочные шифры


Похожие статьи:

Алгоритм предоставления сведений о численности сотрудников, переведенных на дистанционный режим работы

С 5 по 28 октября работодатели обязаны перевести на дистанционную работу не менее 30 процентов сотрудников.

Каждый понедельник с 12 по 28 октября работодатели будут предоставлять данные о количестве сотрудников, переведенных на дистанционный режим работы. Требование закреплено в Указе Мэра Москвы № 97-УМ от 6 октября и касается как индивидуальных предпринимателей, так и организаций.
Эти меры связаны с ростом числа заболевших коронавирусной инфекцией и должны усилить контроль выполнения ограничений.
Порядок подачи сведений:

  1. Перейдите в каталог услуг для бизнеса сайта mos.ru Услуга «Предоставление информации о численности сотрудников» https://www.mos.ru/biznes/ или на Главную страницу портала https://i.moscow Раздел «Перевод сотрудников на дистанционный режим работы»
  2. Войдите по электронной подписи компании
  3. Перейдите на форму подачи сведений
  4. Заполните шаблон
  5. Подайте сведения
  6. Дождитесь обработки файла (10-30 секунд). Скачайте отчет с результатом

Изменение сведений:

  • В любой день, в любое время – сервис работает круглосуточно;
  • При изменении списка лиц переведенный на дистанционный режим работы (отпуск, больничный, сменный график и пр.)

Главное: предоставлять сведения минимум по 30% работников каждый понедельник

ДОПОЛНИТЕЛЬНО:

С 9 октября 2020 г. приостановлено действие социальных карт, обеспечивающих льготный проезд:

  • школьникам;
  • пенсионерам;
  • лицам с хроническими заболеваниями.

Данное правило также распространяется на работников 65+ и сотрудников, страдающих хроническими заболеваниями, которые не переведены на удаленный режим работы по решению работодателя (п.11.4 Указа № 96-УМ от 1 октября «чье нахождение на рабочем месте является критически важным для обеспечения функционирования организаций, индивидуальных предпринимателей»).

Справочно: Есть ЭЦП: Любая усиленная квалифицированная электронная подпись, с которой: сдается отчетность в ФНС, участвуете в гос закупках, обращаетесь за гос услугами от лица компании и пр.
Нет ЭЦП: Оформить в любом аккредитованном удостоверяющем центре. В Москве 153 центра. список https://e-trust.gosuslugi.ru

 

ПОШАГОВЫЙ АЛГОРИТМ ПОДАЧИ СВЕДЕНИЙ

Режим и график работы

Уважаемые граждане!

Запись на прием к специалистам  осуществляется:

— Через электронную регистратуру ;

— Через регистратуру БУ ХМАО – Югры «Сургутская клиническая психоневрологическая больница»

 

Взрослое диспансерное отделение

г. Сургут, пр. Набережный 39, 4 этаж

Регистратура взрослого диспансерного отделения 8 (3462) 94 03 59, 94 04 63

Работает согласно графику с 8 -00 до 18-00 и рассчитано на прием 450 человек в день взрослого контингента лиц старше 18 лет.

Детское диспансерное психиатрическое отделение

г. Сургут, пр. Взлетный 11

Регистратура 8 (3462) 94 02 16

Работает согласно графику с 8 -00 до 18-00 и рассчитано на прием 150 человек в день детско-подросткового населения от 0 года и до 18 лет.

Амбулаторно психотерапевтическое отделение

г. Сургут, ул. Иосифа Каролинского 11

Регистратура 8 (3462) 94 07 33

Работает согласно графику с 8 -00 до 18-00 и рассчитано на прием 45 человек в день взрослого контингента лиц старше 18 лет.

Отделение платных медицинских услуг 

г. Сургут, ул. Иосифа Каролинского 11

Регистратура 8 (3462) 94 02 17

Работает согласно графику с 8 -00 до 18-00 (без перерыва), суббота с 8 -00 до 14-00 и рассчитано на прием от 50 до 150 человек в день взрослого контингента лиц старше 18 лет.

Перед приемом врача необходимо обратиться в регистратуру. Как иногородним гражданам, так и жителям г. Сургута при себе иметь: паспорт, полис, флюорографию.

 Вы можете ознакомиться с режимом и графиком работы:

Взрослый корпус , БУ ХМАО-Югры «Сургутская клиническая психоневралогическая больница»

Детский корпус, БУ ХМАО-Югры «Сургутская клиническая психоневралогическая больница»

Амбулаторное психотерапевтическое отделение , БУ ХМАО-Югры «Сургутская клиническая психоневралогическая больница»

Отделение платных медицинских услуг , БУ ХМАО-Югры «Сургутская клиническая психоневралогическая больница»

  • < Назад
  • Вперёд >

Алгоритм самодиагностики и коррекции режима работы пилотажно-навигационного комплекса авиамодели Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

The problems of resistance of integrated security system, including the application of physical keys of access are considered. Recommendations to improve the resistance of content and electronic editions in general are made.

Key words: e-book reader, resistance of different sizes and types of information, physical access key, electronic signature, HASP.

Proskuriakov Nikolai Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, [email protected],mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Yakovlev Boris Sergeyevich, candidate of technical sciences, docent, bor_ [email protected] ru, Russia, Tula, Tula State University,

Arkhangelskaia Natalia Nicolaevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected],mail. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 629.7.05

АЛГОРИТМ САМОДИАГНОСТИКИ И КОРРЕКЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА АВИАМОДЕЛИ

М.В. Рябцев

Предлагается реализация алгоритма самодиагностики и коррекции режима работы пилотажно-навигационного комплекса авиамодели самолетного типа массой не более 3 кг. Алгоритм позволяет проводить мониторинг вектора состояния оборудования и автоматически изменять закон управления в случае отказа одной или нескольких измерительных систем.

Ключевые слова: авиамодель, пилотажно-навигационный комплекс, алгоритм, самодиагностика, режим работы, закон управления, вектор состояния оборудования.

В настоящее время развитие микропроцессорной и микромеханической промышленности позволило расширить диапазон применения авиамоделей, начиная от топографической фото- и видеосъемки, заканчивая доставкой небольших грузов. Выполнение этих задач обеспечивает система управления, включающая в себя приводы, датчики, системы обработки информации и устройства передачи команд. Совокупность этих устройств образует пилотажно-навигационный комплекс (далее — ПНК). Посредством ПНК авиамодель взаимодействует с оператором, осуществляющим её пилотирование, а также контроль над выполнением поставленной задачи [1]. На рис. 1 представлена структурная схема ПНК.

Рис. 1. Структурная схема ПНК

В состав разрабатываемого ПНК входят датчики угловой скорости, акселерометры, пирометрическая система ориентации, магнитометры, датчик давления, телеметрическая система и модуль GPS. Алгоритмы управления авиамодели основаны на комплексировании данных, полученных от разных измерительных систем, что позволяет повысить точность определения углов ориентации [2, 3]. Однако отказ одной из таких систем приведет к сбою в работе ПНК и, тем самым, к потере контроля над авиамоделью. Поэтому возникает необходимость в создании алгоритма, способного проводить мониторинг состояния датчиков, автоматическую коррекцию режима работы ПНК и предупреждать оператора о возникшей проблеме.

Для реализации такого алгоритма каждой измерительной системе или датчику (далее — объект контроля) присваивается поле допустимых значений, а также ставится в соответствие логическая переменная (1). Данная переменная принимает значение «1» в случае, если данные от объекта контроля получены и принадлежат полю допустимых значений. В случае, если данные от объекта контроля не получены или получены, но не принадлежат полю допустимых значений, переменная принимает значение «0»:

X = A n Bi, (1)

где Ai — логическая переменная, представляющая результат проверки условия получения данных от объекта контроля; Bi — логическая переменная, представляющая результат проверки условия того, что данные, полученные от объекта контроля, принадлежат полю допустимых значений.

Таким образом, можно сформировать вектор состояния оборудования авиамодели (далее — ВСО):

X = (X1,X2,K,X7>. (2)

Для каждого значения ВСО должен быть предусмотрен определенный закон управления авиамодели, реализованный в форме режима работы ПНК. К примеру, в случае отказа пирометрической системы будет задействован аналогичный режим с использованием датчиков угловой скорости и акселерометров. В случае потери связи с оператором, ПНК задействует режим возвращения на базу. Если же в процессе возвращения на базу откажет модуль GPS, дальнейшее выполнение этого режима станет невозможным, поэтому будет выполнен переход в аварийный режим.

Однако существуют режимы работы ПНК, условиям выполнения которых удовлетворяют сразу несколько значений ВСО. Например, режим ручного управления отличается от режима демонстрации ручного управления только программной реализацией, но не условиями выполнения. В связи с этим возникает необходимость формирования вектора доступных режимов работы (далее — ВДР), при текущем значении ВСО. Для этого проводится операция умножения заранее сформированной матрицы-маски режимов работы на ВСО. Каждая строка матрицы соответствует определенному режиму работы ПНК, а столбец — определенному объекту контроля (рис. 2). Значение элемента строки равно 1 в том случае, если соответствующий ему объект контроля используется в реализации данного режима, и равно 0 в противоположном случае.

Таким образом, в результате умножения матрицы матрицы-маски режимов работы на ВСО формируется вектор рангов. Каждый из элементов вектора рангов (далее — ВР) соответствует определенному режиму работы. В случае, если значение ВСО удовлетворяет условиям реализации данного режима работы, соответствующий элемент ВР принимает строго определенное значение:

R = M ■ X. (3)

После определения элементов ВР можно сформировать ВДР, элементы которого могут принимать значения «доступен» или «недоступен» («1» и «0» соответственно). 3 Сц н и 2 О Си и =: и о а < Магнито-резистивный датчик Датчики инфракрасного излучения Датчик давления л ч 0 £ 1 сл О 2 и Ч О о а 9 —

Режимы работы Старт — Ожидание | 0| о 0| _0_ _0_ Ш

Ручное управление | 01 01 01 т ш ш ш ш □ ш

Полуавтоматическое управление | 11 1 1

Автоматическое управление | 11 11 |1 шшш □□□ Ш00

… | 1***1 1-1

Отказ системы | о |0 |0|

Рис. 2. Формирование матрицы-маски режимов работы ПНК

Рис. 3. Иерархия режимов работы ПНК

253

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 11. Ч. 1 Описание режимов работы ПНК

Номер режима работы Наименование режима работы Описание режима работы

1 2 3

0 Старт — Ожидание Ожидание команды оператора

1 Калибровка Калибровка измерительных систем, загрузка основных констант

2 Сервис Вывод информации о текущем состоянии ПНК

3 Демонстрация режима ручного управления Работа в режиме ручного управления без запуска двигателей

4 Демонстрация режима полуавтоматического управления Работа в режиме полуавтоматического управления без запуска двигателей

5 Ручное управление Работа в режиме ручного управления

6 Полуавтоматическое управление Работа в режиме полуавтоматического управления

7 Полуавтоматическое управление в случае отказа датчиков угловой скорости или акселерометров Работа в режиме полуавтоматического управления на основе показаний датчиков инфракрасного излучения

8 Полуавтоматическое управление в случае отказа датчиков инфракрасного излучения Работа в режиме полуавтоматического управления на основе показаний датчиков угловой скорости и акселерометров

9 Автоматическое управление Работа в режиме автоматического управления

10 Автоматическое управление в случае отказа датчиков угловой скорости или акселерометров Работа в режиме автоматического управления, при которой ориентация осуществляется на основе показаний датчиков инфракрасного излучения

Окончание

1 2 3

15 Отказ системы Установка рулей в нейтральное положение с остановкой двигателей

11 Автоматическое Работа в режиме автоматического

управление в случае управления, при которой ориента-

отказа датчиков ция осуществляется на основе пока-

инфракрасного из- заний датчиков угловой скорости и

лучения акселерометров

12 Автоматическое Работа в режиме автоматического

управление в случае управления, без поддержания задан-

отказа датчика дав- ной высоты полета

ления

13 Автоматическое Работа в режиме автоматического

управление в случае управления, при которой осуществ-

отказа ОР8-модуля ляется разворот в направлении точки начала полета с последующим снижением

14 Возвращение на ба- Работа в режиме автоматического

зу управления, при которой осуществляется возвращение в точку начала полета с последующей посадкой

Если ни один из вариантов полуавтоматического или автоматического режима не может быть применен, задействуется аварийный режим. Аварийный режим имеет самый низкий приоритет, а его реализация заключается в остановке двигателя, установке рулей в нейтральное положение и выбросе парашюта (при его наличии).

