Kryptografi og nettverkssikkerhet

Presentasjon om: "Kryptografi og nettverkssikkerhet"— Utskrift av presentasjonen:

1 Kryptografi og nettverkssikkerhet
Kapittel 5: Advanced Encryption Standard

2 Truls Fretland September 2004
Kort historie Publisert av NIST (National Institute of Standards and Technology) i 2001. En erstatning for 3DES som tiltross for at den er sikker nok (168-bits nøkkellengde) har: Lav hastighet (optimalisert for maskinvare) 64-bits blokkstørrelse (ineffektivt) Etter en innledende runde med 15 algoritmer, og finale med 5 algoritmer ble ”Rijndael” (Rijmen og Daemen fra Belgia) valgt. Truls Fretland September 2004

3 Truls Fretland September 2004
Krav til AES Symmetrisk blokkchiffer Blokkstørrelse: 128 bit Nøkkellengde: 128, 192, 256 bit Raskere og bedre eller like bra sikkerhet som 3DES Truls Fretland September 2004

4 Evalueringskriterier for AES
Sikkerhet Kostnad: Lav, i form av høy hastighet Algoritme og implementasjons-karakteristikker: Fleksibel: Skal kunne benyttes i mange ulike implementasjoner på flere platformer. Enkelhet: Skal være enkel å analysere. Truls Fretland September 2004

5 Truls Fretland September 2004
Rijndael Designet av Rijmen-Daemen fra Belgia. Blokkstørrelse og nøkkellengde kan uavhengig spesifiseres til 128, 192, 256 bits. Iterativt chiffer (ikke Feistel), dvs. opererer på en hel blokk hver runde. Behandler data i 4 grupper á 4 bytes. Designet for å være: Motstandsdyktig mot alle kjente angrep. Hastighet og kompakt kode på mange plattformer. Enkelt design. I Feistel brukes halvparten av blokken til å modifisere den andre halvdelen, for deretter å bytte plass. Truls Fretland September 2004

6 Truls Fretland September 2004
AES-chifferet Har 10/12/14 runder. Hver runde (bortsett fra siste) inneholder 4 trinn: Byte substitusjon (S-box på hver byte). Radskifte (permuterer bytes) Kolonneblanding (ved matrisemultiplikasjon) Legge til rundenøkkel (bitvis XOR med tilstand) Alle operasjonene kan implementeres som XOR og tabell-oppslag – dermed veldig rask og effektiv. Aritmetikken foregår i GF(28) med det irredusible polynomet m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1. Truls Fretland September 2004

7 Truls Fretland September 2004
Hvert trinn er reversibelt. De utvidede nøklene brukes i motsatt rekkefølge. Truls Fretland September 2004

8 Byte substitusjon (S-box)
En enkel substitusjon av hver byte. Bruker en tabell (S-box) med 16x16 bytes som inneholder en permutasjon av alle bits verdiene. Hver byte (b1b2b3b4b5b6b7b8) i tilstanden erstattes med en byte som hentes fra rad (b1b2b3b4) og kolonne (b5b6b7b8). Eks. byte {95} erstattes med byte i rad 9, kolonne 5, som har verdien {2A}. S-box’en konstrueres ved å bruke definerte transformasjoner av verdiene i GF(28). Designet for å motstå alle kjente angrep. Truls Fretland September 2004

9 Truls Fretland September 2004
Radskifte Et sirkulært byte-skifte i hver rad: 1. rad: Uforandret 2. rad: 1 byte sirkulær-skift til venstre. 3. rad: 2 byte sirkulær-skift til venstre. 4. rad: 3 byte sirkulær-skift til venstre. Dekryptering skifter til høyre. Truls Fretland September 2004

10 Truls Fretland September 2004
Kolonneblanding Hver kolonne behandles separat. Hver byte erstattes med en verdi som avhenger av alle 4 bytes i kolonnen. Kan sees på som en matrisemultiplikasjon i GF(28) med det irredusible polynomet m(x) = x8 + x4 + x3 + x + 1. Truls Fretland September 2004

11 Addering av rundenøkkel
XOR tilstanden med 128-bits av rundenøkkelen. Dekryptering er identisk, siden XOR er sin egen invers (A  A  B = B), bare med korrekt rundenøkkel. Designet for å være så enkel som mulig. Truls Fretland September 2004

12 Truls Fretland September 2004

13 Implementasjons-aspekter
Kan effektivt implementeres på: 8-bits CPU 32-bits CPU Truls Fretland September 2004