🤚🏼 ✴️ 👉 2 इन 1: सुरक्षा सुरक्षा के साथ एन्क्रिप्शन 👩🏼‍💼 🎶 🙆🏾

क्रिप्टोग्राफ़िक विधियों द्वारा हल किए जाने वाले क्लासिक कार्य गोपनीयता को सुनिश्चित करने और संग्रहीत और प्रेषित डेटा की प्रामाणिकता / पहचान सुनिश्चित करने के लिए हैं। इससे पहले (2000 के दशक के मध्य तक), एन्क्रिप्शन (गोपनीयता) और एक प्रविष्टि / प्रमाणीकरण कोड (नकल प्रतिरोध) उत्पन्न करने के कार्यों का उपयोग ऐसी समस्याओं को हल करने के लिए किया गया था। उसी समय, एन्क्रिप्शन और डालने के कार्य को अलग-अलग क्रिप्टोग्राफिक तंत्रों द्वारा लागू किया गया था, जिससे बहुत सारी समस्याएं हुईं। सबसे पहले, यह महत्वपूर्ण जानकारी के प्रबंधन से जुड़ा है: एन्क्रिप्शन और सुरक्षा के लिए एक कुंजी का उपयोग करते समय, कई योजनाएं, उदाहरण के लिए, एईएस-सीबीसी + एईएस-सीबीसी-मैक, पूरी तरह से अस्थिर हैं। इस तरह के निर्माणों को सुरक्षित बनाने के लिए, अतिरिक्त कुंजी का उपयोग करना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, व्युत्पन्न कुंजी निर्माण कार्य (केडीएफ)। यह बदले में, समान योजनाओं का उपयोग करके क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल की एक महत्वपूर्ण जटिलता की ओर जाता है। इसके अलावा, प्रदर्शन के मामले में दो तंत्र का लगातार उपयोग हमेशा सबसे तेज समाधान नहीं है।

21 वीं सदी की शुरुआत के बाद से, नकली सुरक्षा (कभी-कभी "प्रमाणित एन्क्रिप्शन" शब्द अंग्रेजी प्रामाणिक एन्क्रिप्शन से पाया जा सकता है) के साथ एन्क्रिप्शन तंत्र बनाने का प्रयास शुरू हो गया है, जो एक ही बार में इन दोनों कार्यों को हल करेगा।

इस तरह के तंत्र के विकास में अगला चरण सुरक्षा और संबंधित डेटा (अंग्रेजी से AEAD - एसोसिएटेड डेटा के साथ प्रमाणित एन्क्रिप्शन) के साथ एन्क्रिप्शन तंत्र माना जा सकता है। AEAD तंत्र की एक विशेषता यह है कि वे एक साथ दो प्रकार के डेटा को संसाधित कर सकते हैं: वह डेटा जिसके लिए गोपनीयता और सुरक्षा सुनिश्चित करना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, IP पैकेट डेटा), और डेटा जिसके लिए गोपनीयता के बिना केवल सुरक्षा सुनिश्चित करना आवश्यक है - उन्हें भी कहा जाता है " अतिरिक्त रूप से संरक्षित डेटा "(" संबंधित डेटा "," अतिरिक्त रूप से प्रमाणित डेटा "- यह आईपी पैकेट हेडर हो सकता है)। AEAD तंत्र के लिए सबसे लोकप्रिय अनुप्रयोगों में से एक विभिन्न क्रिप्टोग्राफिक डेटा संरक्षण प्रोटोकॉल है, उदाहरण के लिए, हाल ही में अपनाया गया IETF TLS 1.3 RFC 8446बारे में क्या पहले से ही हैबे पर लिखा है । तो, यह RFC 8446 प्रोटोकॉल में उपयोग किए गए प्रमाणित एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम (टीएलएस 1.3 प्रोटोकॉल को रेखांकित करने वाले सिद्धांत यहां पाया जा सकता है ) पर विचार करता है।