Алгоритм самодиагностики и коррекции режима работы ПНК авиамодели представлен на рис. 4. Алгоритм начинается с присвоения переменной, характеризующей выбранный режим работы (далее — переменная выбранного режима), значения текущего режима, после чего на основании ВСО формируется вектор рангов и ВДР. Далее выполняется чтение режима, заданного оператором, значение которого присваивается переменной выбранного режима. При этом учитывается то, что во время полета авиамодели не может быть задействован один из предполетных режимов, таких как режим калибровки или режим демонстрации. В случае поступления команды перехода в один из предполетных режимов в процессе полета — команда игнорируется. Далее происходит проверка возможности использования выбранного режима работы на основании ВДР. Если режим доступен, то переменной, характеризующей текущий режим работы ПНК, присваивается значение переменной выбранного режима и алгоритм за-

255

вершается, в противном случае переменной выбранного режима присваивается значение режима с более низким приоритетом в соответствии с иерархией, после чего вновь проходит проверка возможности использования выбранного режима работы. Цикл будет продолжаться до тех пор, пока выбранный режим не окажется доступным или аварийным.

Рис. 4. Алгоритм самодиагностики и коррекции режима работы

ПНК авиамодели

ПНК реализован на базе микропроцессора STM32F407VGT, входящего в состав макетной платы 8ТМ32Р4-Э1 Бсоуегу (рис. 5).

Рис. 5. Внешний вид ПНК на базе макетной платы STM32F4-Discovery

В состав ПНК входят: датчики угловой скорости LPY510AL, акселерометры LIS302DL, баровысотомер на базе датчика давления MPXH6115A, пирометрическая система ориентации, основанная на базе инфракрасных датчиков MLX90614, система навигации на базе GPS-модуля LEA-4A, аппаратура управления Spektrum DX6i, цифровой телеметрический канал на базе радиомодема APC-240.

Список литературы

1. Репников А.В., Мручко Ю.В., Вальдовский А.В. Задачи программно-алгоритмического обеспечения навигационно-пилотажного комплекса: учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 1990. 84 с.

2. Рябцев М.В. Определение зависимости угла возвышения оптической оси пирометрического датчика, направленной под углом к продольной оси беспилотного летательного аппарата, от углов тангажа и крена. // VIII Региональная молодёжная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: сб. докл. в 3 ч.; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. Ч. II. 244 с.

3. Рябцев М.В. Определение углов тангажа и крена беспилотного летательного аппарата при известных углах возвышения оптических осей двух пирометрических датчиков, расположенных под углом к продольной

257

оси беспилотного летательного аппарата // VIII Региональная молодёжная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: сб. докл. в 3 ч.; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. Ч. II. 244 с.

Рябцев Максим Вадимович, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

ALGORITHM OF SELF-DIAGNOSIS AND MODE CORRECTION FOR AIRCRAFT FLIGHT COMPLEX

M. V. Ryabtsev

The implementation of the self-diagnosis and mode correction algorithm of flight and navigation system for plane type aircraft weighing less than 3 kg is proposed. The algorithm allows to monitor the equipment state vector and to automatically change the control law in the case of failure of one or more measuring systems.

Key words: aircraft, flight complex, algorithm, self-diagnosis, mode, control law, the equipment state vector.

Ryabtsev Maxim Vadimovich, postgraduate, [email protected] ru, Russia, Tula, Tula State Univesity

УДК 004.932

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ

В. Л. Токарев, Д. А. Абрамов

Исследованы вопросы построения информационно-измерительной системы для распознавания нештатных ситуаций. Предложен метод выделения нештатных ситуаций по оценкам параметров, полученным путем обработки видеоизображений.

Ключевые слова: система видеоаналитики, обнаружение нештатных ситуаций.

В последние годы существенно возрос интерес к цифровой обработке видеоизображений, что связано с резким снижением цен на цифровые телекамеры, благодаря чему они стали доступными широкому классу пользователей и начали внедряться во многих сферах человеческой деятельности для решения задач автоматического контроля и видеонаблюдения.

Алгоритм действий органов управления функциональныхподсистем РСЧС при приведении в режим чрезвычайной ситуации — 1.2 Методические рекомендации

1.

Уточнение полученной информации от диспетчера ЕДДС муниципального образования:

— время возникновения ЧС;

— место ЧС;

— основные параметры ЧС;

— принятые меры.

Ч+0.01 – Ч+0.05

2.

Постановка задач на убытие подчиненных сил функциональной подсистемы РСЧС по к месту ЧС (при необходимости, в зависимости от типа ЧС).

Ч+0.05

3.

Доведение полученной информации до руководящего состава органа управления функциональной подсистемы РСЧС субъектового уровня, получение задач на принятие экстренных мер:

Ч+0.05 – Ч+0.10

— предварительных

Проведение усиления дежурных смен.

Ч+0.10 – Ч+0.15

Подготовка предложений по введению в действие соответствующего режима функционирования.

Ч+0.15 – Ч+0.25

— по оповещению

Осуществление контроля проведения оповещения:

— дежурных сил и средств постоянной готовности;

— руководителей подведомственных организаций, учреждений и предприятий, привлекаемых к реагированию на ЧС.

Ч+0.25 – Ч+0.30

— по защите населения

Подготовка предложений на проведение превентивных мероприятий (мероприятий по первоочередному жизнеобеспечению пострадавшего населения – при необходимости).

к Ч+1.00

4.

Организация проведения АСДНР:

— оценка обстановки

Определение масштабов ЧС

к Ч+1.00

в дальнейшем уточнение через каждый час

Определение продолжительности проведения АСДНР

к Ч+1.00

в дальнейшем уточнение через каждый час

— определение сил и средств, привлекаемых для ликвидации ЧС

Проведение расчета необходимых сил и средств для проведения АСДНР и ликвидации последствий ЧС

к Ч+1.00

в дальнейшем уточнение через каждый час

Подготовка предложений по привлечению дополнительных сил и средств и созданию резерва (при необходимости)

к Ч+1.00

в дальнейшем уточнение через каждый час

— обеспечение проведения АСДНР

Подготовка предложений по времени начала, окончания и продолжительности работ, организации питания, мест отдыха, жизнеобеспечения и порядка доставки аварийно-спасательных формирований к местам проведения работ.

к Ч+1.00

в дальнейшем уточнение через каждый час

— организация управления и взаимодействия

Подготовка предложений по введению в действие соответствующих разделов “Плана действий по предупреждению и ликвидации ЧС”, организация исполнения, в части касающейся.

с Ч+1.00

Организация взаимодействия с подчиненными подразделениями, вышестоящими органами управления и другими участниками взаимодействия.

По прибытии

на место ЧС (происшествия)

Организация сбора, обработки и обмена информацией о ЧС с взаимодействующими структурами.

В ходе ликвидации ЧС

5.

Ведение АСДНР

Руководство подчиненными подразделениями, привлекаемыми к проведению АСДНР

В ходе ликвидации ЧС

Осуществление контроля выполнения поставленных задач и принятых решений (в части касающейся).

В ходе ликвидации ЧС

6.

Ликвидация последствий ЧС

Участие в оценке ущерба и подготовке материалов на возмещение ущерба.

До полной ликвидации последствий ЧС

Осуществление контроля проведения восстановительных работ (в части касающейся).

До полной ликвидации последствий ЧС

Проведение анализа действий подчиненных сил и средств по спасению пострадавших, установление причин возникновения ЧС и виновных лиц (при необходимости), подготовка предложений для принятия мер.

В течение суток после ликвидации последствий ЧС

Минздрав разработал алгоритм работы ТРЦ в Нур-Султане

Форпост Севастополь

Главный санитарный врач Нур-Султана Жанна Пралиева рассказала об условиях работы торгово-развлекательных центров и саун в период карантина, а также правила их посещения, передает корреспондент центра деловой информации Kapital.kz.

«Несмотря на положительную динамику стабилизации заболеваемости коронавирусной инфекцией, которая наблюдалась в столице за прошедшую неделю, когда прирост заболеваемости не превышал 5%, хотела бы призвать к жесткому соблюдению санитарно-эпидемиологических требований. С учетом послабления карантинных мер в любой момент возможен рост заболеваемости. В этой связи на объектах, которым разрешена деятельность, необходимо строго соблюдать требования санитарных норм не только самими субъектами, но и посетителями», — сказала Жанна Правлиева во время онлайн-пресс-конференции в СЦК.

Разработаны алгоритмы работы для указанных категорий объектов, где помимо общих санитарно-ограничительных требований отражены и особенные требования.

Экономика

2298

Розничные продажи во время карантина упали почти вдвое

Более половины всех трат казахстанцев в период самоизоляции пришлось на продукты

«С обычным графиком работы для торговых домов и торговых центров, торгово-развлекательных центров с максимальным числом покупателей в торговых бутиках не более пяти лиц, строгим соблюдением социальной дистанции не менее двух метров и наличием разметки между покупателями в очереди, в кассовой, торговой зоне и перед примерочными», — отметила главный санврач столицы.

Для бань и саун без бассейнов будет установлен график работы с 9.00 до 18.00 по предварительной записи с заполняемостью не более 30% от проектной вместимости. Исключается нахождение людей в зале ожидания, также сотрудникам нужно минимизировать прямые контакты с посетителями.

«Как врач-эпидемиолог хотела бы попросить жителей быть благоразумными и строго соблюдать все меры профилактики — начиная с ношения масок до отказа от посещения мест массового скопления, так как инфекция никуда не исчезла. Она вокруг нас. Соблюдая все меры предосторожности, сообща мы сможем ее побороть. Очень важно, чтобы каждый из вас понимал серьезность положения. Каждый из вас может быть носителем вируса, сам того не осознавая. Последствия от заражения могут быть самыми тяжелыми», — заключила Жанна Пралиева.

При работе с материалами Центра деловой информации Kapital.kz разрешено использование лишь 30% текста с обязательной гиперссылкой на источник. При использовании полного материала необходимо разрешение редакции.

