Очерк криптографии

Следующий план представляет собой обзор и актуальное руководство по криптографии:

Криптография (или криптология ) — практика и изучение сокрытия информации . Современная криптография пересекает дисциплины математики , информатики и техники . Приложения криптографии включают карты банкоматов , компьютерные пароли и электронную коммерцию .

Сущность криптографии

Использование криптографических методов

Отрасли криптографии

История криптографии

Шифры

Классический

Замена

Транспонирование

Скайтейл
Решетка
Перестановочный шифр
Шифр VIC - сложный ручной шифр, использовавшийся как минимум одним советским шпионом в начале 1950-х годов; для того времени это оказалось вполне безопасным

Современные алгоритмы с симметричным ключом

Потоковые шифры

A5/1 и A5/2 – шифры, указанные для GSM. стандарта сотовой связи
БМГЛ
Хамелеон
РЫБА – от Siemens AG
Шифры «Рыба» времен Второй мировой войны
- Секретный телеграф - одноразовый механический блокнот времен Второй мировой войны от Siemens AG , под названием STURGEON от Bletchley Park.
- Щука - улучшение FISH Росса Андерсона
- Ключевое дополнение — механический одноразовый блокнот времен Второй мировой войны от Лоренца , названный . тунцом Блетчли Парком
СПИРАЛЬ
ISAAC – задуман как PRNG
Левиафан
ЛИЛИ-128
MUGI – CRYPTREC рекомендация
MULTI-S01 — CRYPTREC рекомендация
Одноразовый блокнот – Вернам и Моборн, запатентован в 1919 году; экстремальный потоковый шифр
Панама
RC4 (ARCFOUR) — один из серии профессора Рона Ривеста из Массачусетского технологического института ; CRYPTREC рекомендуется ограничить длиной ключа 128 бит.
- CipherSaber – ( вариант RC4 с 10-байтовым случайным IV , простой в реализации
Salsa20 — eSTREAM. шифр, рекомендуемый
- ChaCha20 - вариант Salsa20.
ТЮЛЕНЬ
СНЕГ
ТРЕЗВЫЙ
- ТРЕЗВЫЙ-t16
- ТРЕЗОВЫЙ-t32
БУДИТЬ