AEAD मैकेनिज्म को विभिन्न डिजाइनों के आधार पर बनाया जा सकता है: स्ट्रीम और ब्लॉक सिफर, कम्प्रेशन मैपिंग (हैश फ़ंक्शंस), अब "स्पंज" प्रकार (अंग्रेजी "स्पंज") के लोकप्रिय निर्माणों के लिए। विशेष रूप से, CAESAR प्रतियोगिता वेबसाइट पर और इस प्रतियोगिता के बारे में विभिन्न समीक्षाओं में कई तरह के विकल्प देखे जा सकते हैं, उदाहरण के लिए यहाँ और यहाँ देखें। वैसे, केवल प्रतियोगिता 2013 में आयोजित की गई थी ताकि एईएस-जीसीएम (जीसीएम मोड को 2007 में एनआईएसटी द्वारा मानकीकृत किया गया था) के बजाय सबसे अच्छा एईएडी तंत्र निर्धारित किया जा सके, जिसके लिए उस समय कई हमले प्रस्तावित थे ( यहां और वहां )। इसी समय, CAESAR प्रतियोगियों के लिए अतिरिक्त कार्यात्मक आवश्यकताएं प्रस्तुत की गईं, जैसे "ऑनलाइन" काम करने की क्षमता, समानांतर करने की क्षमता, आक्रमणों से मुक्ति, आरंभीकरण के गलत उपयोग के खिलाफ सुरक्षा और एक समय के वैक्टर, अनिश्चितताओं की उपस्थिति, डेटा वृद्धि, मध्यवर्ती सिमुलेशन, निश्चित जुड़ाव का पुन: उपयोग। डेटा। हम और अधिक विस्तार से बताते हैं।

कार्य "ऑनलाइन": अक्सर गोपनीयता / नकली प्रतिरोध सुनिश्चित करने के लिए, पूरी तरह से संपूर्ण डेटा पैकेट बनाने के लिए सबसे पहले आवश्यक है जिसे संसाधित किया जाएगा, और उसके बाद ही प्रसंस्करण प्रक्रिया शुरू करें। "ऑनलाइन" के संचालन की अनुमति देने वाले तंत्रों को इसकी आवश्यकता नहीं है, वे आने वाले वास्तविक समय डेटा स्ट्रीम के साथ काम कर सकते हैं, इसे "मक्खी पर" प्रसंस्करण कर सकते हैं। AEAD तंत्र को समानांतर करके, हम कई प्रोसेसर के बीच कंप्यूटिंग को वितरित करने की संभावना का मतलब है। व्युत्क्रम से स्वतंत्रता का अर्थ है केवल एन्क्रिप्शन फ़ंक्शन या केवल डिक्रिप्शन फ़ंक्शन के AEAD तंत्र में उपयोग। कार्यान्वयन के दृष्टिकोण से यह विशेषता महत्वपूर्ण है: कुछ सिफर (जैसे ग्रासहॉपर, एईएस) के लिए, एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन को क्रमशः विभिन्न परिवर्तनों का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है,आक्रमण से मुक्ति का अर्थ है हार्डवेयर कार्यान्वयन में एक छोटा चिप क्षेत्र या सॉफ्टवेयर में कम सॉफ्टवेयर। Precomputations के साथ, सब कुछ सरल है - यह एक अवसर है, एक कुंजी चुनने के बाद, कई प्रारंभिक गणना करने के लिए जो आने वाले डेटा के प्रसंस्करण में तेजी लाएगा।

डेटा की वृद्धि और एक अर्थ में फिक्स्ड जुड़े डेटा के पुन: उपयोग को भी प्राथमिकता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। वृद्धि द्वारा अभिप्रेत का मतलब यह है कि हम सभी डेटा को पुनः संसाधित किए बिना, पहले से संसाधित डेटा में कुछ अतिरिक्त डेटा जोड़ दिए जाने की स्थिति में, सम्मिलित रूप से पुन: गणना करने की क्षमता रखते हैं। फिक्स्ड जुड़े डेटा का उपयोग अक्सर सामना किए गए डेटा के लिए प्री-कॉम्प्लेक्शन करने की क्षमता है ताकि हर बार जब वे दिखाई दें, तो वे फिर से संसाधित न हों। अंतिम संपत्ति (मध्यवर्ती नकल आवेषण) एक अर्थ में, "फ्लाई पर" भी काम करती है, अर्थात। हस्तांतरण के अंत की प्रतीक्षा किए बिना, प्रसंस्करण के दौरान डेटा की शुद्धता की पुष्टि करने की क्षमता। इस प्रकार, यदि मध्यवर्ती सिमुलेशन डालने का सत्यापन विफल हो जाता है,सभी बाद की डेटा स्ट्रीम को संसाधित करने की आवश्यकता नहीं है, और यह समय और संसाधनों को बचाता है।