График приема специалистов

ФИО

Должность

Часы приёма

№ кабинета

Часы приёма повторных больных

Каланова Алла Павловна (с 01-04,15 июня)

Врач-онколог (проктолог)

08:00-14:00

А314

13:00-14:00

Каланова Алла Павловна (с 07-11 июня)

Врач-онколог (проктолог)

14:00-20:00

А 314

19:00-20:00

Янузаков Гаяз Тагирович

(с 01-04,15 июня)

Врач-онколог (проктолог)

14:00-20:00

А314

19:00-20:00

Янузаков Гаяз Тагирович (с 07-11 июня)

Врач-онколог (проктолог)

08:00-14:00

А 314

13:00-14:00

Хамидуллина Лейсан Форвазовна

(с 01-04,15 июня)

Врач-онколог

(проктолог)

14:00-20:00

А317

19:00-20:00

Хамидуллина Лейсан Форвазовна

(с 07-11 июня)

Врач-онколог

(проктолог)

08.00-14.00

А317

13.00-14.00

Гареева Зульфира Аюповна (б/л)

Врач-онколог (гинеколог)

А220

Тарасова Татьяна Юрьевна (до 15 июня отпуск)

Врач-онколог

(гинеколог)

14:00-20:00

А218

19:00-20:00

Юсупова Гульназ Гарафутдиновна             

Врач-онколог (гинеколог)

08:00-14:00

А218

13:00-14:00

Закиров Роберт Маснавиевич            (с15.июня отпуск)

Врач-онколог (гинеколог)

14:00-20:00

А220

19:00-20:00

Ахметов Ниль Наилевич

Врач-общий онколог

14:00-20:00

А228

19:00-20:00

Мухаметьянова Роза Амировна (б/л)

Врач-общий онколог

08.00-14.00

А228

13.00-14.00

Горданова Гульнара Валиевна                                                   

Врач-общий онколог

08:00-14:00

А335

13.00-14.00

Юсупова Лилия Анатольевна

Врач-общий онколог

08:00-14:00

А226

13.00-14.00

Фархутдинова Елена Фаузировна

Врач-общий онколог

14:00-20:00

А226

19:00-20:00

Аглямов Рушан Ильясович

Врач-онколог (уролог)

08:00-14:00

А319

13:00-14:00

Нигматуллин Артур Галеевич 

Врач-онколог

(пульмонолог)

08:00-14:00

А331

13:00-14:00

Гайнуллин Арслан Хайдарович

(с 01-15 июня)

Врач-онколог (пульмонолог)

14:00-20:00

А329

19:00-20:00

Азизов Наиль Мансурович (до15.06.отпуск)

Врач-онколог (пульмонолог)

14:00-20:00

А329

19:00-20:00

Шарафутдинова Наталья Анатольевна

Врач лор-онколог (голова-шея)

08:00-14:00

А208

13:00-14:00

Ханнанов Идрис Юрисович

Врач лор-онколог (голова-шея)

14:00-20:00

А208

19:00-20:00

Шабалина Марина Анатольевна

Врач лор-онколог (голова-шея)

08.00-14.00

А206

13.00-14.00

Зулькарнаева Эльвира Талгатовна

Врач-онколог (маммолог)

14:00-20:00

А222

19:00-20:00

Гареева Зульфия Наильевна

Врач-онколог (маммолог)

08:00-14:00

А224

13:00-14:00

Галлямов Айвар Анварович

Врач-онколог (маммолог)

Чет 14.00-20.00

Нечет 08.00-14.00

     

А327

Чет 19.00-20.00

Нечет 13.00-14.00                       

Хабибулина Ильвира

Винеровна

Врач-онколог

(маммолог)

Чет 08:00-14:00

Нечет 14:00-20:00

А 327

Чет 13:00-14:00

Нечет 19:00-20:00

Кудряшов Алексей Александрович

Врач кабинета паллиативной помощи

09.00-10.00

11.00-15.40

А111

Сагазетдинова Эльмира Халимовна

Врач кабинета паллиативной помощи

09.00-10.00

11.00-15.40

А111

Мельничук Андрей Васильевич

Врач кабинета паллиативной помощи

09.00-10.00 11.00-15.40

А111

Кантимерова Лилия Радиковна

Врач радиотерапевт

10:00-12:00

А204

Проломов Алексей Павлович

Врач нейрохирург

08:00-13:00

А329

12:00-13:00

Потапов Станислав Олегович

Врач химиотерапевт

Чет 09.00-15.00

Нечет 11.00-16.00

А234

Чет 14.00-15.00

Нечет 15.00-16.00

Зиннатуллина Гузель Фардинатовна

Врач химиотерапевт

Чет 11.00-16.00

Нечет 09.00-15.00

А309

Чет 15.00-16.00

Нечет 14.00-15.00

 

Режимы работы блочного шифра

Алгоритмы шифрования делятся на две категории в зависимости от типа ввода: блочный шифр и потоковый шифр. Блочный шифр — это алгоритм шифрования, который принимает фиксированный размер входных данных, например b бит, и снова создает зашифрованный текст размером b бит. Если ввод больше b бит, его можно разделить дальше. Для различных приложений и применений существует несколько режимов работы с блочным шифром.

Электронная кодовая книга (ECB) —
Электронная кодовая книга — это самый простой способ функционирования блочного шифра.Это проще, потому что прямое шифрование каждого блока входящего открытого текста и вывода выполняется в виде блоков зашифрованного зашифрованного текста. Обычно, если размер сообщения превышает b бит, его можно разбить на группу блоков, и процедура повторяется.

Процедура ECB проиллюстрирована ниже:

Преимущества использования ECB —



  • Возможно параллельное шифрование блоков битов, поэтому это более быстрый способ шифрования.
  • Простой способ блочного шифра.

Недостатки использования ECB —

  • Склонен к криптоанализу, поскольку существует прямая связь между открытым текстом и зашифрованным текстом.

Цепочка блоков шифра —
Цепочка блоков шифра или CBC — это усовершенствование ECB, поскольку ECB ставит под угрозу некоторые требования безопасности. В CBC предыдущий блок шифрования предоставляется в качестве входных данных для следующего алгоритма шифрования после XOR с исходным блоком открытого текста.Вкратце, здесь блок шифра создается путем шифрования вывода XOR предыдущего блока шифрования и текущего блока открытого текста.

Процесс проиллюстрирован здесь:

Преимущества CBC —

  • CBC хорошо работает для входных данных, превышающих b бит.
  • CBC — хороший механизм аутентификации.
  • Лучше сопротивляемость криптоанализу, чем ECB.

Недостатки CBC —

  • Параллельное шифрование невозможно, поскольку для каждого шифрования требуется предыдущий шифр.

Cipher Feedback Mode (CFB) —
В этом режиме шифр предоставляется как обратная связь для следующего блока шифрования с некоторыми новыми спецификациями: сначала для первого шифрования используется начальный вектор IV, а выходные биты разделяются по заданному s и bs бит слева s битов выбираются и применяются операция XOR с битами открытого текста. Результат передается на вход сдвигового регистра, и процесс продолжается. Процесс шифрования и дешифрования для одного и того же показан ниже, оба они используют алгоритм шифрования.


Преимущества CFB —

  • Поскольку из-за использования сдвигового регистра происходит некоторая потеря данных, применение криптоанализа затруднено.

Режим обратной связи по выходу —
Режим обратной связи по выходу следует почти так же, как и режим обратной связи по шифрованию, за исключением того, что он отправляет зашифрованный выход в качестве обратной связи вместо фактического шифра, который является выходом XOR. В этом режиме обратной связи по выходу все биты блока отправляются вместо отправки выбранных с бит.Режим обратной связи по выходу блочного шифра очень устойчив к ошибкам передачи битов. Это также уменьшает зависимость или взаимосвязь шифра с открытым текстом.

Режим счетчика —
Режим счетчика или CTR представляет собой простую реализацию блочного шифра на основе счетчика. Каждый раз, когда значение, инициированное счетчиком, зашифровывается и передается в качестве входных данных для XOR с открытым текстом, что приводит к блоку зашифрованного текста. Режим CTR не зависит от использования обратной связи и, следовательно, может быть реализован параллельно.

Его простая реализация показана ниже:

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и будьте готовы к работе в отрасли.

Разница в пяти режимах в алгоритме шифрования AES

Недавно я работал с Савадой-саном над TDE. Итак, я изучал алгоритм шифрования.Пока изучаю пять режимов в AES. В этом документе я расскажу о различиях в пяти режимах.

Общие

Блочные шифры — это схемы для шифрования или дешифрования, в которых блок открытого текста обрабатывается как один блок и используется для получения блока зашифрованного текста того же размера. Сегодня AES (Advanced Encryption Standard) — один из наиболее часто используемых алгоритмов для блочного шифрования. Он был стандартизирован NIST (Национальным институтом стандартов и технологий) в 2001 году, чтобы заменить DES и 3DES, которые использовались для шифрования в тот период.Размер блока AES составляет 128 бит, а размер ключа шифрования может быть 128, 192 или 256 бит. Обратите внимание: ключ имеет три длины, но размер блока шифрования всегда составляет 128 бит. Алгоритмы блочного шифрования также должны обеспечивать шифрование открытого текста с размером, отличным от определенного размера одного блока. Мы можем использовать некоторые алгоритмы для блока заполнения, когда открытого текста недостаточно для блока, например PKCS5 или PKCS7, он также может защитить от атаки PA, если мы используем режим ECB или CBC.Или мы можем использовать режим AES, который поддерживает поток открытого текста, например режим CFB, OFB, CTR.

Теперь давайте представим пять режимов AES.

  • Режим ECB: режим электронной кодовой книги
  • Режим CBC: режим цепочки блоков шифра
  • Режим CFB: режим обратной связи шифра
  • Режим OFB: режим обратной связи вывода
  • Режим CTR: режим счетчика

Режим атаки:

  • PA: Атака заполнения
  • CPA: Атака выбранного открытого текста
  • CCA: Chosen Ci

Режим ECB

Режим ECB (Электронная кодовая книга) самый простой из всех.Из-за очевидных недостатков это обычно не рекомендуется. Блок-схема этого режима представлена ​​на рис. 1.


Мы можем видеть это на рис. 1, открытый текст разделен на блоки по длине блока AES, 128. Таким образом, режим ECB должен дополнять данные до тех пор, пока он не станет равным длине блока. Тогда каждый блок будет зашифрован одним и тем же ключом и одним и тем же алгоритмом. Итак, если мы зашифруем один и тот же открытый текст, мы получим тот же зашифрованный текст. Так что в этом режиме большой риск. Блоки открытого и зашифрованного текста взаимно однозначно соответствуют друг другу.Поскольку шифрование / дешифрование является независимым, мы можем шифровать / дешифровать данные параллельно. И если блок открытого текста или зашифрованного текста сломан, это не повлияет на другие блоки.

Благодаря особенностям ECB, Мэллори могут атаковать, даже если они не получают открытый текст. Например, если мы зашифруем данные о нашем банковском счете следующим образом: Зашифрованный текст: C1: 21 33 4e 5a 35 44 90 4b (счет) C2: 67 78 45 22 aa cb d1 e5 (пароль) Тогда Мэллори может копировать данные из C1 в C2.Затем он может войти в систему с учетной записью, поскольку пароль будет легче получить.

При шифровании базы данных мы можем использовать ECB для шифрования таблиц, индексов, wal, временных файлов и системных каталогов. Но из-за вопросов безопасности мы не рекомендуем использовать этот режим.

Режим CBC

Режим CBC (Cipher Block Chaining) (рис. 2) обеспечивает это с помощью вектора инициализации — IV. IV имеет тот же размер, что и зашифрованный блок. В общем, IV обычно представляет собой случайное число, а не одноразовый номер.