Блочные шифры

Шифр продукта
Шифр Фейстеля - образец Хорста Фейстеля
Advanced Encryption Standard (Rijndael) – 128-битный блок; Выбор NIST для AES, FIPS 197; Создано в 2001 году Джоан Дэмен и Винсентом Рейменом ; Выбор НЕССИ ; Рекомендация КРИПТРЕК .
Анубис — 128-битный блок
BEAR – построен на основе потокового шифрования и хеш-функции Росса Андерсона .
Blowfish – 64-битный блок; Брюс Шнайер и др.
Камелия – 128-битный блок; Выбор NESSIE (NTT и Mitsubishi Electric); КРИПТРЕК Рекомендация
CAST-128 ( CAST5 ) — 64-битный блок; один из серии алгоритмов Карлайла Адамса и Стаффорда Тавареса , настаивающих на том, что название произошло не от их инициалов.
- CAST-256 ( CAST6 ) — 128-битный блок; преемник CAST-128 и кандидат на конкурс AES
CIPHERUNICORN-A – 128-битный блок; КРИПТРЕК Рекомендация
CIPHERUNICORN-E – 64-битный блок; Рекомендация CRYPTREC (ограничено)
CMEA – шифр, используемый в мобильных телефонах в США, имеет слабые места.
CS-Cipher – 64-битный блок
Стандарт шифрования данных (DES) – 64-битный блок; ФИПС 46-3, 1976 г.
DEAL – кандидат AES, полученный из DES.
DES-X – вариант DES для увеличения размера ключа.
УРОДЛИВЫЙ
GDES — вариант DES, предназначенный для ускорения шифрования.
Гран Крю – 128-битный блок
Hierocrypt-3 – 128-битный блок; КРИПТРЕК Рекомендация
Hierocrypt-L1 – 64-битный блок; Рекомендация CRYPTREC (ограничено)
IDEA NXT – название проекта FOX, семейство 64-битных и 128-битных блоков; Медиакрипт (Швейцария); из Паскаль Жюно и Серж Водене Швейцарского технологического института Лозанны
Международный алгоритм шифрования данных (IDEA) – 64-битный блок; Джеймс Мэсси и Икс Лай из ETH Zurich
Иракский блочный шифр (IBC)
КАСУМИ – 64-битный блок; на основе MISTY1 , принятого для W-CDMA следующего поколения. сотовых телефонов обеспечения безопасности
ХАЗАД - 64-битный блок, разработанный Барретто и Рейменом.
Хуфу и Хафра – 64-битные блочные шифры
Кузнечик — российский 128-битный блочный шифр, определенный в ГОСТ Р 34.12-2015 и RFC 7801.
LION - блочный шифр, созданный Россом Андерсоном на основе потокового шифрования и хеш-функции.
LOKI89/91 – 64-битные блочные шифры.
LOKI97 — 128-битный блочный шифр, кандидат AES
Люцифер - Тачман и др. IBM ; , начало 1970-х годов модифицирован АНБ / НБС и выпущен как DES
ПУРПУРНЫЙ – кандидат AES
Марс – финалист AES, Дон Копперсмит и др.
MISTY1 – NESSIE 64-битный блок выбора ; Митсубиси Электрик (Япония); Рекомендация CRYPTREC (ограничено)
MISTY2 – 128-битный блок: Mitsubishi Electric (Япония)
Нимбус — 64-битный блок
НОЕКЕОН – 128-битный блок
NUSH – переменная длина блока (64–256 бит)
Q – 128-битный блок
RC2 – 64-битный блок, переменная длина ключа
- RC6 – переменная длина блока; Финалист AES, автор Рон Ривест и др.
- RC5 – Рон Ривест
SAFER – переменная длина блока
SC2000 – 128-битный блок; КРИПТРЕК Рекомендация
Змей – 128-битный блок; Финалист AES Росс Андерсон , Эли Бихам , Ларс Кнудсен
ШАКАЛ-1 – 160-битный блок
ШАКАЛ-2 – 256-битный блочный шифр; НЭССИ селекция Gemplus (Франция)
Акула — дедушка Рейндала / AES , авторы Даемен и Реймен
- Square — отец Rijndael / AES , авторы Daemen и Rijmen
ЧАЙ – Дэвид Уилер и Роджер Нидхэм
Тройной DES – Уолтер Тачман , руководитель группы разработчиков Люцифера – не все тройные применения DES повышают безопасность, в отличие от Тачмана; Рекомендация CRYPTREC (ограниченная), только при использовании, как в FIPS Pub 46-3.
Twofish – 128-битный блок; Финалист AES Брюс Шнайер и др.
XTEA – Дэвид Уиллер и Роджер Нидхэм
3-Way — 96-битный блок Джоан Деймен
Машинные шифры многоалфавитной замены
- Enigma - немецкая роторная шифровальная машина времен Второй мировой войны - множество вариантов, любые пользовательские сети для большинства вариантов.
- Фиолетовый - шифровальная машина Министерства иностранных дел Японии времен Второй мировой войны; от капитана японского флота
- SIGABA — шифровальная машина США времен Второй мировой войны, созданная Уильямом Фридманом , Фрэнком Роулеттом и др.
- TypeX — шифровальная машина Великобритании времен Второй мировой войны.
Гибридные комбинации кода/шифра
- JN-25 - супершифрованный код ВМС Японии времен Второй мировой войны; много вариантов
- Naval Cypher 3 - суперзашифрованный код, использовавшийся Королевским флотом в 1930-х годах и во время Второй мировой войны.

Современные алгоритмы с асимметричным ключом

Алгоритм асимметричного ключа

ACE-KEM – NESSIE схема асимметричного шифрования выбора ; IBM Цюрих Исследования
- ACE-шифрование
Чор-Ривест
Диффи-Хеллман – ключевое соглашение; КРИПТРЕК Рекомендация
Эль Гамаль – дискретный логарифм
Криптография на основе эллиптических кривых - (вариант дискретного логарифма)
PSEC-KEM – NESSIE схема асимметричного шифрования выбора ; НТТ (Япония); Рекомендация CRYPTREC только при построении DEM с параметрами SEC1
- ECIES – Интегрированная система шифрования с эллиптической кривой , Certicom Corporation
- ЭКИЕС-КЕМ
- ECDH – ключевое соглашение Диффи-Хеллмана по эллиптической кривой , CRYPTREC рекомендация
ХОБЛ
Кибер
Ранцевая криптосистема Меркла – Хеллмана - ранцевая схема
Криптосистема МакЭлиса
Криптосистема Нидеррайтера
NTRUEncrypt
RSA – факторинг
- RSA-KEM – NESSIE схема асимметричного шифрования выбора ; Проект ИСО/МЭК 18033-2
- RSA-OAEP – CRYPTREC рекомендация
Криптосистема Рабина – факторинг
- Рабин-САЭП
- ХИМЭ(R)
Криптосистема Пайе
Пороговая криптосистема
XTR

