RSB блочный криптографический алгоритм
Несмотря на многообразие существующих промышленных образцов блочных криптографических
 систем, все еще сохраняет актуальность разработка новых более гибких алгоритмов шифрования.
 Один из возможных вариантов построения таких алгоритмов рассматривается в данной статье [1], [2]. Недивл...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6887 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | RSB блочный криптографический алгоритм / А.Я. Белецкий, А.А. Белецкий // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 132-136. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860007902185521152 |
|---|---|
| author | Белецкий, А.Я. Белецкий, А.А. |
| author_facet | Белецкий, А.Я. Белецкий, А.А. |
| citation_txt | RSB блочный криптографический алгоритм / А.Я. Белецкий, А.А. Белецкий // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 132-136. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Несмотря на многообразие существующих промышленных образцов блочных криптографических
систем, все еще сохраняет актуальность разработка новых более гибких алгоритмов шифрования.
Один из возможных вариантов построения таких алгоритмов рассматривается в данной статье [1], [2].
Недивлячись на багатоманітність існуючих промислових зразків блочних криптографічних систем,
все ще зберігає актуальність розробки нових більш гнучких алгоритмів шифрування. Один з
можливих варіантів побудови таких алгоритмів розглядається у даній статті [1], [2].
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:40:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
«Искусственный интеллект» 3’2008 132
3Б
УДК 681.3
А.Я. Белецкий, А.А. Белецкий
Национальный авиационный университет, г. Киев, Украина
abelnau@ukr.net
RSB блочный криптографический алгоритм
Несмотря на многообразие существующих промышленных образцов блочных криптографических
систем, все еще сохраняет актуальность разработка новых более гибких алгоритмов шифрования.
Один из возможных вариантов построения таких алгоритмов рассматривается в данной статье [1], [2].
Общее описание RSB алгоритма
Аббревиатура RSB происходит от ключевых слов Rоund, Step, Blok − подчеркивая
тем самым, что основными для криптоалгоритма являются раундовые преобразования,
разбитые на определенное число шагов, а действие алгоритма осуществляется над
блоками открытого или закрытого текстов. RSB – это итерационный блочный шифр,
который доставляет уникальную возможность по изменению как размеров секретных
ключей, так и числа шагов (раундов) шифрования. Отличительная особенность алгоритма
состоит в том, что в нем используется функция шифрования типа скользящего RSB
кодирования, которая обеспечивает не только глубокое перемешивание открытого текста,
но и участвует в формировании блочного раундового ключа (определение дается ниже)
для очередного шифруемого блока. Тем самым все преобразования, выполняемые
криптоалгоритмом, становятся зависимыми не только от секретного ключа, но и от
шифруемых данных, то есть относятся к классу «управляемых операций крипто-
преобразования» или «управляемых криптопримитивов».
Алгоритм RSB предусматривает три варианта длины блока (для применения в
различных классах безопасности) и переменную длину ключа шифрования для каждого
варианта длины блока. Структура алгоритма RSB идентична для различных размеров
блока, равных 128n, где n − коэффициент кратности длины блока, который может
принимать значение 1,2 или 4, то есть алгоритм поддерживает блоки, длиной 128, 256 и
512 бит. Описание RSB алгоритма приводится для длины блока 256 бит и отмечаются
особенности реализации шифра для других размеров блока.
Основные параметры RSB алгоритма:
Размер блока – N = 128, 256 или 512 бит.
Длина раундового ключа – 32 бита.
Длина общего (шагового) ключа – r*32 , r=1, 2, ...
Число шагов шифрования – s=1, 2, ...
Общее число раундов шифрования – r*s .
Размер элементов скользящего кодирования – 32 бита.
Размер элементов нелинейной замены – 8 бит.
Перед началом процедуры зашифрования входной открытый текст разбивается
на блоки, размером в N бит. Если последний блок оказался меньше выбранного
размера, то он дополняется (пробелами) до полного блока. Развернутая структурная
схема RSB алгоритма в режиме зашифрования показана на рис. 1, где обозначено:
RC (Rоund Code) − операции зашифрования текста раундовым ключом (подключом
общего ключа); ijRK − j -й базовый раундовый ключ на i -м шаге зашифрования.
