موضوع مقاله: رمزگذاری قطعه‌ای | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رمزگذاری قطعه‌ای | مقدمه: در رمزنگاری با بلوک رمزگذاری الگوریتم قطعی گروههایی باطول بیت ثابت با نام بلوک تولید وبا تبدیل unvarying توسط یک کلید متقارن مشخص شده‌است. | ## بخش 1: رمزگذاری قطعه‌ای | رمزهای بلوک اجزای ابتدایی در طراحی بسیاری از پروتکل‌های رمزنگاری وبه‌طور گسترده در پیاده‌سازی رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌شوند. تعریف رمز بلوک متشکل از دو الگوریتم‌های زوج، یکی برای رمزگذاری، E، و از سوی دیگر برای رمزگشایی،D، هر دو الگوریتم به پذیرفتن دو ورودی: ورودی بلوک اندازه n بیت ویک کلید به طول K بیت. الگوریتم رمزگشایی D تعریف می‌شود تابع معکوس رمزگذاری است، به عنوان مثال، D = E-1. که به عنوان ورودی کلیدی به طول K بیت که به ان اندازه کلید می‌گویند و رشته کمیP به طول n، اندازه بلوک نامیده می‌شود، و رشته C به طول n بیت را برمیگرداند، P متن آشکار نامیده می‌شود و C متن رمز است. یک کلید K ویک متن رمز شده C برای برگرداندن P متن آشکار می‌گیرند به‌طوری که: به عنوان مثال، الگوریتم رمزنگاری یک بلوک ۱۲۸ بیت متنی به عنوان ورودی، و خروجی متناظر است با ۱۲۸_بیت بلوک متن رمز شده. رمز گشایی هم مشابه این انجام می‌شود، الگوریتم رمزگشایی، یک بلوک ۱۲۸ بیتی از ciphertext به همراه کلیدهای مخفی،۱۲۸_بیت متن آشکار تولید می‌کند. طراحی تکرار بلوک‌های رمزگذاری اکثر الگوریتم‌های رمزنگاری بلوک به عنوان رمزهای بلوک تکرار شده‌است که بدان معنی است که اندازه ثابت بلوک از متن ساده را به بلوک‌های اندازه یکسان ciphertext آن‌ها تبدیل، طبقه‌بندی شده آن‌ها از طریق استفاده مکرر از یک تحول invertible شناخته شده به عنوان تابع دور، با هر تکرار به عنوان دور است. معمولاً تابع دور R یک کلید دور Ki متفاوت که دومین ورودی است را می‌گیرد که از کلید اصای مشتق شده‌است. در آغاز و پایان، داده‌ها با مواد کلیدی اصلاح شده (اغلب با XOR، اما عملیات محاسباتی ساده مثل اضافه کردن و کم کردن نیز استفاده می‌شود): جانشینی-جایگشت شبکه طرح یک شبکه جایگزینی جایگشت با ۳ دور، رمزنگاری یک بلوک متنی از ۱۶ بیت را به یک بلوک از ۱۶ بیت ciphertext. نوشتار اصلی: جانشینی-جایگشت شبکه یک نوع مهم از تکرار رمز بلوک شناخته شده به عنوان یک شبکه جایگزینی-جایگشت (SPN) طول می‌کشد یک بلوک متنی و کلید را به عنوان ورودی، و شامل چند دور متناوب متشکل از مرحله جایگزینی مرحله جایگشت برای تولید هر بلوک خروجی متن رمز شده‌است. مرحله جایگزینی غیر خطی، آمیزه‌ای از بیت‌های اصلی با متن آشکارو ایجاد سردرگمی شانون. جعبه جایگزینی (S-BOX) جایگزین بلوک کوچک از بیت‌های ورودی با یکی دیگر از بلوک بیت خروجی است. جعبه امن S مالکیت است که با تغییر دادن یک ورودی کمی در حدود نیمی از بیت‌های خروجی به‌طور متوسط تغییرو برگزاری نمایشگاه آنچه که به عنوان اثر بهمن شناخته می‌شود است - یعنی آن دارای خاصیتی است که هر بیت خروجی به هر بیت ورودی بستگی دارد. جعبه P خوب دارای خاصیتی است که بیت‌های خروجی از هر جعبه S به عنوان بسیاری از ورودی‌های جعبه _S است که ممکنه توزیع شده باشد. در هر دور، کلید دور (با برخی عملیات ساده از کلید به دست آمده، به عنوان