Мы можем видеть это на рисунке 2, открытый текст разделен на блоки и требует добавления данных заполнения. Сначала мы будем использовать блок открытого текста xor с IV. Затем CBC зашифрует результат в блок зашифрованного текста. В следующем блоке мы будем использовать результат шифрования для xor с блоком открытого текста до последнего блока. В этом режиме, даже если мы зашифруем один и тот же блок открытого текста, мы получим другой блок зашифрованного текста. Мы можем расшифровать данные параллельно, но это невозможно при шифровании данных.Если блок открытого текста или зашифрованного текста поврежден, это повлияет на все последующие блоки.

Мэллори может изменить IV, чтобы атаковать систему. Даже если в IV неверен бит, все данные будут повреждены. Мэллори также может совершить атаку оракула. ((n + 1) / 2) (n — длина блока).

Режим CFB

Режим работы CFB (Cipher FeedBack) позволяет использовать блочный шифратор в качестве потокового шифра. Он также нуждается в капельнице.

Сначала CFB зашифрует IV, а затем выполнит xor с блоком открытого текста, чтобы получить зашифрованный текст. Затем мы зашифруем результат шифрования для xor открытого текста. Поскольку этот режим не будет напрямую шифровать открытый текст, он просто использует зашифрованный текст для xor с открытым текстом, чтобы получить зашифрованный текст. Таким образом, в этом режиме нет необходимости дополнять данные.

И он может дешифровать данные параллельно, а не шифрование. Этот режим похож на CBC, поэтому, если есть сломанный блок, он повлияет на все последующие блоки.

Этот режим может быть атакован повторной атакой. Например, если вы используете другой зашифрованный текст для замены нового зашифрованного текста, пользователь получит неверные данные. Но он не узнает, что данные неверны. ((n + 1) / 2) блоков шифрования.

Режим OFB

Режим работы OFB (Output FeedBack) (Рис. 4) также позволяет использовать шифровальщик блоков в качестве шифровальщика потока. Также не требуются данные заполнения.

В этом режиме он зашифрует IV в первый раз и зашифрует каждый результат. Затем он будет использовать результаты шифрования для xor открытого текста, чтобы получить зашифрованный текст. Он отличается от CFB, он всегда шифрует IV. Он не может зашифровать / расшифровать IV параллельно. Обратите внимание, что мы не будем расшифровывать результаты шифрования IV для расшифровки данных.(n / 2) блоков шифрования.

Режим CTR

В режиме работы CTR (Counter), показанном на рис. 5, в качестве входного блока для шифратора (Encrypt), то есть как IV, значение счетчика (Counter, Counter + 1,…, Counter + N — 1). Это также шифровальщик потока.

Счетчик имеет тот же размер, что и используемый блок. Как показано на рис. 5, операция XOR с блоком простого текста выполняется над выходным блоком шифровальщика. Все блоки шифрования используют один и тот же ключ шифрования.(n / 2) блоков шифрования.

Сводка

Что нужно для базы данных?

9022 9022 9022 9022 нет
Имя объекта выравнивание Параллельная запись Параллельное чтение Режим шифрования
Индексы да да да2 нет CFB, OFB, CTR
Системные каталоги нет нет да CBC, CTR, CFB
Временные файлы нет нет 9022 CBC, CTR, CFB, OFB
Таблицы да нет да CBC, CTR, CFB

В конце концов, я считаю, что режим CTR — лучший режим для PostgreSQL.

Шон Ван (Shawn Wang) — разработчик ядра базы данных PostgreSQL. Он работает в HighGo Software около восьми лет.
Он проделал некоторую работу по полному шифрованию базы данных, функции совместимости с Oracle, инструменту мониторинга для PostgreSQL, как раз вовремя для PostgreSQL и так далее.

Теперь он присоединился к команде сообщества HighGo и надеется внести еще больший вклад в сообщество в будущем.

Академия криптографии — Режимы работы

  1. Дом
  2. Режимы работы
  3. Объяснение протоколов

Режимы работы

Расшифровка математики и определений

В криптографии мы часто шифруем и подписываем сообщения, содержащие символы, но криптосистемы с асимметричным ключом (Алиса и Боб используют разные ключи), такие как RSA и ElGamal, основаны на арифметических операциях с целыми числами.А криптосистемы с симметричным ключом (Алиса и Боб используют один и тот же ключ), такие как DES и AES, основаны на побитовых операциях с битами (бит равен 0 или 1 и является сокращением для двоичной цифры). Следовательно, мы должны преобразовать символы в целые числа или биты, прежде чем применять криптосистему к сообщению.

Поскольку компьютер может обрабатывать только биты, уже существует метод преобразования символов в целые числа или биты, который использует таблицу ASCII (Американский стандартный код для обмена информацией).Часть таблицы ASCII из Википедии указана в следующей таблице (обратите внимание, что двоичное представление на сайте Википедии составляет всего семь бит, но мы используем восемь бит, т.е. мы добавили дополнительный 0):

Персонаж Десятичное число Шестнадцатеричный двоичный
(пробел) 32 20 00100000
! 33 21 00100001
\ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​
А 65 41 01000001
B 66 42 01000010
\ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​
a 97 61 01100001
б 98 62 01100010
\ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​ \ (\ vdots \) ​​

E.грамм. если Алиса хочет отправить сообщение «Эй, Боб!» зашифрованный для Боба с помощью криптосистемы с симметричным ключом, она сначала преобразует его в его целочисленное представление, а затем в его двоичное представление:

\ (\ eqalign {H & \ rightarrow 72 && \ rightarrow 01001000 \\ e & \ rightarrow 101 && \ rightarrow 01100101 \\ y & \ rightarrow 121 && \ rightarrow 01111001 \\ & \ rightarrow 32 && \ rightarrow 00100000 \\ B & \ rightarrow 66 && \ rightarrow 01000010 \\ o & \ rightarrow 111 && \ rightarrow 01101111 \\ b & \ rightarrow 98 && \ rightarrow 01100010 \\! & \ rightarrow 33 && \ rightarrow 00100001} \)

И.е. сообщение «Эй, Боб!» представлен целыми числами как «72 101 121 32 66 111 98 33» и двоичными числами как «01001000 01100101 01111001 00100000 01000010 01101111 01100010 00100001».

В математике все мы знакомы с такими арифметическими операциями, как сложение, вычитание, умножение и деление. Однако компьютер работает с битовыми строками, то есть строками из нулей и единиц, и, следовательно, требует аналогичных операций при задании двух битовых строк.Наиболее важными побитовыми операциями являются НЕ, И, ИЛИ и XOR. Далее мы приводим результат операций с одним или двумя битами в качестве входных данных.

Операция НЕ часто обозначается как!:

Операция И представлена ​​как \ (\ клин \):

  • \ (0 \ клин 0 = 0 \)
  • \ (1 \ клин 0 = 0 \)
  • \ (0 \ клин 1 = 0 \)
  • \ (1 \ клин 1 = 1 \)

Операция ИЛИ представлена ​​как \ (\ vee \):

  • \ (0 \ vee 0 = 0 \)
  • \ (1 \ vee 0 = 1 \)
  • \ (0 \ vee 1 = 1 \)
  • \ (1 \ vee 1 = 1 \)

Операция XOR (исключающее ИЛИ) представлена ​​как \ (\ oplus \):

  • \ (0 \ oplus 0 = 0 \)
  • \ (1 \ oplus 0 = 1 \)
  • \ (0 \ oplus 1 = 1 \)
  • \ (1 \ oplus 1 = 0 \)

Противник Алисы и Боба Ева может совершать следующие типы атак на криптосистему с симметричным ключом, такую ​​как DES и AES:

  • Атака только зашифрованного текста: Ева пытается угадать ключ, используемый для шифрования наблюдаемого зашифрованного текста, передаваемого между Алисой и Бобом.
  • Атака с использованием известного открытого текста: Ева каким-то образом узнала открытый текст наблюдаемого зашифрованного текста, отправленного между Алисой и Бобом, и пытается угадать ключ.
  • Атака по выбранному открытому тексту (CPA): Ева обманывает Алису или Боба, чтобы зашифровать сообщение по своему выбору, и, зная зашифрованный и открытый текст, она пытается угадать используемый ключ.
  • Атака по выбранному зашифрованному тексту (CCA): Ева может отправить зашифрованный текст Алисе или Бобу, и они вернут расшифрованное сообщение. Зная зашифрованный и открытый текст, она пытается угадать используемый ключ.

Криптосистемы с симметричным ключом можно разделить на две группы; детерминированные и вероятностные криптосистемы. Детерминированная криптосистема, такая как DES и AES, не использует случайность во время шифрования, то есть один и тот же открытый текст, дважды зашифрованный одним и тем же ключом, всегда возвращает один и тот же зашифрованный текст (что может наблюдать Ева). Эта проблема может быть решена с помощью вероятностной криптосистемы, такой как различные режимы операций, существующие для DES и AES, которые используют случайность в форме вектора инициализации.

В хорошей детерминированной криптосистеме не должно быть никакой связи между открытым текстом и зашифрованным текстом, когда ключ неизвестен, т.е. шифрование в детерминированной криптосистеме должно вести себя как действительно случайная функция. В этом случае мы говорим, что функция шифрования является псевдослучайной функцией (PRF), а криптосистема является PRF-безопасной, если преимущество Евы в правильном угадывании в следующей игре незначительно:

Ева отправляет сообщение \ (m \) оракулу, и он возвращает зашифрованный текст \ (c \), где \ (c \) — это либо шифрование \ (m \) с использованием функции шифрования криптосистемы, либо шифрование \ (m \) с использованием действительно случайной функции.Затем Ева пытается угадать, какую функцию шифрования использовал оракул.

С помощью вероятностной криптосистемы мы можем достичь более высокой безопасности по сравнению с детерминированной криптосистемой, и поэтому мы требуем, чтобы Ева не могла отличить реальное шифрование ее сообщения \ (m \) от шифрования случайного сообщения, не имеющего отношения на все в \ (m \). Мы говорим, что вероятностная криптосистема является CPA-безопасной, если преимущество Евы в правильном угадывании в следующей игре ничтожно:

Ева отправляет сообщение \ (m \) оракулу, и он возвращает зашифрованный текст \ (c \), где \ (c \) либо шифрование \ (m \), либо случайное сообщение той же длины, что и \ ( м \).Затем Ева пытается угадать, что представляет собой шифрование \ (c \).

Следовательно, если вероятностная криптосистема является CPA-защищенной, единственной информацией о утечке зашифрованного текста является длина зашифрованного сообщения.

Объяснение криптографии

Блочный шифр, такой как DES или AES, шифрует только один блок фиксированного размера (56 бит для DES и 128-битный для AES), но часто данные, которые мы хотим зашифровать (открытый текст), больше 56-битного или 128 бит.Эта проблема решается с помощью режима работы, который описывает, как многократно применять DES. или AES (как шифрование, так и дешифрование) для открытых текстов (и зашифрованных текстов) размером больше одного блока.

Для большинства режимов работы требуется вектор инициализации, обозначенный \ (IV \) (или \ (ctr \) в одном из режим работы), который представляет собой случайную битовую строку той же длины, что и блок, то есть 56-битное или 128 бит.Вектор инициализации добавляет случайности шифрованию, т.е. если мы зашифруем то же самое открытый текст дважды с одним и тем же ключом, но с разными векторами инициализации, соответствующие шифртексты не имеют никакого отношения. Поэтому важно, чтобы вектор инициализации был уникальным. для каждого шифрования, но оно не обязательно должно быть секретным, потому что, как вы увидите ниже, они добавляется к зашифрованному тексту после шифрования.

