Сравнение основных криптографических методов

Метод шифрования с использованием датчика ПСЧ наиболее часто используется в программной реализации системы криптографической защиты данных. Это объясняется тем, что с одной стороны, он достаточно прост для программирования, а с другой стороны позволяет создавать алгоритмы с очень высокой криптостойкостью. Кроме того, эффективность данного метода шифрования достаточно высока. Системы основанные на методе шифрования с использованием датчика ПСЧ, позволяют зашифровать в секунду от нескольких десятков до сотен килобайт данных (здесь и в дальнейшем все характеристики приведены для персональных компьютеров).

Однако простота метода может сыграть злую шутку с разработчиком собственного алгоритма шифрования данных. Очень грозно выглядящий шифр может быть чувствителен к простым воздействиям. Поэтому каждый новый алгоритм шифрования данных перед его применением должен быть подвергнут всестороннему математическому, статистическому и криптографическому анализам. Только после устранения всех слабых сторон алгоритма он может использоваться для шифрования данных. В противном случае, результаты могут быть катастрофическими.

Основным преимуществом метода DES является то, что он является стандартом. Как утверждает Национальное Бюро Стандартов США алгоритм обладает следующими свойствами;

1. высокий уровень защиты данных против дешифрования и возможной модификации данных;

2. простота в понимании;

3. высокая степень сложности, которая делает его раскрытие дороже получаемой при этом прибыли;

4. метод защиты основывается на ключе и не зависит ни от какой “секретности” алгоритма;

5. Экономичен в реализации и эффективен в быстродействии.

Важной характеристикой этого алгоритма является его гибкость при реализации и использовании в различных приложениях обработки данных. Каждый блок данных шифруется независимо от других, что позволяет расшифровать отдельный блок в зашифрованном сообщении и структуре данных. Поэтому можно осуществить независимую передачу блоков данных и произвольный доступ к блокам данных. Ни временная, ни позиционная синхронизация для операций шифрования не нужна.

Алгоритм вырабатывает зашифрованные данные, в которых каждый бит является функцией от всех битов открытых данных и всех битов ключа. Различие лишь в одном бите данных дает в результате равные вероятности изменения для каждого бита зашифрованных данных.

Конечно, эти свойства DES выгодно отличают его от метода шифрования с использованием датчика ПСЧ, поскольку большинство алгоритмов шифрования, построенных на основе датчиков ПСЧ, не характеризуются всеми преимуществами DES. Однако и DES обладает рядом недостатков.

Самым существенным недостатком DES специалисты признают размер ключа, который считается слишком малым. Стандарт в настоящем виде не является неуязвимым, хотя и

очень труден для раскрытия (до сих пор не были зарегистрированы случаи дешифрования информации, зашифрованной с использованием метода DES). Для дешифрования информации методом подбора ключей достаточно выполнить 2⁵⁶ операций расшифрования (т.е. всего около 7? 10¹⁶ операций). Хотя в настоящее время нет аппаратуры, которая могла бы выполнить в обозримый период времени подобные вычисления, никто не гарантирует, что она не появится в будущем. Некоторые специалисты предлагают простую модификацию для устранения этого недостатка: исходный текст Р зашифровывается сначала по ключу К1, затем по ключу К2 и, наконец, по ключу К3. В результате время, требующееся для дешифрования, возрастает до 2¹⁶⁸ операций (приблизительно, до 10³⁴ операций).

Еще один недостаток метода DES заключается в том, что отдельные блоки, содержащие одинаковые данные (например, пробелы), будут одинаково выглядеть в зашифрованном тексте, что с точки зрения криптоанализа неправильно.

Метод DES может быть реализован программно. В зависимости от быстродействия и типа процессора персонального компьютера программная Среда, шифрующая данные с использованием метода DES, может обрабатывать от нескольких килобайт до десятков килобайт данных в секунду.

Алгоритм криптографического преобразования, являющийся отечественным стандартом и определяемый ГОСТ 28147-89, свободен от недостатков стандарта DES и в то же время обладает всеми его преимуществами. Кроме того, в стандарт уже заложен метод, с помощью которого можно зафиксировать необнаруженную случайную или умышленную модификацию зашифрованной информации.

Однако у алгоритма есть очень существенный недостаток, который заключается в том, что его программная реализация очень сложна и практически лишена всякого смысла из-за крайне низкого быстродействия. По оценкам авторов, за одну секунду на персональном компьютере может быть обработано всего лишь несколько десятков (максимально сотен) байт данных, а подобная производительность вряд ли удовлетворит кого-либо из пользователей. Хотя сейчас уже разработаны аппаратные средства, реализующие данный алгоритм криптографического преобразования данных, которые демонстрируют приемлемую производительность (около 70 Кб/с для IBM PC AT с тактовой частотой 12 Мгц), все же складывается впечатление, что разработчики алгоритма совершенно не заботились об эффективности его программной реализации и о стоимости шифрования данных.

Теперь остановимся на методе RSA. Он является очень перспективным, поскольку для зашифрования информации не требуется передачи ключа другим пользователям. Это выгодно отличает его от всех вышеописанных методов криптографической защиты данных. Но в настоящее время к этому методу относятся с подозрительностью, поскольку в ходе дальнейшего может быть найден эффективный алгоритм определения делителей целых чисел, в результате чего метод шифрования станет абсолютно незащищенным. Кроме того, не существует строгого доказательства, что не существует другого способа определения секретного ключа по известному, кроме как определения делителей целых чисел.

В остальном метод RSA обладает только достоинствами. К числу этих достоинств следует отнести очень высокую криптостойкость, довольно простую аппаратную и программную реализацию. Правда, следует отметить, что использование этого метода для криптографической защиты данных неразрывно связано с очень высоким уровнем развития вычислительной техники.