Способ преобразования данных с равновероятностной инициализацией

Способ преобразования данных с равновероятностной инициализацией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способам преобразования данных, используемых в вычислительных системах при передаче данных, в частности, к способам, реализующим начальное заполнение входных блоков данных.

Известен способ вероятностного шифрования (Иванов М.А., Чугунков И.В. Вероятностное шифрование. Теория, применение и оценка качества генераторов псевдослучайных последовательностей. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, Раздел 1.1.4, с. 11, 2003), заключающийся в формировании псевдослучайной последовательности, к которой присоединяют блок исходного сообщения с образованием расширенного блока сообщения, после чего осуществляют его криптопреобразование, результат которого передают по линии связи абоненту, после чего осуществляют обратное криптопреобразование для получения расширенного блока сообщения, из которого исключают псевдослучайную последовательность для получения блока исходного сообщения.

Указанный выше способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и поэтому взят в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является недостаточная защищенность криптосистемы, обусловленная постоянством одной части расширенного блока сообщения после обратного криптопреобразования при прохождении одного и того же исходного сообщения несколько раз через данную систему, что увеличивает априорные знания злоумышленника о криптографической системе в целом.

Решаемой технической задачей является создание способа преобразования данных с повышенной защищенностью криптосистемы за счет использования расширенного блока сообщения с равновероятностной инициализацией, получаемого из блока исходного сообщения.

Достигаемым техническим результатом является повышение уровня защищенности криптосистемы за счет уменьшения априорных знаний злоумышленника путем применения равновероятностной инициализацией входных данных.

Для достижения технического результата в способе вероятностного шифрования, заключающемся в том, что формируют псевдослучайную последовательность, к которой присоединяют блок исходного сообщения с образованием расширенного блока сообщения, после чего осуществляют его криптопреобразование, результат которого передают по линии связи абоненту, после чего осуществляют обратное криптопреобразование для получения расширенного блока сообщения, из которого исключают псевдослучайную последовательность для получения блока исходного сообщения, новым является то, что перед криптопреобразованием осуществляют перемешивание битов с изменением их местоположений, а после обратного криптопреобразования производят восстановление местоположений битов в расширенном блоке сообщения.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет повысить уровень защищенности криптосистемы за счет уменьшения априорных знаний злоумышленника путем применения равновероятностной инициализацией входных данных.

Кроме этого, передаваемая псевдослучайная последовательность может быть использована в качестве синхронно изменяемого (на передающем и приемном концах канала связи) секретного ключевого элемента криптопреобразования. В этом случае обеспечивается расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения защищенной передачи секретного ключа абоненту без формирования секретного канала связи.

Способ поясняется фиг. 1 и 2, на которых представлены блок-схемы прямого и обратного криптопреобразования. Способ прямого криптопреобразования реализован с помощью вычислительного устройства, которое содержит блок исходного сообщения 1, генератор псевдослучайной последовательности 2. Выходы блока исходного сообщения 1 и генератора 2 соединены с входами расширенного блока сообщения 3, выход которого соединен с входом блока перемешивания битов 4, выход которого соединен с входом блока криптопреобразования 5, выход которого соединен с входом блока закрытого сообщения 6. Способ обратного криптопреобразования реализован с помощью вычислительного устройства, которое содержит последовательно соединенные блок закрытого сообщения 7, блок обратного криптопреобразования 8, блок восстановления местоположения битов 9, расширенный блок сообщения 10 и блок исходного сообщения 11.

Способ реализуется следующим образом. На вход блока криптопреобразования 5, реализующего функцию шифрования Е_к, поступают преобразованные функцией F_p, которая изменяет местоположение битов, данные из блока перемешивания битов 4, которые получены в результате конкатенации в расширенном блоке сообщения 3 входных данных p_i разрядности n из блока исходного сообщения 1 и двоичного набора r_i разрядности m с выхода генератора псевдослучайной последовательности 2. В результате на выходе блока криптопреобразования 5 получается закрытый текст c_i разрядности n+m в блоке закрытого сообщения 6. Двоичный набор r_i с выхода генератора псевдослучайной последовательности 2 может быть использован в качестве секретного ключа для блоков прямого и обратного криптопреобразований 5 и 8 соответственно. Для этого получаемый псевдослучайный двоичный набор заменяет секретный ключевой элемент блока криптопреобразования 5 с использованием способа преобразования информации с синхронной сменой инициализирующих последовательностей (см. патент №2554525 «Способ преобразования информации с синхронной сменой инициализирующих последовательностей в блоках, соединенных каналом связи с неопределенным периодом смены», опубл. 27.06.2015, Бюл. №11). При использовании псевдослучайной последовательности в качестве изменяемого секретного ключа не требуется дополнительного контроля целостности передаваемого ключа, так как эта процедура осуществляется в алгоритме блока обратного криптопреобразования 8 с вероятностью 2^-r.

При обратном криптопреобразовании закрытый текст c_i из линии связи поступает на вход блока обратного криптопреобразования 8, реализующего функцию дешифрования D_к. В данных, полученных после дешифрования, проводится восстановление местоположения битов с применением функции в блоке 9, в результате в расширенном блоке сообщения 10 получаем конкатенированные данные p_i разрядности n и двоичный набор r_i разрядности m просто отбрасывается. Отбрасывая двоичный набор r_i, получаем входные данные p_i разрядности n. В случае использования двоичного набора r_i в качестве синхронно изменяемого секретного ключа, он заносится в блок обратного криптопреобразования 8 с использованием способа преобразования информации с синхронной сменой инициализирующих последовательностей (см. патент №2554525 «Способ преобразования информации с синхронной сменой инициализирующих последовательностей в блоках, соединенных каналом связи с неопределенным периодом смены», опубл. 27.06.2015, Бюл. №11).

В качестве функций преобразования Е_к и D_к блоков прямого и обратного криптопреобразовании 5 и 8 соответственно выбираются алгоритмы преобразования, зарекомендовавшие себя как надежные, это такие как DES, IDEA, RSA, ГОСТ 28147-89 или алгоритмы с нулевым знанием, причем эти алгоритмы при практической реализации сохраняют свою надежность. Тем самым соответствующий изобретению способ достигает уровня тех же стандартов защищенности, которые обеспечиваются способами, известными из предшествующего уровня техники.

Реализация данного способа позволяет повысить уровень защищенности криптосистемы за счет уменьшения априорных знаний злоумышленника.

Кроме этого, расширяются функциональные возможности способа за счет применения псевдослучайной последовательности в качестве изменяемого секретного ключа.

Таким образом, способ обеспечивает повышение уровня защищенности криптосистемы путем применения равновероятностной инициализации входных данных.

Проведены испытания, которые подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого способа.

Способ преобразования данных с равновероятностной инициализацией, основанный на использовании вероятностного шифрования, заключающийся в том, что формируют псевдослучайную последовательность, к которой присоединяют блок исходного сообщения с образованием расширенного блока сообщения, после чего осуществляют его криптопреобразование, результат которого передают по линии связи абоненту, затем осуществляют обратное криптопреобразование для получения расширенного блока сообщения, из которого исключают псевдослучайную последовательность для получения блока исходного сообщения, отличающийся тем, что перед криптопреобразованием осуществляют перемешивание битов с изменением их местоположений, а после обратного криптопреобразования производят восстановление местоположений битов в расширенном блоке сообщения.