В 1980 году для DES были разработаны первые четыре режима работы (которые также могут использоваться с AES):

  • Режим электронной кодовой книги (ECB)
  • Режим цепочки блоков шифров (CBC)
  • Режим шифр обратной связи (CFB)
  • Режим обратной связи по выходу (OFB)

Позже в 2001 году NIST (Национальный институт стандартов и технологий США) добавил следующий режим: операция для AES:

Размер ключа \ (K \), используемого в режиме работы, зависит от используемого блочного шифра, т.е.е. будь то это DES или AES. Для DES это 56-битный ключ, а для AES — 128-, 192- или 256-битный ключ. В следующих мы предполагаем, что открытый текст \ (m \) может быть равномерно разделен на \ (t \) блоки \ (m_ {1}, m_ {2}, \ dots, m_ {t} \).

Итак, что, если последний блок открытого текста \ (m_ {t} \) короче, чем размер одного блока, т.е. короче 56 бит или 128 бит? Поскольку DES и AES работают только с 56-битными и 128-битными блоками. соответственно, мы должны заполнить \ (m_ {t} \) так, чтобы он имел правильную длину.Существуют различные способы заполнения блоков, но, как вы можете видеть в демонстрации, мы добавляем отсутствующий \ (p \) байтов \ (p \) раз, все со значением \ (p \), в конце \ (m_ {t} \). Например. если мы хотим зашифровать сообщение «Hello Alice» с AES и длиной этого сообщения 368 бит, мы можем разделить его на три блока \ (m_ {1}, m_ {2}, m_ {3} \). Теперь \ (m_ {1} \) и \ (m_ {2} \) каждый по 128 бит, так как они должен, но \ (m_ {3} \) всего 112 бит, т.е.е. нам нужно 16 бит. Поскольку 16 бит — это то же самое, что 2 байта (8 бит равен 1 байту) мы дополняем \ (m_ {3} \) с «22», т.е. мы фактически шифруем сообщение «Hello Alice22».

В режиме работы, который мы представляем, только режимы ECB и CBC требуют заполнения последнего блока перед шифрованием, если оно слишком короткое. Потоковые шифры, такие как режим CFB, OFB и CTR, не требуют заполнение, потому что открытый текст подвергается XOR с ключевым потоком.

Режим электронной кодовой книги (ECB) соответствует простому использованию блочного шифра, т.е.е. Учитывая plaintexts \ (m_ {1}, m_ {2}, \ dots, m_ {t} \) каждый открытый текст зашифрован одним и тем же ключом \ (K \) и производит зашифрованные тексты \ (c_ {1}, c_ {2}, \ dots, c_ {t} \). Тот же метод используется при расшифровке, т.е. \ (c_ {i} = E_ {K} (m_ {i}) \) и \ (m_ {i} = D_ {K} (c_ {i}) \), где \ (E_ {K} \) — алгоритм шифрования и \ (D_ {K} \) — алгоритм дешифрования. Следовательно, в режиме ECB будет шифрование того же открытый текст всегда приводит к одному и тому же зашифрованному тексту, что является серьезным недостатком, если пространство открытого текста небольшой.

В режиме цепочки блоков шифрования (CBC) первый блок зашифрованного текста (для шифрования) равен вектор инициализации \ (IV \) и оставшиеся блоки зашифрованного текста \ (t \) являются шифрованием \ ( i \) — блок открытого текста, обработанный XOR с предыдущим блоком зашифрованного текста, то есть \ (c_ {0} = IV \) и \ (c_ {i} = E_ {K} (c_ {i-1} \ oplus m_ {i}) \). Во время дешифрования вычисляется \ (i \) -й блок открытого текста, дешифрование \ (i \) -го блока зашифрованного текста и затем XOR его с предыдущим блоком зашифрованного текста, т.е.е. \ ( m_ {i} = D_ {K} (c_ {i}) \ oplus c_ {i-1} \). Обратите внимание, что если блок открытого текста \ (m_ {i} \) во время шифрования измененный, то \ (c_ {i} \) и все последующие блоки зашифрованного текста будут затронуты. Это свойство делает режим CBC очень полезен для аутентификации и используется в CBC-MAC.

Режим обратной связи по выходу (OFB) использует ключевой поток \ (z_ {1}, z_ {2}, \ dots, z_ {t} \), где первый блок в ключевом потоке \ (z_ {0} \) равен вектору инициализации \ (IV \), а оставшийся \ (t \) блоки — это шифрование предыдущего блока, т.е.е. \ (z_ {0} = IV \) и \ (z_ {i} = E_ {K} (z_ {i-1}) \). Ключевой поток используется во время шифрования и дешифрования, где \ (i \) -й зашифрованный текст является XOR для \ (i \) — й открытый текст и \ (i \) — й поток ключей, то есть \ (c_ {i} = m_ {i} \ oplus z_ {i} \), и \ (i \) — й открытый текст является XOR \ (i \) — го зашифрованного текста и \ (i \) — го ключевого потока, то есть \ ( m_ {i} = c_ {i} \ oplus z_ {i} \). Обратите внимание, что используется только алгоритм шифрования, что делает его подходящим для небольших устройств с ограниченной мощностью компьютера, таких как чип-карты и т. д.

В режиме обратной связи с шифрованием (CFB) также используется поток ключей, где \ (i \) — й поток ключей является шифрованием. предыдущего блока зашифрованного текста, то есть \ (z_ {i} = E_ {K} (c_ {i-1}) \). При шифровании происходит первое блок зашифрованного текста равен вектору инициализации \ (IV \) и оставшимся блокам зашифрованного текста \ (t \) являются XOR \ (i \) — го блока открытого текста и \ (i \) — го ключевого потока, то есть \ (c_ {0} = IV \) и \ (c_ {i} = m_ {i} \ oplus z_ {i} \).Расшифровка почти такая же с \ (m_ {i} = c_ {i} \ oplus z_ {i} \). Еще раз обратите внимание, что используется только алгоритм шифрования.

Режим счетчика (CTR) аналогичен режиму OFB, но сгенерированный ключевой поток немного отличается. {n} \), где \ (n \) — размер блока в байтах.При шифровании находится \ (i \) — й зашифрованный текст. block равен XOR \ (i \) — го блока открытого текста и шифрованию \ (i \) — го потока ключей, т.е. \ (c_ {i} = m_ {i} \ oplus E_ {K} (T_ {i}) \). Во время дешифрования \ (i \) -й открытый текст равен XOR \ (i \) — й блок зашифрованного текста и шифрование \ (i \) — го потока ключей, то есть \ (m_ {i} = c_ {i} \ oplus E_ {K} (T_ {i}) \). Обратите внимание, что алгоритм шифрования используется как при шифровании, так и при дешифровании. а ключевой поток — это только XOR для \ (ctr \) и счетчик \ (i \), i.е. мы можем запустить режим CTR в параллельно, потому что ключевой поток не зависит от предыдущих блоков.

Рекомендуется использовать режим CBC или CTR, где режим CTR имеет то преимущество, что он быстрый, потому что он может работать параллельно и использует только алгоритм шифрования.

Режим электронной кодовой книги (ECB) алгоритм

Попробуйте шифр

Шифрование в режиме ECB
Расшифровка режима ECB
Обмен ключами
Алиса и Боб согласовывают ключ \ (K \).
Шифрование
Алиса: Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для шифрования блоков открытого текста \ (m_ {i} \) с помощью \ (c_ {i} = E_ {K} (m_ {i}) \).
Алиса отправляет блоки зашифрованного текста \ (c \) Бобу.
Расшифровка
Боб: Использует ключ \ (K \) с алгоритмом дешифрования \ (D \) для расшифровать блоки зашифрованного текста \ (c_ {i} \) с помощью \ (m_ {i} = D_ {K} (c_ {i}) \).
Шифрование
Расшифровка

Режим цепочки блоков шифров (CBC) алгоритм

Попробуйте шифр

Шифрование в режиме CBC
Расшифровка режима CBC
Обмен ключами
Алиса и Боб согласовывают ключ \ (K \).
Шифрование
Алиса: Генерирует случайный вектор инициализации \ (IV \) с тем же длина как размер блока. Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для шифрования блоков открытого текста \ (m_ {i} \) с помощью \ (c_ {0} = IV \) и \ (c_ {i} = E_ {K} (c_ {i-1} \ oplus м_ {i}) \).
Алиса отправляет блоки зашифрованного текста \ (c \) Бобу.
Расшифровка
Боб: Использует ключ \ (K \) с алгоритмом дешифрования \ (D \) для расшифровать блоки зашифрованного текста \ (c_ {i} \) с помощью \ (c_ {0} = IV \) и \ (m_ {i} = D_ {K} (c_ {i}) \ oplus c_ {i-1} \).
Шифрование
Расшифровка

Алгоритм режима выходной обратной связи (OFB)

Попробуйте шифр

Шифрование в режиме OFB
Расшифровка режима OFB
Обмен ключами
Алиса и Боб согласовывают ключ \ (K \).
Шифрование
Алиса: Генерирует случайный вектор инициализации \ (IV \) с тем же длина как размер блока. Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для шифрования блоков открытого текста \ (m_ {i} \) с помощью \ (z_ {0} = IV \), \ (z_ {i} = E_ {K} (z_ {i-1}) \) и \ ( c_ {i} = m_ {i} \ oplus z_ {i} \).
Алиса отправляет блоки зашифрованного текста \ (c \) Бобу.
Расшифровка
Боб: Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для расшифровать блоки зашифрованного текста \ (c_ {i} \) с помощью \ (z_ {0} = IV \), \ (z_ {i} = E_ {K} (z_ {i-1}) \) и \ (m_ {i } = c_ {i} \ oplus z_ {i} \).
Шифрование
Расшифровка

Алгоритм режима шифр-обратной связи (CFB)

Попробуйте шифр

Шифрование в режиме CFB
Расшифровка режима CFB
Обмен ключами
Алиса и Боб согласовывают ключ \ (K \).
Шифрование
Алиса: Генерирует случайный вектор инициализации \ (IV \) с тем же длина как размер блока. Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для шифрования блоков открытого текста \ (m_ {i} \) с помощью \ (c_ {0} = IV \), \ (z_ {i} = E_ {K} (c_ {i-1}) \) и \ ( c_ {i} = m_ {i} \ oplus z_ {i} \).
Алиса отправляет блоки зашифрованного текста \ (c \) Бобу.
Расшифровка
Боб Использует ключ \ (K \) с алгоритмом шифрования \ (E \) для расшифровать блоки зашифрованного текста \ (c_ {i} \) с помощью \ (c_ {0} = IV \), \ (z_ {i} = E_ {K} (c_ {i-1}) \) и \ (m_ {i } = c_ {i} \ oplus z_ {i} \).
Шифрование
Расшифровка

Алгоритм режима счетчика (CTR)

Попробуйте шифр

Шифрование в режиме CTR
Расшифровка режима CTR
Обмен ключами
Алиса и Боб согласовывают ключ \ (K \). {n} \) и \ (m_ {i} = c_ {i} \ oplus E_ {K} (T_ {i}) \), где \ (i \ geq 0 \) и \ (n \) — размер блока в байтах.
Шифрование
Расшифровка

Попробуйте демонстрацию схемы шифрования, используя один из режимов работы здесь.

Пример

Алисе необходимо отправить электронное письмо \ (m \) Бобу, которое содержит конфиденциальную информацию, и, следовательно, она шифрует электронное письмо перед тем, как отправить его Бобу.{128} = 10000110 \ точек \\ m_ {3} & = c_ {3} \ oplus E_ {K} (T_ {3}) = 01111001 \ dots} \)

Открытый текст представляет собой объединение блоков открытого текста, то есть \ (m = m_ {1} \: \ | \: m_ {2} \: \ | \: m_ {3} \).