مثال، با استفاده از جعبه‌های S-و P) ترکیب و با استفاده از برخی از عملیات گروه، به‌طور معمول XOR شده‌است. رمزگشایی به سادگی به وسیله پردازش غیرمستقیم (با استفاده از وارون S-جعبه و P-جعبه و استفاده از کلیدهای دور در جهت معکوس) انجام می‌شود. حالت‌های عمل رمزگذاری ناامن از یک تصویر به عنوان یک نتیجه از حالت codebook الکترونیکی را پشتیبانی می‌کند. | ## بخش 2: رمزگذاری قطعه‌ای | رمز بلوک به خودی خود اجازه تنها یک بلوک ازداده‌ها در طول بلوک رمزنگاری را می‌دهد. در ساده‌ترین حالت، شناخته شده به عنوان codebook الکترونیکی (ECB) حالت، یک پیام است برای اولین بار به بلوک‌های جداگانه‌ای از اندازه بلوک رمز (احتمالاً گسترش آخرین بلوک با بیت) تقسیم، و سپس هر یک از بلوک‌های رمزگذاری و رمزگشایی به‌طور مستقل است. برای غلبه بر این محدودیت، چندین اصطلاح بلوک حالت‌های رمزنگاری از عملیات طراحی شده‌اند و در توصیه‌های ملی به عنوان NIST 800-38A مشخص شده وBSI TR-02102 و استانداردهای بین‌المللی مانند ISO / IEC 10 مفهوم کلی این است که استفاده از روش نمونه از داده‌های متنی بر اساس یک مقدار ورودی اضافی، اغلب نام یک بردار دهی اولیه، برای ایجاد رمزنگاری احتمالی نامیده می‌شود. در زنجیری شدن این بلوک رمز محبوب (CBC) حالت، برای رمزگذاری امن برداردهی اولیه به همراه پیام متنی منتقل می‌باید یک مقدار تصادفی یا شبه تصادفی است که در شیوه‌ای منحصربه‌فرد یا برای اولین بلوک متنی که قبل از آن است رمزگذاری شده‌است. در رمزنگاری بازخورد (CFB) حالت، که شبیه سازی جریان رمز خود را هماهنگ، بردار دهی اولیه برای اولین بار رمزگذاری شده و سپس به بلوک متنی اضافه شده‌است. بازخورد خروجی (OFB) حالت بارها و بارها کدگذاری بردار دهی اولیه برای ایجاد یک جریان کلیدی برای تقلید از جریان رمزنگاری هم‌زمان است. جدیدتر شمارنده (CTR) به حالت مشابه ایجاد یک جریان کلیدی، اما استفاده از تنها نیاز به ارزش‌های منحصربه‌فرد است و نه (شبه) به صورت تصادفی به عنوان بردار دهی اولیه تصادفی مورد نیاز داخلی با استفاده از بردار دهی اولیه به عنوان یک ضد بلوک و رمزنگاری مشتق شده این شمارنده را برای هر بلوک است. از دیدگاه امنیتی، نظری از نظر حالت عمل باید ارائه شود که به عنوان امنیت معنایی شناخته می‌شود. نشان داده شده‌است که تمام حالت‌های بحث شده در بالا، به استثنای حالت ECB، با ارائه این خاصیت تحت حملات متن آشکاربه اصطلاح انتخاب شده‌است. عمل توسعه برخی از حالت‌های حمله حالت CBC را تنها در بلوک‌های متنی کامل به کار می‌گیرند. به سادگی با گسترش بلوک آخرین پیام با صفر بیت از آن را اجازه نمی‌دهد که یک گیرنده به راحتی تشخیص پیام که تفاوت فقط در مقدار بیت کافی نیست. از همه مهمتر، یک راه حل ساده را افزایش می‌دهد به حملات اوراکل بالشتک بسیار کارآمد است. طرح بالشتک مورد نیاز برای گسترش تاریخ و زمان آخرین بلوک متنی به اندازه بلوک رمزنگاری مناسب است. در حالی که بسیاری از طرح‌های محبوب شرح داده شده در استاندارد و در ادبیات به حملات اوراکل لایه آسیب‌پذیر نشان داده شده‌است، یک راه حل که می‌افزاید و یک بیتی و سپس گسترش بلوک‌های گذشته با صفر بیت، استاندارد " روش Padding 2 "در ISO / IEC 9، امن شده‌است و در برابر این حملات به اثبات