RSB блочный криптографический алгоритм
«Штучний інтелект» 3’2008 133
3Б
Рисунок 1 – Развернутая структурная схема RSB алгоритма в режиме зашифрования
Каждый раунд зашифрования RSB алгоритма включает следующую сово-
купность последовательно выполняемых криптографических примитивов:
– стохастическая круговая прокрутка шифруемого блока;
– скользящее кодирование 32-разрядных элементов блока;
– стохастическая нелинейная подстановка (замена) байтов блока;
– стохастическая перестановка элементов (слов) блока.
Перечисленные выше преобразования параметризуются с помощью блочного
раундового ключа, структурная схема которого приведена на рис. 2.
Рисунок 2 – Структурная схема блочного раудового ключа
Блочные раундовые ключи меняются каждый раз при переходе к очередному
преобразуемому блоку. Такая модификация ключей достигается за счет операции
скользящего кодирования текста, содержащегося в предыдущих блоках. В силу
отмеченной особенности 32-разрядные компоненты общего ключа шифрования
выше названы базовыми раундовыми ключами, а результат их преобразования функ-
цией скользящего кодирования будем называть блочными раундовыми ключами. Для
первого блока шифруемого текста блочный раундовый ключ совпадает с базовым.
Далее приводится более подробное описание основных криптографических
примитивов.
Стохастическая круговая прокрутка блока
Посредством данной операции осуществляется циклический сдвиг (круговая
прокрутка) шифруемого блока на случайное нечетное число, которое задается
восьмиразрядным двоичным байтом C (рис. 2). Семь старших разрядов этого байта
считываются из сектора C блочного раундового ключа (разряды 31 – 25 на рис. 2), а
в младший разряд формируемой кодовой комбинации принудительно записывается
единица. Тем самым код, которым определяется порядок циклического сдвига блока,
будет содержать нечетное число в интервале от 1 до 255.
Белецкий А.Я., Белецкий А.А.
«Искусственный интеллект» 3’2008 134
3Б
Скользящее кодирование 32-разрядных элементов блока
Операция скользящего кодирования выполняет в RSB криптоалгоритме двой-
ную роль. Во-первых, она обеспечивает достаточно глубокое перемешивание преоб-
разуемого текста, цель которого состоит в том, чтобы сделать как можно более
сложной зависимость между ключом и шифротекстом. И, во-вторых, с помощью
такой операции осуществляется модификация блочных раундовых ключей, под управ-
лением которых выполняются функциональные преобразования блоков текста, начи-
ная со второго. В результате такой модификации блочный раундовый ключ i -го
блока ( 1>i ) становится зависимым как от исходного базового раундового ключа jRK ,
под управлением которого осуществляются преобразования первого блока текста,
так и от шифруемых данных всех предыдущих )1( −i -х блоков.
В RSB шифре реализованы два типа скользящего кодирования: лево- и право-
стороннее, причем левостороннее скользящее кодирование применяется на нечетных
раундах шифрования, а правостороннее − на четных раундах. Структурная схема алго-
ритма прямого левостороннего скользящего кодирования (процесс преобразования текста
осуществляется по направлению слева направо) на этапе зашифрования первого блока
приведена на рис. 3, где ⊕ есть оператор поразрядного сложения по mod 2; R′ − 32-
разрядный исходный (базовый) раундовый ключ, принимающий значение jRK ( rj ,1= )
на j -м раунде зашифрования, а R″ – раундовый ключ для второго шифруемого блока.
Рисунок 3 – Структурная схема алгоритма прямого левостороннего скользящего
кодирования
Структурная схема алгоритма обратного левостороннего скользящего кодирования
показана на рис. 4.
Рисунок 4 – Структурная схема алгоритма обратного левостороннего скользящего
кодирования
Кроме левостороннего в RSB алгоритме применяется также правостороннее
скользящее кодирование (для тех же целей, что и левостороннее); при этом процесс
преобразования шифруемого текста осуществляется по направлению справа налево.
Последняя отмеченная особенность RSB шифра является уникальной, не встречаю-
щейся ни в одном из известных блочных криптографических алгоритмов.