Раздел 6.2. Режимы работы блочного шифра

[Страница 181]

6.2. Режимы работы блочного шифра

Алгоритм блочного шифра является основным строительным блоком для обеспечения безопасности данных. Для применения блочного шифра в различных приложениях NIST (FIPS 81) определил четыре «режима работы».По сути, режим работы — это метод усиления эффекта криптографического алгоритма или адаптации алгоритма для приложения, например, применение блочного шифра к последовательности блоков данных или потоку данных. Эти четыре режима предназначены для охвата практически всех возможных приложений шифрования, для которых можно использовать блочный шифр. По мере появления новых приложений и требований NIST расширил список рекомендуемых режимов до пяти в специальной публикации 800-38A. Эти режимы предназначены для использования с любым симметричным блочным шифром, включая тройной DES и AES.Режимы кратко описаны в Таблице 6.1 и кратко описаны в оставшейся части этого раздела.

Таблица 6.1. Режимы работы блочного шифра

Режим

Описание

Типичное приложение

64000 битов открытого текста

9022 каждого блока электронного текста (ECB)

кодируется независимо с использованием того же ключа.

Cipher Block Chaining (CBC)

Входом в алгоритм шифрования является XOR следующих 64 бит открытого текста и предыдущих 64 бит зашифрованного текста.

Шифровальная обратная связь (CFB)

Входные данные обрабатываются j битами за раз. Предыдущий зашифрованный текст используется в качестве входных данных для алгоритма шифрования для получения псевдослучайного вывода, который подвергается операции XOR с открытым текстом для создания следующей единицы зашифрованного текста.

Обратная связь по выходу (OFB)

Аналогично CFB, за исключением того, что входом в алгоритм шифрования является предыдущий выход DES.

Счетчик (CTR)

Каждый блок открытого текста подвергается операции XOR с зашифрованным счетчиком. Счетчик увеличивается для каждого последующего блока.


Режим электронной кодовой книги

Самым простым режимом является режим электронной кодовой книги (ECB), в котором открытый текст обрабатывается по одному блоку за раз, и каждый блок открытого текста шифруется с использованием одного и того же ключа (рисунок 6.3). Термин кодовая книга используется потому, что для данного ключа существует уникальный зашифрованный текст для каждого b-битового блока открытого текста. Следовательно, мы можем представить себе гигантскую кодовую книгу, в которой есть запись для каждого возможного b-битового шаблона открытого текста, показывающего соответствующий зашифрованный текст.


[Страница 182]
Рисунок 6.3. Режим электронной кодовой книги (ECB)

Для сообщения, длина которого превышает b бит, процедура просто разбивает сообщение на b-битовые блоки, при необходимости дополняя последний блок. Расшифровка выполняется по одному блоку за раз, всегда с использованием одного и того же ключа.На рисунке 6.3 открытый текст (при необходимости дополненный) состоит из последовательности b-битовых блоков: P 1 , P 2 , …, P N ; соответствующая последовательность блоков зашифрованного текста — C 1 , C 2 , …, C N .

Метод ECB идеально подходит для небольшого объема данных, например ключа шифрования. Таким образом, если вы хотите безопасно передать ключ DES, режим ECB является подходящим для использования.

Наиболее важной характеристикой ECB является то, что один и тот же b-битовый блок открытого текста, если он встречается в сообщении более одного раза, всегда создает один и тот же зашифрованный текст.

Для длинных сообщений режим ECB может быть небезопасным. Если сообщение сильно структурировано, криптоаналитик может воспользоваться этими закономерностями. Например, если известно, что сообщение всегда начинается с определенных предопределенных полей, тогда у криптоаналитика может быть несколько известных пар открытого текста-зашифрованного текста для работы. Если сообщение содержит повторяющиеся элементы с периодом повторения, кратным b битам, то эти элементы могут быть идентифицированы аналитиком.Это может помочь в анализе или может предоставить возможность для замены или перестановки блоков.


[Страница 183]
Режим цепочки блоков шифрования

Чтобы преодолеть недостатки безопасности ECB, нам нужен метод, в котором один и тот же блок открытого текста при повторении создает разные блоки зашифрованного текста. Простым способом удовлетворить это требование является режим цепочки блоков шифров (CBC) (рисунок 6.4). В этой схеме входом в алгоритм шифрования является XOR текущего блока открытого текста и предыдущего блока зашифрованного текста; один и тот же ключ используется для каждого блока.Фактически, мы объединили в цепочку обработку последовательности блоков открытого текста. Входные данные функции шифрования для каждого блока открытого текста не имеют фиксированной связи с блоком открытого текста. Следовательно, повторяющиеся шаблоны из b битов не отображаются.

Рисунок 6.4. Режим цепочки блоков шифров (CBC)

Для дешифрования каждый блок шифрования проходит через алгоритм дешифрования. Результат подвергается операции XOR с предыдущим блоком зашифрованного текста для создания блока открытого текста. Чтобы убедиться, что это работает, мы можем написать

C j = E (K, [C j-1 Тогда

D (K, C j ) = D (K, E (K, [C j-1 D (K, C j ) = C j-1 C j-1 D (C j ) = C j-1 j-1 P j


[Страница 184]

Для создания первого блока зашифрованного текста вектор инициализации (IV) подвергается операции XOR с первым блоком открытого текста.При расшифровке IV подвергается операции XOR с выходом алгоритма дешифрования для восстановления первого блока открытого текста. IV — это блок данных того же размера, что и блок шифра.

IV должен быть известен как отправителю, так и получателю, но быть непредсказуемым третьей стороной. Для максимальной безопасности IV должен быть защищен от несанкционированных изменений. Это можно сделать, отправив IV с использованием шифрования ECB. Одна из причин защиты IV заключается в следующем: если противник может обмануть получателя, чтобы он использовал другое значение для IV, то он может инвертировать выбранные биты в первом блоке открытого текста.Чтобы увидеть это, рассмотрим следующее:

C 1 = E (K, [IV P 1 = IV D (C 1 )

) Теперь используйте обозначение, что X [i] обозначает i-й бит величина b-битов X. Тогда

P 1 [i] = IV [i] D (C 1 ) [i]

Затем, используя свойства XOR, мы можем указать

P 1 [i] ‘= IV [i]’ D (C 1 ) [i]

, где штриховое обозначение обозначает битовое дополнение. Это означает, что если противник может предсказуемо изменить биты в IV, соответствующие биты принятого значение P 1 может быть изменено.

О других возможных атаках, основанных на знании IV, см. [VOYD83].

В заключение, из-за механизма цепочки CBC, это подходящий режим для шифрования сообщений длиной более b бит.

Режим CBC может использоваться не только для обеспечения конфиденциальности, но и для аутентификации. Это использование описано во второй части.

Режим обратной связи шифра

Схема DES — это, по сути, метод блочного шифрования, в котором используются b-битовые блоки.Однако можно преобразовать DES в потоковый шифр, используя либо режим обратной связи по шифрованию (CFB), либо режим обратной связи по выходу. Потоковый шифр устраняет необходимость дополнять сообщение целым числом блоков. Он также может работать в режиме реального времени. Таким образом, если передается символьный поток, каждый символ может быть зашифрован и немедленно передан с использованием символьного потокового шифра.

Одним из желаемых свойств потокового шифра является то, что зашифрованный текст должен иметь ту же длину, что и открытый текст.Таким образом, если передаются 8-битные символы, каждый символ должен быть зашифрован, чтобы на выходе получился 8-битный зашифрованный текст. Если производится более 8 бит, пропускная способность теряется.

На рисунке 6.5 изображена схема CFB. На рисунке предполагается, что единицей передачи является s бит; общее значение s = 8. Как и в случае с CBC, единицы открытого текста связаны вместе, так что зашифрованный текст любой единицы открытого текста является функцией всего предыдущего открытого текста. В этом случае открытый текст делится не на единицы из b битов, а на сегменты из s битов.


[Страница 185]
Рисунок 6.5. Режим s-bit Cipher Feedback (CFB)


[Страница 186]

Сначала рассмотрим шифрование. Входом в функцию шифрования является b-разрядный регистр сдвига, который изначально установлен на некоторый вектор инициализации (IV). Крайние левые (наиболее значимые) биты вывода функции шифрования подвергаются операции XOR с первым сегментом открытого текста P 1 для создания первой единицы зашифрованного текста C 1 , которая затем передается. Кроме того, содержимое регистра сдвига сдвигается влево на s битов, а C 1 помещается в s самых правых (наименее значимых) битов регистра сдвига.Этот процесс продолжается до тех пор, пока все блоки открытого текста не будут зашифрованы.

Для дешифрования используется та же схема, за исключением того, что полученный блок зашифрованного текста подвергается операции XOR с выходом функции шифрования для создания блока открытого текста. Обратите внимание, что используется функция шифрования , а не функция дешифрования. Это легко объяснимо. Пусть S s (X) определяется как s старших битов X. Тогда

C 1 = P 1 K, IV)]

Следовательно,

P 1 = C 1 K, IV)]

То же самое относится и к последующим этапам процесса.

Режим обратной связи по выходу

Режим обратной связи по выходу (OFB) аналогичен по структуре режиму CFB, как показано на рисунке 6.6. Как можно видеть, это выходные данные функции шифрования, которые возвращаются в сдвиговый регистр в OFB, тогда как в CFB блок зашифрованного текста передается обратно в сдвиговый регистр.

Рисунок 6.6. Режим s-bit Output Feedback (OFB) (Этот элемент отображается на странице 187 в версии для печати)

Одним из преимуществ метода OFB является то, что битовые ошибки при передаче не распространяются.Например, если в C 1 возникает битовая ошибка, затрагивается только восстановленное значение P 1 ; последующие единицы открытого текста не повреждены. С CFB C 1 также служит входом для сдвигового регистра и, следовательно, вызывает дополнительное искажение в нисходящем направлении.

Недостатком OFB является то, что он более уязвим для атаки модификации потока сообщений, чем CFB. Учтите, что дополнительный бит в зашифрованном тексте дополняет соответствующий бит в восстановленном открытом тексте.Таким образом, в восстановленный открытый текст можно вносить контролируемые изменения. Это может дать возможность противнику, сделав необходимые изменения в части контрольной суммы сообщения, а также в части данных, изменить зашифрованный текст таким образом, чтобы он не был обнаружен кодом исправления ошибок. Для дальнейшего обсуждения см. [VOYD83].

Режим счетчика

Хотя в последнее время возрос интерес к режиму счетчика (CTR), с приложениями для сетевой безопасности ATM (асинхронный режим передачи) и IPSec (IP-безопасность), этот режим был предложен на раннем этапе (например,г., [DIFF79]).

На рисунке 6.7 показан режим CTR. Используется счетчик, равный размеру блока открытого текста. Единственное требование, изложенное в SP 800-38A, состоит в том, что значение счетчика должно быть различным для каждого зашифрованного блока открытого текста. Обычно счетчик инициализируется некоторым значением, а затем увеличивается на 1 для каждого последующего блока (по модулю 2 b , где b — размер блока). Для шифрования счетчик шифруется, а затем выполняется операция XOR с блоком открытого текста для создания блока зашифрованного текста; цепочки нет.Для дешифрования используется та же последовательность значений счетчика, при этом каждый зашифрованный счетчик подвергается операции XOR с блоком зашифрованного текста для восстановления соответствующего блока открытого текста.