Ключи

Аутентификация по ключу

Транспорт/обмен

Слабые ключи

Криптографические хэш-функции

Код аутентификации сообщения
Код аутентификации сообщения с использованием хэш-ключа
- Зашифрованный CBC-MAC (EMAC) – NESSIE MAC выбора
- HMAC – NESSIE MAC выбора ; ISO/IEC 9797-1 , FIPS PUB 113 и IETF RFC.
- TTMAC – (Two-Track-MAC) MAC выбора NESSIE; KULeuven (Бельгия) и debis AG (Германия)
- UMAC – NESSIE MAC выбора ; Intel, UNevada Reno, IBM, Technion и UC Davis
- Забывчивая псевдослучайная функция
MD5 – один из серии алгоритмов дайджеста сообщений, разработанных профессором Роном Ривестом из Массачусетского технологического института; 128-битный дайджест
SHA-1 – разработан в 160-битном дайджесте АНБ , стандарт FIPS; первая выпущенная версия была дефектной и заменена этой; NIST/NSA выпустило несколько вариантов с большей длиной «дайджеста»; Рекомендация CRYPTREC (ограничено)
- SHA-256 – хеш-функция выбора NESSIE , FIPS 180-2, 256-битный дайджест; КРИПТРЕК Рекомендация
- SHA-384 – хеш-функция выбора NESSIE , FIPS 180-2, 384-битный дайджест; КРИПТРЕК Рекомендация
- SHA-512 – хеш-функция выбора NESSIE , FIPS 180-2, 512-битный дайджест; КРИПТРЕК Рекомендация
SHA-3 – первоначально известный как Keccak; стал победителем конкурса хеш-функций NIST с использованием функции губки .
Стрибог - российский алгоритм, созданный для замены устаревшей хеш-функции ГОСТ , определенной в устаревшем стандарте ГОСТ Р 34.11-94.
RIPEMD-160 – разработан в Европе для проекта RIPE, 160-битный дайджест; Рекомендация CRYPTREC (ограничено)
RTR0 – один из серии Реттера; разработан Мацеем А. Чижевским ; 160-битный дайджест
Тигр - Росс Андерсон и др.
Snefru - конкурс хеш-функций NIST
Whirlpool – хеш-функция выбора NESSIE , Scopus Tecnologia SA (Бразилия) и KULeuven (Бельгия)

Криптоанализ

Классический

Современный

Свойства прочности

Нерасшифрованные исторические коды и шифры

Организации и отборочные проекты

Стандарты криптографии

Программа публикации федеральных стандартов обработки информации (FIPS) – проводится NIST для разработки стандартов во многих областях для руководства деятельностью федерального правительства США; многие публикации FIPS продолжаются и связаны с криптографией.
Американский национальный институт стандартов (ANSI) – процесс стандартизации, в результате которого создается множество стандартов во многих областях; некоторые связаны с криптографией, продолжаются)
Международная организация по стандартизации (ISO) – в процессе стандартизации создается множество стандартов во многих областях; некоторые из них связаны с криптографией, продолжаются
Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) – в процессе стандартизации создается множество стандартов во многих областях; некоторые из них связаны с криптографией, продолжаются
Инженерная группа Интернета (IETF) — процесс стандартизации, в результате которого создается множество стандартов, называемых RFC ) во многих областях; некоторые связаны с криптографией, продолжаются)

Общая криптография

Агентство национальной безопасности (АНБ) - внутренняя оценка/отбор, в задачу которого входит помощь NIST в выполнении его криптографических обязанностей.
Штаб-квартира правительственных коммуникаций (GCHQ) — внутренняя оценка/отбор, подразделение занимается разработкой и рекомендацией криптографических стандартов для правительства Великобритании.
Управление оборонительных сигналов (DSD) - австралийское SIGINT агентство , входящее в состав ECHELON.
Учреждение безопасности коммуникаций (CSE) - канадское разведывательное агентство.

Открытые усилия

Стандарт шифрования данных (DES) - процесс выбора NBS , закончился в 1976 г.
RIPE — подразделение проекта RACE, спонсируемое Европейским Союзом , завершилось в середине 1980-х годов.
Advanced Encryption Standard (AES) — «отрывное» соревнование, спонсируемое NIST , закончившееся в 2001 году.
Проект NESSIE — программа оценки/отбора, спонсируемая Европейским Союзом , закончившаяся в 2002 году.
eSTREAM – программа, финансируемая ECRYPT ; мотивировано отказом всех потоковых шифров, представленных в NESSIE , закончилось в 2008 году.
CRYPTREC – программа оценки/рекомендаций, спонсируемая правительством Японии; проект рекомендаций опубликован в 2003 г.
CrypTool — бесплатная программа электронного обучения на английском и немецком языках — исчерпывающий образовательный инструмент по криптографии и криптоанализу.