RSB блочный криптографический алгоритм
«Штучний інтелект» 3’2008 135
3Б
Нелинейная замена байтов
Схема построения S -боксов, посредством которых реализуются операции нелиней-
ной замены байтов в RSB алгоритме, наследует основные черты S -боксов, принятых
в AES шифре, и имеет вид:
y = (x⊕S) 1− M⊕β,
где S и β − байты блочного раундового ключа, показанного на рис. 2; M − инволютивная
матрица преобразования; x 1− − восьмиразрядный элемент (байт), мультипликативно
обратный байту x над выбранным неприводимым двоичным полиномом.
Стохастическая перестановка слов блока
С помощью этого криптографического примитива осуществляется стохастическая
перестановка (перемешивание) двоичных слов в пределах шифруемого блока. В ка-
честве слова в 128-разрядном блоке выступает байт, в 256-разрядном блоке словом
является два, а в 512-разрядном − 4 байта, то есть каждый блок содержит 16 слов.
Данная операция реализуется следующим образом. Например, в 128-разрядном блоке
содержится 16 байтов, которым придадим десятичные номера от 0 до 15. Пусть x
означает четырехразрядный двоичный номер байта шифруемого блока. Слово (байт),
расположенный в ячейке блока, двоичный номер которой равен x , перемещается в
ячейку под номером y , причем
y = (x ۠• M p ) 2 ,
где 2)(a означает приведение результатов поразрядного матричного произведения к ос-
татку по mod 2, а M p − матрица перестановки, в качестве которой выбирается одна из 16-ти
инволютивных двоичных матриц четвертого порядка. Адрес A матрицы M p содержится в
секторе P блочного раундового ключа RK (рис. 2) и образуется по правилу:
2
1
21 ||
p
p
ppP ⊕=⇒= A ,
где p 1 и p 2 – полубайты сектора P .
Предлагаемый RSB алгоритм закладывает реальную основу для создания принци-
пиально новой технологии симметричной блочной криптографической защиты информа-
ции в компьютерных сетях. Реализация данного проекта позволит существенно повысить
криптостойкость систем шифрования по сравнению с уже существующими продуктами и
в то же время сохранит высокую скорость криптопреобразования. Достижение первого
отмеченного качества (криптостойкости) базируется на таких предпосылках. В сложив-
шейся мировой практике построения симметричных блочных криптографических алго-
ритмов в пределах раунда все блоки шифруемого текста подвергаются одинаковым
преобразованиям. С одной стороны, это обеспечивает возможность параллельной обра-
ботки информации, что повышает скорость шифрования. Вместе с тем если, например, в
открытом тексте присутствуют одинаковые блоки, то одинаковыми будут также эти
блоки после зашифрования, что облегчает работу криптоаналитиков. Отмеченный недо-
статок классических блочных шифраторов устраняется RSB технологией за счет приме-
нения двунаправленного скользящего кодирования, посредством которого каждый
шифруемый блок текста становится управляемым своим индивидуальным блочным
раундовым ключом, зависящим не только от базового раундового ключа, но и всего
текста, предшествующего преобразуемому блоку. Высокую скорость шифрования в RSB
технологии можно обеспечить за счет табличных и параллельных способов выполнения
основных алгебраических преобразований, а также за счет аппаратной реализации на
платформах с 32 или 64-разрядными шинами.
Белецкий А.Я., Белецкий А.А.
«Искусственный интеллект» 3’2008 136
3Б
Выводы
1. RSB алгоритм допускает динамичное управление в широком диапозоне такими
параметрами шифрования, как размер общего секретного ключа и число шагов (а, следо-
вательно, и раундов) криптографических преобразований.
2. Криптографические преобразования в каждом блоке осуществляются под
управлением индивидуальных локальных раундовых ключей, зависящих не только от
значения секретного базового раундового ключа, но и всего текста, предшествующего
преобразуемому блоку.
3. Основные выполняемые в RSB шифре криптографические преобразования
(циклический сдвиг блока, скользящее кодирование 32-битных элементов, нелинейная
подстановка байтов и перестановка слов в блоках) относятся к классу стохастических
управляемых операций шифрования.
