Магма

1.

Магма
(ГОСТ 34.12-2018) в режиме простой замены
Знаменская Е., Галимова Р.
Группа ПИ21-1в
2022

2.

Алгоритм ГОСТ
28147—89
впервые
стандартизиров
ан в Советском
Союзе в 1989 г.
М
а
г
м
а
www.design.com
DESIGN INC.
0.02
Симметричный
блочный шифр
построенный по
принципу сети
Фейстеля.

3.

m
Длина ключа –
m = 256
n
0.03
Длина блока –
n = 64
s
Длина
раундового
ключа –
s = 32
r
Количество
раундов –
r = 32
www.design.com
DESIGN INC.
Параметры

4.

Режим простой
замены ECB
Каждый блок обрабатывается с
помощью алгоритма eK
(зависит от ключа К)
Результат – шифртекст
С = С1 || С2 || … || Сq
P1
P2
eK
eK
C1
C2
...
Pq
C1
C2
eK
dK
dK
Cq
P1
P2
0.04
Зашифрование в режиме простой замены
Cq
...
Расшифрование
dK
Pq
www.design.com
DESIGN INC.
Открытый (при необходимости
дополненный) текст P делится на
блоки по n бит
P = P1 || P2 || … || Pq

5.

Режим простой
замены ECB
Замены и перестановки отдельных блоков в
шифртексте не нарушают корректности
расшифрования
Шифрование на одном ключе одинаковых
блоков открытого текста дает одинаковые блоки
шифртекста независимо от их положения в
сообщении.
0.05
Режим устойчив к ошибкам, связанным с
изменением битов блока (ошибка не
распространяется на другие блоки)
В чистом виде не используется, допустим для
зашифрования небольших данных (ex: ключей)
www.design.com
DESIGN INC.
Описан в ГОСТ 34.13-2018 (Режимы работы
блочных шифров)

6.

Ключевое расписание
С 1 по 24 раунд - в прямой
последовательности:
K0, K1, K2 … K7, K0, K1 …
Они
используются:
K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7
С 25 по 32 раунд – в
обратной
последовательности:
K7, K6, K5, K4, K3, K2, K1, K0
0.06
32-битовые фрагменты ключа
шифрования
(подключи)
K
256-битный ключ шифрования
www.design.com
DESIGN INC.
Исходный ключ (256 бит) делится
на восемь 32-битных подключей
K0, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7

7.

www.design.com
DESIGN INC.
0.07
A.2.3 Алгоритм развертывания ключа
В настоящем контрольном примере ключ имеет значение:
K = ffeeddccbbaa99887766554433221100f0f1f2f3f4f5f6f7f8f9fafbfcfdfeff.
Итерационные ключи Ki, i = 1, 2, …, 32, принимают следующие значения:
K1 = ffeeddcc,
K9 = ffeeddcc,
K17 = ffeeddcc,
K25 = fcfdfeff
K2 = bbaa9988,
K10 = bbaa9988,
K18 = bbaa9988,
K26 = f8f9fafb
K3 = 77665544,
K11 = 77665544,
K19 = 77665544,
K27 = f4f5f6f7
K4 = 33221100,
K12 = 33221100,
K20 = 33221100,
K28 = f0f1f2f3
K5 = f0f1f2f3,
K13 = f0f1f2f3,
K21 = f0f1f2f3,
K29 = 33221100
K6 = f4f5f6f7,
K14 = f4f5f6f7,
K22 = f4f5f6f7,
K30 = 77665544
K7 = f8f9fafb,
K15 = f8f9fafb,
K23 = f8f9fafb,
K31 = bbaa9988
K8 = fcfdfeff,
K16 = fcfdfeff,
K24 = fcfdfeff,
K32 = ffeeddcc

8.

Магма
1) Сложение по модулю с раундовым ключом
2) Табличная замена
Пусть имеется такой S – блок
Если на вход подано значение 01002 = 4
выходом S –блока будет 4-ый элемент таблицы
(нумерация с 0) – 15 = 11112
1) Побитовый циклический сдвиг
Операция циклического сдвига на одиннадцать
шагов в сторону старших разрядов
R(r32, r31, r30, r29, r28, r27, r26, r25, r24, r23, r22, r21, r20 … r2, r1) =
0.08
(r21, r20, … r2, r1, r32, r31, r30, r29, r28, r27, r26, r25, r24, r23, r22)
www.design.com
DESIGN INC.
(4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1)

9.

Установленные значение S - боксов
π0' = (12, 4, 6, 2, 10, 5, 11, 9, 14, 8, 13, 7, 0, 3, 15, 1);
π1' = (6, 8, 2, 3, 9, 10, 5, 12, 1, 14, 4, 7, 11, 13, 0, 15);
π2' = (11, 3, 5, 8, 2, 15, 10, 13, 14, 1, 7, 4, 12, 9, 6, 0);
π3' = (12, 8, 2, 1, 13, 4, 15, 6, 7, 0, 10, 5, 3, 14, 9, 11);
π4' = (7, 15, 5, 10, 8, 1, 6, 13, 0, 9, 3, 14, 11, 4, 2, 12);
π5' = (5, 13, 15, 6, 9, 2, 12, 10, 11, 7, 8, 1, 4, 3, 14, 0);
π6' = (8, 14, 2, 5, 6, 9, 1, 12, 15, 4, 11, 0, 13, 10, 3, 7);
π7' = (1, 7, 14, 13, 0, 5, 8, 3, 4, 15, 10, 6, 9, 12, 11, 2)
www.design.com
DESIGN INC.
0.09
В настоящем контрольном примере
зашифрование производится при значениях
итерационных ключей из A.2.3. Пусть открытый
текст, подлежащий зашифрованию, равен
a = fedcba9876543210,
тогда
(a1, a0) = (fedcba98, 76543210),
G[K1](a1, a0) = (76543210, 28da3b14),
G[K2]G[K1](a1, a0) = (28da3b14, b14337a5),
G[K3]…G[K1](a1, a0) = (b14337a5, 633a7c68), …….

10.

0.010
Криптосхема,
реализующая алгоритм
зашифрования в режиме
простой замены
www.design.com
DESIGN INC.
Схема одного
цикла
шифрования

11.

0.011
DESIGN INC.
www.design.com
Спасибо за внимание!