[Страница 188]
Рисунок 6.7. Режим счетчика (CTR)

[LIPM00] перечисляет следующие преимущества режима CTR:

  • Эффективность оборудования: в отличие от трех режимов цепочки, шифрование (или дешифрование) в режиме CTR может выполняться параллельно на нескольких блоках открытого текста или зашифрованный текст. Для режимов цепочки алгоритм должен завершить вычисление в одном блоке перед началом следующего блока.Это ограничивает максимальную пропускную способность алгоритма величиной, обратной времени для одного выполнения блочного шифрования или дешифрования. В режиме CTR пропускная способность ограничивается только достигнутой степенью параллелизма.

  • Эффективность программного обеспечения: аналогично, из-за возможностей параллельного выполнения в режиме CTR, процессоры, поддерживающие параллельные функции, такие как агрессивная конвейерная обработка, отправка нескольких инструкций за тактовый цикл, большое количество регистров и инструкции SIMD, могут быть эффективно используется.

  • Предварительная обработка: выполнение базового алгоритма шифрования не зависит от ввода открытого текста или зашифрованного текста. Следовательно, если имеется достаточный объем памяти и поддерживается безопасность, предварительная обработка может использоваться для подготовки вывода блоков шифрования, которые передаются в функции XOR, показанные на рисунке 6.7. Когда вводится открытый текст или зашифрованный текст, единственное вычисление — это серия XOR. Такая стратегия значительно увеличивает пропускную способность.


  • [Страница 189]
  • Произвольный доступ: i-й блок открытого текста или зашифрованного текста может обрабатываться в режиме произвольного доступа.В режимах сцепления блок C i не может быть вычислен до тех пор, пока не будет вычислен предыдущий блок i — 1. Могут быть приложения, в которых хранится зашифрованный текст, и желательно расшифровать только один блок; для таких приложений привлекательной является функция произвольного доступа.

  • Обеспечиваемая безопасность: можно показать, что CTR, по крайней мере, так же безопасен, как и другие режимы, обсуждаемые в этом разделе.

  • Простота: в отличие от режимов ECB и CBC, режим CTR требует только реализации алгоритма шифрования, а не алгоритма дешифрования.Это имеет наибольшее значение, когда алгоритм дешифрования существенно отличается от алгоритма шифрования, как это имеет место для AES. Кроме того, нет необходимости реализовывать планирование ключей дешифрования.

Блочные шифры и режимы работы

Существует два основных типа шифров: блочные и потоковые. В потоковом шифре (который обсуждается в предыдущем посте) открытый текст шифруется по одному биту за раз. В блочном шифре открытый текст разбивается на блоки заданной длины, и биты в каждом блоке шифруются вместе.

Многие известные алгоритмы шифрования являются блочными шифрами. Некоторые из самых популярных блочных шифров — DES / 3DES, AES, Blowfish и Twofish.

Шифр ​​шифрования данных (DES) — это алгоритм, разработанный IBM в качестве представления в Национальное бюро стандартов США (предшественник Национального института стандартов и технологий) для конкурса на выбор одобренного правительством блочного шифра. DES — это шифр Фейстеля с размером блока 64-бит и 56-битным ключом. Из-за (законных) опасений по поводу безопасности 56-битного ключа стало обычным запускать открытый текст с помощью трех последовательностей шифрования DES, каждое из которых использует другой ключ (создавая 168-битный ключ).Этот вариант называется 3DES или Triple DES .

Расширенный стандарт шифрования (AES) был разработан двумя бельгийскими криптографами, Джоан Дэмен и Винсент Риджмен, в качестве заявки в Национальный технологический институт (NIST) на конкурс по замене DES. Алгоритм, первоначально называвшийся Rijndael , использует фиксированный размер блока 128 бит и размер ключа 128, 192 или 256 бит. В каждой версии используется немного другое расписание ключей, которое будет описано в более позднем посте.

Blowfish — это блочный шифр, разработанный Брюсом Шнайером, криптографом и исследователем кибербезопасности. Blowfish — это 16-раундовый шифр Фейстеля, использующий 64-битный блок и переменную длину ключа от одного до четырехсот сорока восьми битов. Blowfish был разработан как замена DES и помещен Шнайером в общественное достояние, чтобы сделать его доступным для всех.

Twofish основан на алгоритме Blowfish (и разработан автором Blowfish). Он участвовал в конкурсе на выбор AES, но проиграл Rijndael.Twofish использует размер блока 128 бит и максимальный размер ключа 128 бит. Как и Blowfish, Twofish является общественным достоянием и может свободно использоваться кем угодно.

Каждый из четырех упомянутых здесь блочных шифров имеет свои собственные предстоящие публикации, чтобы предоставить более подробную информацию о реализации и деталях криптоанализа.

Одна из основных проблем с блочными шифрами заключается в том, что они позволяют шифровать сообщения только того же размера, что и длина их блока. Если вы используете TEA, размер блока которого составляет 64 бита, для шифрования 65-битного сообщения вам нужен способ определить, как должен быть зашифрован второй блок.Решение этой проблемы называется режимами работы блочного шифра .

Существует несколько режимов работы блочного шифра с различными преимуществами и недостатками. В этом разделе мы дадим краткое объяснение того, как работает каждый из них, и кратко коснемся недостатков некоторых из них.

Режим электронной кодовой книги (ECB)

Электронная кодовая книга (ECB) — это простейший режим работы с блочным шифрованием. В этом режиме, как показано на рисунке ниже, каждый блок открытого текста шифруется отдельно.«Блочное шифрование» на этой схеме может быть нашим шифром TEA сверху или любым другим блочным шифром. Основным недостатком этого режима является то, что идентичные открытые тексты, зашифрованные одним и тем же ключом, создают идентичные зашифрованные тексты, что позволяет злоумышленнику узнать некоторую информацию о зашифрованном сообщении исключительно на основе зашифрованного текста.


Режим цепочки блоков шифрования (CBC)

В режиме работы цепочки блоков шифрования (CBC) вектор инициализации (IV) эксклюзивно обрабатывается открытым текстом перед шифрованием.Для первого раунда шифрования это случайное общедоступное значение. Для последующих раундов это зашифрованный текст предыдущего раунда. Это предназначено для устранения проблемы с режимом ECB, когда идентичные блоки открытого текста создают идентичные блоки зашифрованного текста.


Режим обратной связи по шифрованию (CFB)

Режим обратной связи по шифрованию (CFB) отличается от двух предыдущих тем, что открытый текст вообще не проходит через алгоритм шифрования. Вместо этого зашифровывается вектор инициализации (IV), и результат обрабатывается эксклюзивно с открытым текстом для создания зашифрованного текста блока.Это эквивалентно шифрованию открытого текста с помощью одноразового блокнота, генерируемого на основе шифрования IV. Подобно режиму CBC, этот IV представляет собой случайное значение для первого блока и зашифрованного текста предыдущего блока.


Режим выходной обратной связи (OFB)

Режим работы выходной обратной связи (OFB) практически идентичен режиму обратной связи по шифрованию. Единственная разница в том, что используется в качестве вектора инициализации для каждого раунда после первого. В режиме обратной связи с шифрованием выходные данные шифрования объединяются с открытым текстом, и это значение используется в качестве IV следующего блока.В режиме обратной связи по выходу выходные данные шифрования используются в качестве IV следующего блока. В результате шифрование одного и того же открытого текста с одним и тем же ключом с использованием режимов CFB и OFB приведет к созданию одного и того же зашифрованного текста для первого блока, но разные для каждого другого блока.


Режим счетчика (CTR)

Режим работы счетчика (CTR) отличается от всех других, которые мы видели до сих пор. Как и в режиме ECB, каждая операция шифрования полностью отделена, что полезно для распараллеливания шифрования (поскольку каждый блок может быть зашифрован одновременно).В режиме счетчика для шифрования также используется не открытый текст (как в режимах обратной связи), но вместо вектора инициализации он использует комбинацию из nonce и счетчика. Одноразовый номер — это случайное число, используемое для всех блоков операции шифрования, а счетчик — это именно то, на что он похож: значение, которое начинается с нуля для нулевого блока и увеличивается до единицы для первого блока и так далее.

Эта комбинация гарантирует, что одни и те же значения не будут проходить через алгоритм шифрования в одном и том же сеансе шифрования (где каждый блок будет иметь один и тот же одноразовый номер, но разные значения счетчика) или одни и те же блоки в разных сеансах (где каждый блок будет иметь одинаковые значение счетчика, но разность одноразовых номеров).Подобно режимам работы с обратной связью (OFB и CFB), открытый текст исключает вывод операции шифрования для создания зашифрованного текста.


Режим счетчика Галуа

Режим счетчика Галуа (GCM) — это особый случай режима счетчика. Он отличается двумя основными отличиями. Во-первых, он не использует одноразовый номер (как показано на рисунке ниже), полагаясь только на счетчик. Во-вторых, он вычисляет код аутентификации сообщения (MAC), который обеспечивает средства для гарантии того, что сообщение не было подделано в пути.Расчет MAC выходит за рамки этого обсуждения блочных шифров, поэтому показана только часть шифрования режима GCM.


Одним из преимуществ блочных шифров по сравнению с потоковыми шифрами является простота реализации и менее строгие требования. Поскольку потоковые шифры по существу генерируют одноразовый блокнот для шифрования, генерируемый ими поток ключей должен быть случайным

Еще одно преимущество блочных шифров состоит в том, что некоторые из них предоставляют механизмы защиты целостности (например, MAC в режиме работы GCM).Это позволяет получателю убедиться, что сообщение не было подделано при передаче.

Блочные шифры медленнее и менее эффективны с точки зрения памяти, чем потоковые шифры. Поскольку блочные шифры требуют, чтобы открытые тексты были зашифрованы блоками заданного размера, часто необходимо дополнять открытые тексты до кратной длины блока. Это увеличивает требования к памяти шифра для хранения дополненного открытого текста и зашифрованного текста.

Еще одним недостатком блочных шифров является то, что ошибки передачи часто приводят к невозможности восстановления остальной части зашифрованного текста.В потоковом шифре ошибка одного бита при передаче обычно влияет на один бит дешифрованного открытого текста, который может быть восстановлен. В блочном шифре, использующем режим работы с обратной связью, одиночная битовая ошибка при передаче изменяет расшифровку его блока и каждого блока, расшифровка которого зависит от него.

Как используются режимы работы блочных шифров?

Общее описание

Блочный шифр — это операция, которая находится в ящике [шифрование блочного шифра].Блочный шифр может делать две вещи: шифровать и расшифровывать. Он параметризуется ключом, который является одним из двух входов. Другой вход — это блок данных. Результатом является перестановка этого блока данных с ключом. Перестановка — это отношение 1: 1; каждый входной блок данных будет иметь связь ровно с одним выходным блоком данных.

Размер блока блочного шифра всегда один и тот же. Поскольку существует соотношение 1: 1, размеры входных и выходных блоков идентичны. Размер ключа напрямую не связан с размером блока.Блочные шифры обычно имеют расписание ключей для вычисления подключаемых ключей, используемых для различных раундов, которые неизменно присутствуют в блочном шифре. Для DES размер блока составляет 64 бита / 8 байт. Размер ключа составляет 56 бит или 7 байтов, не считая битов четности.

