Особенности применения и реализации схем распределенного

УДК 004.056:378(06) Проблемы информационной безопасности в системе высшей школы
М.М. МЯСУМОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ СХЕМ
РАСПРЕДЕЛЕННОГО БЛОЧНОГО ШИФРОВАНИЯ
Большинство известных работ, посвященных пороговой криптографии,
касаются вопросов распределения криптографических примитивов с открытым
ключом, в частности, схем пороговой подписи и механизмов пороговых операций
расшифрования. Но в последнее время предприняты попытки применения
пороговой криптографии для схем симметричного шифрования, и в частности, для
операций блочного зашифрования и расшифрования. В докладе рассматриваются
некоторые прикладные вопросы построения и реализации таких схем.
В пороговой криптографии основной целью распределения операций
вычисления
базовых
криптографических
примитивов
между
определенным числом узлов являются:
 ослабление требований доверия к безопасности отдельных узлов;
 повышение устойчивости к выходам из строя отдельных узлов.
Существует несколько причин для распределенного выполнения
криптографических операций:
1) повышение эффективности (отдельные узлы выполняют
различные задачи);
2) обеспечение отказоустойчивости (если некоторые узлы выйдут
из строя, другие могут выполнять их задачи);
3) повышение защищенности к утрате части ключей (секретные
данные, необходимые для выполнения задачи, распределены
между узлами).
Впервые техника распределенного выполнения операций блочного
шифрования была в работе [1]. Метод, представленный авторами этой
работы, назван последовательным распределением (sequence sharing).
При разделении алгоритма блочного шифрования подразумевается,
что операции блочного зашифрования и расшифрования являются
процессами, распределенными между группой объектов. При
распределенном зашифровании группа отправителей совместно
генерирует шифртекст, который они потом отправляют одному
получателю. При распределенном расшифровании один отправитель
зашифровывает сообщение и отправляет его группе получателей, которые
должны совместно расшифровывать сообщение.
ISBN 5-7262-0636-3. XIII Всероссийская научная конференция
83
УДК 004.056:378(06) Проблемы информационной безопасности в системе высшей школы
Рассмотрим пример возможного применения техники распределенного
выполнения алгоритма блочного шифрования. Директора филиалов
компании установили систему, использующую алгоритмы блочного
шифрования для связи с генеральным директором, который находится в
главном офисе. Задача распределенного шифрования в данном случае
состоит в следующем: любые, например, три директора могут совместно
сгенерировать зашифрованное сообщение для генерального директора и
отправить ему, который, в свою очередь, корректно расшифровав
сообщение, может быть уверен, что некоторая группа, по меньшей мере,
из трех директоров совместно сгенерировала шифртекст. Задача
распределенного расшифрования заключается в следующем: генеральный
директор компании будет обладать возможностью отправлять
зашифрованные сообщения директорам филиалов, и для того чтобы они
смогли его расшифровать, необходимо взаимодействие минимум трех
директоров филиалов.
Автором доклада представлены следующие варианты реализации схем
распределенного блочного шифрования [2]:
 распределенное блочное шифрование с использованием схемы
пороговой криптографии;
 разделение алгоритма блочного шифрования, основанное на
каскадах;
 разделение алгоритмов блочного шифрования, используя
последовательное деление;
 с использованием кумулятивного отображения;
 каскадное разделение алгоритма блочного шифрования с
использованием кумулятивных отображений;
 разделение блочного шифрования с использованием XOR-сумм;
 разделение алгоритма блочного шифрования, основанное на
разбиении открытого сообщения.
Представленные
методы
распределения
операций
блочного
шифрования в одинаковой степени применимы, но каждый имеет свои
особенности и области эффективного применения. Решающими
критериями их выбора являются увеличение сообщения при
зашифрования и объем ключевой информации, необходимой для
зашифрования и расшифрования участниками схемы.
Список литературы
1. Brickell E., Crescenzo G., Frankel Y. Sharing Block Ciphers. Information Security and
Privacy, Lecture Notes in Computer Science, 2000.
ISBN 5-7262-0636-3. XIII Всероссийская научная конференция
84
УДК 004.056:378(06) Проблемы информационной безопасности в системе высшей школы
2. Martin K. M., Safavi-Naini R., Wang H., Wild P. R. Distributing the Encryption and Decryption of a Block Cipher, 2004.
ISBN 5-7262-0636-3. XIII Всероссийская научная конференция
85