4. Стохастичность операций RSB шифрования обеспечивается не только
выбором случайных базовых раундовых ключей, но и домешиванием в локальные
раундовые ключи криптографически преобразуемых (в силу чего приобретающих
стохастические свойства) 32-битных элементов шифруемого текста.
5. Табличный способ выполнения матричных преобразований обеспечивает
RSB алгоритму достаточну высокую скорость шифрования.
6. RSB алгоритм допускает аппаратную реализацию на платформах с 32 или
64-разрядными шинами, причем возможно распараллеливание операций нелинейных
подстановок байтов и перестановок слов в блоках шифрования.
7. Эффективность RSB алгоритма зашифрования, оцениваемая стандартным
пакетом статистической оценки качества шифраторов NIST STS, оказалось на
уровне не ниже, а в отдельных случаях превышающем эффективность широко испо-
льзуемых стандартов криптографической защиты, таких, как DES, ГОСТ, AES и др.
Литература
1. Белецкий А.Я., Белецкий А.А. Симметричный блочный RSB-32 криптоалгоритм // Захист
інформації. – 2006. – № 2 (29). – С. 42-51.
2. Белецкий А.Я., Белецкий А.А. Семейство симметричных блочных RSB криптографических
алгоритмов с динамически управляемыми параметрами шифрования // Електроніка та системи
управління. – 2007. – № 1 (11). – С. 5-16.
3. Молдавян А.А., Молдавян Н.А., Гуц Н.Д., Изотов Б.В. Криптография: скоростные шифры. – СПб.:
БХВ – Петербург, 2002. – 496 c.
А.Я. Білецький, О.А. Білецький
RSB блочний криптографічний алгоритм
Недивлячись на багатоманітність існуючих промислових зразків блочних криптографічних систем,
все ще зберігає актуальність розробки нових більш гнучких алгоритмів шифрування. Один з
можливих варіантів побудови таких алгоритмів розглядається у даній статті [1], [2].
Статья поступила в редакцию 25.06.2008.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6887 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:40:07Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Белецкий, А.Я. Белецкий, А.А. 2010-03-19T10:32:05Z 2010-03-19T10:32:05Z 2008 RSB блочный криптографический алгоритм / А.Я. Белецкий, А.А. Белецкий // Штучний інтелект. — 2008. — № 3. — С. 132-136. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6887 681.3 Несмотря на многообразие существующих промышленных образцов блочных криптографических
 систем, все еще сохраняет актуальность разработка новых более гибких алгоритмов шифрования.
 Один из возможных вариантов построения таких алгоритмов рассматривается в данной статье [1], [2]. Недивлячись на багатоманітність існуючих промислових зразків блочних криптографічних систем,
 все ще зберігає актуальність розробки нових більш гнучких алгоритмів шифрування. Один з
 можливих варіантів побудови таких алгоритмів розглядається у даній статті [1], [2]. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Системы принятия решений, планирования и управления. Информационная безопасность интеллектуальных систем RSB блочный криптографический алгоритм RSB блочний криптографічний алгоритм Article published earlier |
| spellingShingle | RSB блочный криптографический алгоритм Белецкий, А.Я. Белецкий, А.А. Системы принятия решений, планирования и управления. Информационная безопасность интеллектуальных систем |
| title | RSB блочный криптографический алгоритм |
| title_alt | RSB блочний криптографічний алгоритм |
| title_full | RSB блочный криптографический алгоритм |
| title_fullStr | RSB блочный криптографический алгоритм |
| title_full_unstemmed | RSB блочный криптографический алгоритм |
| title_short | RSB блочный криптографический алгоритм |
| title_sort | rsb блочный криптографический алгоритм |
| topic | Системы принятия решений, планирования и управления. Информационная безопасность интеллектуальных систем |
| topic_facet | Системы принятия решений, планирования и управления. Информационная безопасность интеллектуальных систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6887 |
| work_keys_str_mv | AT beleckiiaâ rsbbločnyikriptografičeskiialgoritm AT beleckiiaa rsbbločnyikriptografičeskiialgoritm AT beleckiiaâ rsbbločniikriptografíčniialgoritm AT beleckiiaa rsbbločniikriptografíčniialgoritm |