В режиме блочного шифрования ключ всегда остается одним и тем же для шифра. Расписание ключей может быть дорогостоящим, поэтому это одна из веских причин не менять ключи блочного шифра для режима работы. Размер блока также остается неизменным.

Пример: DES в режиме OFB

Теперь, если DES вставлен в изображение выше, показывающее OFB, тогда режим работает с размером блока 8 байтов. Таким образом, блочный шифр получает 8 байтов: IV (вектор инициализации). Таким образом, вы можете получить, что IV должен быть 8 байтов для OFB. Это зашифровано, давая взамен 8-байтовую перестановку исходных 8-ми байтов. Затем этот зашифрованный IV подвергается операции XOR с 8 байтами открытого текста, что дает 8 байтов зашифрованного текста. Зашифрованный IV также используется в качестве следующего вектора, чтобы обеспечить шифрование следующего блока открытого текста.

Зачем нужны режимы работы

Нам нужны эти режимы, потому что сам DES полностью детерминирован. Предоставляя ключ, вы можете получить только один и тот же блок вывода для каждого конкретного блока ввода. Это означает, что если мы используем DES, то мы либо должны придерживаться одного блока для каждого ключа, либо как-то вносить изменения. Это изменение вносится путем указания уникального IV. Изменение распространяется на следующие байты с использованием режима. Режим работы может иметь дополнительные ограничения помимо уникальности IV.

Итак, в конечном итоге вывод режима работы должен быть неотличим от случайного. Пришло время использовать другой ключ, если пользователь ожидает в какой-то момент, что может быть создан идентичный блок вывода из-за огромного количества обрабатываемых данных.

ECB

ECB — это особый режим работы: он просто разрезает блок в открытом тексте на блоки, шифрует каждый блок и затем снова сшивает зашифрованные блоки вместе. Он относительно уникален в том смысле, что не использует IV.Из-за этого он небезопасен, за исключением случаев, когда он используется с данными, которые сами по себе не имеют отношения к злоумышленнику и не имеют смысла. Хорошим примером может служить случайно сгенерированный ключ.


Примечания:

  • Этот режим выше также известен как OFB-64 или OFB-N (N — размер блока), поскольку все 64 бита используются непосредственно для вычисления зашифрованного текста.

Режимы работы блочных шифров | Криптография

Режимы работы блочных шифров

Режимы работы блочных шифров — это методы конфигурации, которые позволяют этим шифрам работать с большими потоками данных без риска нарушения обеспечиваемой безопасности.

Не рекомендуется, но возможно при работе с блочными шифрами использовать одни и те же биты секретного ключа для шифрования одних и тех же частей открытого текста. Использование одного детерминированного алгоритма для множества идентичных входных данных приводит к некоторому количеству идентичных блоков зашифрованного текста.

Это очень опасная ситуация для пользователей шифра. Злоумышленник сможет получить много информации, зная распределение идентичных частей сообщения, даже если он не сможет взломать шифр и обнаружить исходные сообщения.

К счастью, существуют способы размыть вывод шифра. Идея состоит в том, чтобы смешать блоки открытого текста (которые известны) с блоками зашифрованного текста (которые были только что созданы) и использовать результат в качестве входных данных шифра для следующих блоков. В результате пользователь избегает создания идентичных блоков выходного зашифрованного текста из идентичных данных открытого текста. Эти модификации называются режимами работы блочного шифра.

Режим ECB (Электронная кодовая книга)

Это самый простой способ шифрования.Каждый блок открытого текста шифруется отдельно. Точно так же каждый блок зашифрованного текста дешифруется отдельно. Таким образом, можно зашифровать и расшифровать, используя несколько потоков одновременно. Однако в этом режиме созданный зашифрованный текст не размывается.

Шифрование в режиме ECB

Расшифровка в режиме ECB

Типичным примером слабости шифрования с использованием режима ECB является кодирование растрового изображения (например, файла.bmp файл). Даже сильный алгоритм шифрования, используемый в режиме ECB, не может эффективно размыть открытый текст.



Растровое изображение, зашифрованное с использованием DES и того же секретного ключа. Режим ECB использовался для среднего изображения, а более сложный режим CBC использовался для нижнего изображения.

Сообщение, зашифрованное с использованием режима ECB, должно быть увеличено до размера, равного целому кратному длине одного блока. Популярный метод выравнивания длины последнего блока — это добавление дополнительного бита, равного 1, а затем заполнение остальной части блока битами, равными 0.Это позволяет точно определить конец исходного сообщения. Есть и другие способы выравнивания размера сообщения.

Помимо раскрытия подсказок относительно содержания открытого текста, шифры, которые используются в режиме ECB, также более уязвимы для атак повторного воспроизведения.

Режим CBC (цепочка шифровальных блоков)

Режим шифрования CBC был изобретен в IBM в 1976 году. Этот режим заключается в добавлении XOR каждого блока открытого текста к ранее созданному блоку зашифрованного текста.Затем результат шифруется обычным способом с использованием алгоритма шифрования. В результате каждый последующий блок зашифрованного текста зависит от предыдущего. Первый блок открытого текста добавляется XOR к случайному вектору инициализации (обычно называемому IV). Вектор имеет тот же размер, что и блок открытого текста.

Шифрование в режиме CBC может выполняться только с использованием одного потока. Несмотря на этот недостаток, это очень популярный способ использования блочных шифров. Режим CBC используется во многих приложениях.

Во время дешифрования блока зашифрованного текста следует добавить XOR выходных данных, полученных от алгоритма дешифрования, к предыдущему блоку зашифрованного текста. Поскольку получатель знает все блоки зашифрованного текста сразу после получения зашифрованного сообщения, он может расшифровать сообщение, используя несколько потоков одновременно.

Шифрование в режиме CBC

Расшифровка в режиме CBC

Если один бит сообщения открытого текста поврежден (например, из-за какой-либо более ранней ошибки передачи), все последующие блоки зашифрованного текста будут повреждены, и невозможно будет расшифровать зашифрованный текст, полученный из этого открытого текста.В отличие от этого, если один бит зашифрованного текста поврежден, только два полученных блока открытого текста будут повреждены. Возможно, удастся восстановить данные.

Сообщение, которое должно быть зашифровано с использованием режима CBC, должно быть расширено до размера, равного целому кратному длине одного блока (аналогично, как в случае использования режима ECB).

Безопасность режима CBC

Вектор инициализации IV должен создаваться отправителем случайным образом.Во время передачи он должен быть объединен с блоками зашифрованного текста, чтобы получатель мог расшифровать сообщение. Если бы злоумышленник мог предсказать, какой вектор будет использован, то шифрование не было бы устойчивым к атакам с выбранным открытым текстом:

В приведенном выше примере, если злоумышленник может предсказать, что вектор IV 1 будет использован атакуемой системой для создания ответа c 1 , он может угадать, какое из двух зашифрованных сообщений m 0 или m 1 переносится ответом c 1 .Эта ситуация нарушает правило, согласно которому злоумышленник не должен иметь возможность различать два зашифрованных текста, даже если они выбрали оба открытых текста. Следовательно, атакованная система уязвима для атак с выбранным открытым текстом.

Если вектор IV генерируется на основе неслучайных данных, например пароля пользователя, его следует зашифровать перед использованием. Для этого действия следует использовать отдельный секретный ключ.

Вектор инициализации IV должен быть изменен после многократного использования секретного ключа.Можно показать, что даже правильно созданный IV, который используется слишком много раз, делает систему уязвимой для атак с выбранным открытым текстом. Для шифра AES это оценивается как 2 48 блоков, а для 3DES — около 2 16 блоков открытого текста.

Режим PCBC (цепочка блоков шифрования с открытым текстом)

Режим PCBC аналогичен ранее описанному режиму CBC. Он также смешивает биты из предыдущего и текущего блоков открытого текста перед их шифрованием.В отличие от режима CBC, если один бит зашифрованного текста поврежден, следующий блок открытого текста и все последующие блоки будут повреждены и не смогут быть правильно расшифрованы.

В режиме PCBC и шифрование, и дешифрование могут выполняться с использованием только одного потока одновременно.

Шифрование в режиме PCBC

Расшифровка в режиме PCBC

CFB (Cipher Feedback) режим

Режим CFB аналогичен режиму CBC, описанному выше.Основное отличие состоит в том, что нужно зашифровать данные зашифрованного текста из предыдущего раунда (а не блок открытого текста), а затем добавить вывод к битам открытого текста. Это не влияет на безопасность шифра, но приводит к тому, что в процессе дешифрования следует использовать тот же алгоритм шифрования (который использовался для шифрования данных открытого текста).

Шифрование в режиме CFB

Расшифровка в режиме CFB

Если один бит сообщения открытого текста поврежден, соответствующий блок зашифрованного текста и все последующие блоки зашифрованного текста будут повреждены.Шифрование в режиме CFB может выполняться только с использованием одного потока.

С другой стороны, как и в режиме CBC, можно расшифровать блоки зашифрованного текста, используя множество потоков одновременно. Точно так же, если один бит зашифрованного текста поврежден, будут повреждены только два полученных блока открытого текста.

В отличие от предыдущих режимов блочного шифрования, зашифрованное сообщение не нужно расширять до размера, равного целому кратному длине одного блока.

Режим OFB (выходная обратная связь)

Алгоритмы, работающие в режиме OFB, создают биты потока ключей, которые используются для шифрования последующих блоков данных. В этом отношении способ работы блочного шифра становится похожим на способ работы типичного потокового шифра.

Шифрование в режиме OFB

Расшифровка в режиме OFB

Из-за непрерывного создания битов потока ключей и шифрование, и дешифрование могут выполняться с использованием только одного потока за раз.Точно так же, как и в режиме CFB, для шифрования и дешифрования данных используется один и тот же алгоритм шифрования.

Если один бит открытого текста или сообщения зашифрованного текста поврежден (например, из-за ошибки передачи), только один соответствующий бит зашифрованного текста или соответственно бит открытого текста также поврежден. Для восстановления прежнего значения поврежденных частей полученного сообщения можно использовать различные алгоритмы коррекции.

Самый большой недостаток OFB состоит в том, что повторение шифрования вектора инициализации может привести к тому же состоянию, которое имело место раньше.Это маловероятная ситуация, но в таком случае открытый текст начнет шифроваться теми же данными, что и раньше.

Режим CTR (счетчик)

Использование режима CTR делает работу блочного шифра похожей на потоковый шифр. Как и в режиме OFB, биты потока ключей создаются независимо от содержимого блоков данных шифрования. В этом режиме последующие значения увеличивающегося счетчика добавляются к значению одноразового номера (одноразовый номер означает уникальное число: число, используемое один раз), и результаты зашифровываются как обычно.Одноразовый номер играет ту же роль, что и векторы инициализации в предыдущих режимах.

Шифрование в режиме CTR

Расшифровка в режиме CTR

Это один из самых популярных режимов работы блочных шифров. И шифрование, и дешифрование могут выполняться с использованием нескольких потоков одновременно.

Если один бит сообщения открытого или зашифрованного текста поврежден, то также будет поврежден только один соответствующий выходной бит.Таким образом, можно использовать различные алгоритмы коррекции для восстановления прежнего значения поврежденных частей полученных сообщений.

Режим CTR также известен как режим SIC (счетчик целочисленных значений сегмента).

Безопасность режима CTR

Как и в случае режима CBC, следует изменить секретный ключ после использования его для шифрования ряда отправленных сообщений. Можно доказать, что режим CTR обычно обеспечивает неплохую безопасность и что секретный ключ нужно менять реже, чем в режиме CBC.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.