zeyton

قبل از اینکه به معرفی روش های مدرن رمزنگاری بپردازیم، ابتدا مقدمه ای راجع به این روش ها ارائه می دهیم.

ويژگی های بنيادين سيستم های مدرن رمزنگاری متقارن:
1. پخش و پراکنده سازی
2. گمراه کنندگی
3. اثر فروپاشی بهمنی
4. توليد شبه نويز
5. رعايت اصل دوم کرکهف
6. وجود مؤلفه های غير خطی
7. برابری طول خروجی با ورودی
8. عدم امکان مدلسازی رمزنگار با روابط جبری
9. قدرت تمام کليدها

دو ويژگی «پخش و پراکنده سازی» (Diffusion) و «گمراه کنندگی » (Confusion) در سال 1949 توسط «کلود شانون» ارائه شد.اين دو ويژگی عموما معياری غير کمی هستند.

1. پخش و پراکنده سازی (Diffusion):
در سيستم رمزنگار، نبايد هيچگونه همبستگی بين بيت های خروجی ، کليد و بيت های متن رؤيت شود. مثل مخلوط کردن چند ماده طوری که تشخيص مواد اوليه از روی محلول با توجه به رنگ، بو و مزه غير ممکن باشد.
هر متن آشكار فارغ از آنكه ماهيتاً از چه جنسي باشد (متن،صدا،تصوير و....) داراي الگو وشاخصهاي آماري خاص خود است و طبعاً الگوي آماري يك متن آشكار رمز نشده را مي توان با چندين پارامتر كمي مدلسازي كرد.
از ديدگاه تئوري سيستم رمز نگار بايد ساختار و كل شاخصهاي آماري متن آشكار را بر روي كل متن رمز شده توزيع و پراكنده كند. به بيان ديگر يك سيستم رمزنگار هرگز نبايد ويژگيهاي آماري متن را به هر نحو در خروجي رمز شده منتقل كند. بدين ترتيب هر گاه خروجي يك سيستم رمز نگار را تحليل آماري مي كنيد، نبايد هيچ گونه همبستگي بين بيتهاي خروجي، كليد و بيتهاي متن رؤيت شود.
نکته:
هر گاه روشي بخواهد به جاي كاراكتر با كوچكترين واحد اطلاعات يعني بيتها كار كند براي پخش و پراكنده سازي اثر بيتهاي ورودي به دنباله وسيعي از بيتهاي خروجي بايستي از عملگر XOR (در حقيقت عمل جمع پيمانه اي به پيمانه 2 بوده و وران پذير است) استفاده كند و بيتها را در چندين دوره بر روي هم تأثير بدهد.

2. گمراه کنندگی (Confusion):
در عمل هرگز نبايد بتوان بين ورودی ، خروجی و کليد هيچ رابطه ی سرراست و مشخصی پيدا کرد. به بياني ديگر پيچيدگي يك سيستم رمز نگاري متقارن بايد آنقدر زياد وژرف باشد كه استنتاج رابطه اي كه بر اساس آن خروجي سيستم بر حسب كليد و ورودي بدست مي آيد، در عمل از عهده هيچ كسي در جهان بر نيايد؛ حتي اگر به ابر رايانه هاي فوق سريع مجهز باشند.
تأكيد مي كنيم كه سيستمهاي رمزنگاري متقارن ملزم به داشتن چنين ويژگي هستند در حالي كه در روش هاي نا متقارن (كليد عمومي) رابطه بين ورودي، خروجي و كليد رمز كاملاً مشخص است.

3. اثر فروپاشی بهمنی (Avalanche Effect) :
يعنی يک تغيير جزئی در ورودی يا کليد ( حتی به انداره يک بيت) به طرز بسيار گسترده، غير قابل پيش بيني وغير متمركز خروجي را تغيير داده و متحول كند و در عين حال هيچ شاخص آماري از اين تغيير و تحول به جا نگذارد. گاهي اثر فروپاشي بهمني را با شاخص كمي بيان مي كنند.

4. توليد شبه نويز:
هرگاه خروجی رمزنگار را به ازای هزاران ورودی يا کليد مختلف مشاهده می کنيم، بايد آن را شبيه به يک دنباله کاملا تصادفی مستقل از ورودي، مستقل از كليد و بدون هيچ شاخص آماري مرتبط با متن ارزيابي كنيد.

5. رعايت اصل دوم کرکهف:
آگاهی از جزئيات الگوريتم رمزنگاری هرگز نبايد سبب تضعيف آن شود و امنيت الگوريتم صرفا بايد در گرو مخفی نگه داشتن کليد رمز باشد.

6. وجود مؤلفه های غير خطی:
تابعی مثل f را غير خطی می گوييم هرگاه (f(a+b) != f(a)+f(b.
تابعي مثل f را به شدت غير خطي مي گوييم مشروط بر آنكه تابع نه تنها غير خطي باشد بلكه تخمين اين رابطه به صورتf(a+b) = g (f(a))+g(f(b)) نيز غير ممكن باشد.
در هر الگوريتم رمز نگاري متقارن بايستي ار مؤلفه هايي بهره گرفت كه غير خطي عمل مي كنند. اگر XOR را عمل جمع به پيمانه 2فرض كنيم جايگشت نسبت به اين جمع خطي وعمل جانشيني نسبت به اين جمع به شدت غير خطي است مشروط بر آنكه جداول جانشيني به درستي انتخاب شده باشد.

7. برابری طول ورودی با خروجی:
سيستم رمز نگار متقارن حق ندارد طول داده ها را افزايش بدهد يا از آن بكاهد. (طول ورودي وخروجي ضمن هم اندازه بودن عموماً ثابت است.)

8. عدم امکان مدل سازی رمزنگار با روابط جبری:
الگوريتم بايد چنان پيچيده وگمراه كننده باشد كه هرگز نتوان آن را با رابطه اي جبري (حتي رابطه اي تقريبي) مدل كرد.

9. قدرت تمام کليد ها:
الگوريتم رمزنگاری متقارن بايستی به گونه ای طراحی شده باشد که انتخاب هر کليد امنيت يکسانی داشته باشند، همچنین بايد به گونه اي طراحي شود كه انتخاب هر كليد از فضاي حالات ممكن تفاوتي نداشته باشد وچيزي به نام كليدهاي ضعيف يا كليدهاي قوي مطرح نباشد.

__________________