رسیده‌است. تحلیل تحلیل خطی تحلیل خطی شکل، دلیل حملات مبتنی بر پیدا کردن تقریب تکراری به عمل رمزنگاری است. تحلیل انتگرال دلیل حملات انتگرال حمله در رمز کردنی است که به خصوص قابل اجرا برای جلوگیری از رمزهای بر اساس شبکه‌های جایگزینی، جایگشت است. این تضاد تفاوت بین جفت متون و مبالغ، از مجموعه بزرگتر از متون الهام گرفته از نام "دلیل حملات جدایی ناپذیر"، قرض گرفتن اصطلاحات حساب دیفرانسیل و انتگرال است. | ## بخش 3: رمزگذاری قطعه‌ای | ارزیابی عملی رمزهای بلوک ممکن است با توجه به معیارهای متعدد در عمل موردبررسی قرار گیرند. عوامل شایع عبارتند از: پارامترهای کلیدی مانند اندازه کلیدی آن و اندازه بلوک، هر دو ارائه دهنده یک حد بالا در امنیت رمزنگاری است. سطح امنیتی ای که بر اساس اعتماد به نفس بدست آمده در قالب طرح بلوک رمز پس از آن تا حد زیادی تلاش‌های عمده‌ای در تحلیل آن در طول زمان تجربه، صحت ریاضی طراحی، و وجود حملات عملی یا certificational است. عملکرد از نظر توان پردازش در سیستم عامل‌های مختلف، از جمله حافظه مورد نیاز خود در رمزنگاری. هزینه رمزنگاری، که اشاره به صدور مجوز مورد نیاز است که ممکن است اعمال با توجه به حقوق مالکیت معنوی انجام شود. انعطاف‌پذیری از رمز که شامل توانایی خود برای حمایت از اندازه چند کلید و طول بلوک. نسخه تجدید نظر شده از الگوریتم به عنوان یک دولت فدرال ایالات متحده استاندارد پردازش اطلاعات، به تصویب رسید. FIPS اونجا واحد خدمات عمومی ۴۶ رمزگذاری داده‌ها استاندارد DES توسط اداره استاندارد ملی ایالات متحده (NBS) پس از یک دعوت عمومی برای ارسالی انتخاب و برخی از تغییرات داخلی توسط NBS (و به‌طور بالقوه، NSA)شده‌است. DES طراحی شده بود، در میان چیزهای دیگر، مقاومت در برابر حمله خاصی شناخته شده به NSA و کشف شده توسط آی بی ام، هر چند ناشناخته عمومی تا کشف دوباره و منتشر شده توسط الی بیهام و آدی شامیر در اواخر دههٔ ۱۹۸۰. DES باعث مقدار زیادی از کارهای دیگر و انتشارات در رمزنگاری و تحلیل آن در جامعه باز است و آن را الهام بخش بسیاری از طرح‌های رمز جدید میداند. بسیاری از ناظران که در دههٔ ۱۹۷۰ که به طول ۵۶ بیت کلید مورد استفاده برای DES بیش از حد کوتاه بود. با گذشت زمان، ناکافی بودن آن آشکار شد، یک نوع از DES، DES سه گانه، سه‌گانه کدگذاری هر بلوک با دو کلید مستقل (۱۱۲ بیتی کلید و امنیت ۸۰-بیت) یا سه کلید مستقل (۱۶۸ بیتی کلید و امنیت ۱۱۲-بیت) است. در سال ۲۰۱۱، نسخه سه کلید هنوز هم در نظر گرفته امن، هر چند مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) استانداردهای دیگر اجازه استفاده از دو کلید در برنامه‌های کاربردی جدید، با توجه به۸۰-بیت سطح امنیتی خود را دادند. ارتباط با سایر شکلهای هندسی اولیه رمزنگاری رمزهای بلوک را می‌توان برای ایجاد شکل‌های هندسی اولیه رمزنگاری دیگر، مانند کسانی که در زیر استمورد استفاده قرار داد. جایگشت‌های شبه تصادفی امن از مجموعه‌های محدود خودسرانه اندازه را می‌توان با رمزهای بلوک ساخته شده با دیدن و حفظ رمزگذاری فرمت پیام کد تأیید هویت (مکینتاش) اغلب از رمزهای بلوک ساخته شده‌است. | ## جمع‌بندی | فقط رمزهای بلوک را به عنوان توابع هش می‌توان مورد استفاده برای ساخت رمزهای بلوک مورد استفاده قرار داد.