T 2 CRIPTOGRAFÍA
T 2.3 CRIPTOSISTEMAS SIMÉTRICOS.
CIFRADORES DE BLOQUE Y FLUJO (parte 3)
Criptografía y seguridad informática
Seguridad en las tecnologías de la información
@ COSEC
COSEC LAB· Dpto. Informática
Curso 2016-2017
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CRIPTOGRAFIA Y SEGURIDAD APUNTES, Apuntes de Criptografía y Seguridad del Sistema
CIFRADORES DE BLOQUE Y OTROS CONCEPTOS EN APUNTES
Tipo: Apuntes
2020/2021
1 / 30
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T 2.3 CRIPTOSISTEMAS SIMÉTRICOS.
CIFRADORES DE BLOQUE Y FLUJO (parte 3)
Criptografía y seguridad informática Seguridad en las tecnologías de la información @ COSEC
COSEC LAB · Dpto. Informática
Curso 2016- 2017
CONTENIDOS Criptosistemas simétricos y asimétricos Criptosistemas simétricos
Cifradores de bloque
Cifradores de flujo
Introducción Tipos Serie cifrante
PRNGs criptográficos
LFSRs
Cifrador de flujo.Ventajas y desventajas
RC
Cifrado de Vernam. One-time-pad
Cifrado: E(M) = M K = m 1 +k 1 , m 2 +k 2 , …, mn+kn
1 0 0 1 1 1 0 1 M
0 0 1 0 0 1 0 1 K
1 0 1 1 1 0 0 0 C
Descifrado: M = E(M) K Shannon demostró que el cifrado de Vernam es incondicionalmente seguro si la clave K: Es realmente aleatoria Se usa una sola vez Es de longitud igual o mayor que M Introducción 4
Vernam no es práctico Cifrador de flujo práctico : K: serie cifrante obtenida a partir de clave base Introducción 5
M C
K=k 1 k 2 k 3 … Clave base S Generador de Clave (PRNG)
C M
K=k 1 k 2 k 3 … Clave base S Generador de Clave (PRNG)
Tipos de cifradores de flujo Síncrono Emisor y receptor se sincronizan externamente Serie cifrante independiente del texto en claro y del criptograma 7
M C
Generador de
clave
K
M
Generador de
clave
K
Tipos de cifrado de flujo Autosíncrono Emisor y receptor se sincronizan automáticamente La serie cifrante es una función de símbolos previamente cifrados 8
M C
Generador
de clave
K
M
Generador
de clave
K
Serie cifrante Aproximación para generar de la serie cifrante en emisor y receptor Mediante un generador de números pseudoaleatorios
Generación determinista
A partir de una clave base (secreta e impredecible)
De centenas de bits (para evitar ataques de fuerza bruta)
Serie cifrante.
Propiedades deseables: Postulados de Golomb
Postulado G 1 : Debe existir igual número de ceros que de unos. Se acepta como máximo una diferencia igual a la unidad. Postulado G 2 : La mitad de las rachas (sucesión de dígitos iguales) tiene longitud 1 , la cuarta parte tiene longitud 2 , la octava longitud 3 , etc. Postulado G 3 : Para todo k, la Autocorrelación fuera de fase AC(k) es igual a una constante. Función de Autocorrelación: Desplazamiento de la secuencia S de período T de k bits hacia la izquierda: AC(k) = (A - F) / T Aciertos = bits iguales Fallos = bits diferentes 11
Serie cifrante Propiedades deseables Período muy grande Aleatoriedad: Distribución uniforme, independencia Impredecibilidad Se puede medir por su complejidad lineal LC
número de bits necesarios para predecir el resto de la secuencia
viene dada por la longitud mínima del LFSR capaz de reproducirla
Se calcula L (número de celdas) y si se conocen 2L bits se puede predecir el
resto de la serie
Meta: conseguir una complejidad lineal lo más alta posible 13
CONTENIDOS Criptosistemas simétricos y asimétricos Criptosistemas simétricos
Cifradores de bloque
Cifradores de flujo
Introducción Tipos Serie cifrante
PRNGs criptográficos
LFSRs
Cifrador de flujo.Ventajas y desventajas
RC
CONTENIDOS Criptosistemas simétricos y asimétricos Criptosistemas simétricos
Cifradores de bloque
Cifradores de flujo
Introducción Tipos Serie cifrante PRNGs criptográficos
LFSRs
Cifrador de flujo.Ventajas y desventajas
RC
LFSR
Polinomio de conexión asociado:
f(x) = C 4 x
4
+ C 3 x
3
+ C 2 x
2
+ C 1 x + 1
Función única: XOR
Tmáx = 2
4
Valores iniciales = “semilla”,
prohibido cadena de ceros f(x) = Cnx
n
+ Cn- 1 x
n- 1
+ .... + C 2 x
+ C 1 x + 1
Tmáx = 2
n
S
i+
S
i+
S
i+
S
i+
XOR
S
i
C 4 C 3 C 2 C 1
S
j
S
j+n- 2 Sj+n- 1
XOR
Cn C
2 C 1
Registro de desplazamiento con retroalimentación lineal
[Linear Feedback Shift Register (LFSR)]
LFSR
Periodos altos pero complejidad lineal muy baja
Solución:
Aumentar la complejidad lineal del generador
Eg, empleando varios LFSRs
Operaciones lineales de secuencias seudoaleatorias Operaciones no lineales de las secuencias seudoaleatorias Filtrado no lineal de los estados de un LFSR Otros 19
LFSR
Aumentando la complejidad lineal de los LFSRs
Operaciones lineales de secuencias seudoaleatorias:
Operaciones no lineales de las secuencias seudoaleatorias:
LFSR 1 n 1 celdas LFSR 2 n 2 celdas XOR
s 1
s 2
S
LFSR 1 n 1 celdas LFSR 2 n 2 celdas