जैसा कि यह निकला, एईएडी तंत्र का निर्माण जो एक साथ कई आवश्यकताओं को पूरा करता है, अत्यंत कठिन है। इसके कारण CAESAR प्रतियोगिता बार-बार लम्बी होती गई, समय सीमा को स्थगित किया गया क्योंकि जूरी एक विजेता का चयन नहीं कर सकती थी - सभी प्रतिभागियों के पास अलग-अलग संपत्तियों के सेट थे - और प्रतियोगिता 2019 के वसंत में विभिन्न प्रतिभागियों के साथ कई प्रतिभागियों का चयन करके समाप्त हुई।

घरेलू AEAD मोड का प्रोटोटाइप, जिसे बाद में MGM (मल्टी लाइनर गैलोज़ मोड) कहा जाता है, को पहली बार पेश किया गया था2017 में, MGM ऑपरेशन का एक ब्लॉक सिफर मोड है। मोड में दो भाग होते हैं, जिनमें से प्रत्येक अपने काउंटर पर आधारित होता है। पहले काउंटर का उपयोग एक सीक्वेंस उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में एन्क्रिप्शन के लिए उपयोग किया जाता है। ऑपरेशन का सिद्धांत सीटीआर मोड के काउंटर के समान है (GOST R 34.13-2015 या ISO / IEC 10116 देखें), लेकिन इसमें एक महत्वपूर्ण अंतर है: काउंटर का प्रारंभिक मूल्य एक अद्वितीय आरंभीकरण वेक्टर (नॉनसे) से एन्क्रिप्शन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। दूसरे काउंटर का उपयोग एक मल्टीलाइनर फ़ंक्शन के निर्माण के लिए किया जाता है, जिसके आधार पर एक नकली इंसर्ट उत्पन्न होता है। पहला और दूसरा काउंटर अलग-अलग काम करते हैं, पहला ब्लॉक के दाहिने आधे हिस्से को बढ़ाता है और दूसरा बाईं ओर बढ़ाता है। ऑपरेशन का मोड चित्र में दिखाया गया है।

यहाँ

E_{k}

$E_k$ - ब्लॉक लंबाई के साथ मनमाना ब्लॉक सिफर

n

$n$ बिट,

A_{1}, . . ., A_{h}^{*}

$A_1,...,A_h^*$ - संबंधित डेटा के ब्लॉक,

P_{1}, . . ., P_{q}^{*}

$P_1,...,P_q^*$ - सादे ब्लॉक,

n o n c e

$nonce$ - अद्वितीय लंबाई आरंभीकरण वेक्टर

n - 1

$n-1$ बिट,

\oplus

$\oplus$ - बिटवाइज़ जोड़ ऑपरेशन,

\otimes

$\otimes$ - क्षेत्र में गुणन का संचालन

G F (2^{128})

$GF(2^{128})$ ,

M S B_{S}

$MSB_S$ - लंबाई ब्लॉक की लंबाई को छोटा करना

S

$S$ ,

l e n (A) | | l e n (C)

$len(A)||len(C)$ - संबंधित डेटा और सिफरटेक्स्ट की लंबाई में क्रमशः लंबाई,

i n c_{r}, i n c_{l}

$inc_r,inc_l$ - वेतन वृद्धि कार्य।

में रिपोर्ट और में लेख, आप एमजीएम मोड निर्माण करने के सिद्धांत का विस्तृत विवरण प्राप्त कर सकते हैं। संक्षेप में, निम्न कार्य को विकास के दौरान हल किया गया था: ब्लॉक सिफर के लिए एक कार्यात्मक और अच्छी तरह से समानांतर ऑपरेशन के निर्माण के लिए जो ज्ञात हमलों के लिए अतिसंवेदनशील नहीं होगा, विशेष रूप से, सफलतापूर्वक GCM मोड पर लागू होने वाले हमले। मोड की निम्नलिखित विशेषताएं उल्लिखित रिपोर्ट में दिखाई गई हैं:

साथ में चलाना
ऑनलाइन काम करते हैं
आक्रमणों की कमी,
(.. , MGM ),
,
( ()),
.

वर्तमान में उपयोग किए गए कई मोडों के विपरीत, एमजीएम तथाकथित सिद्ध सुरक्षा के मॉडल में स्थायित्व का एक औपचारिक औचित्य प्राप्त करने में कामयाब रहा , जिसे दो प्रमेयों के रूप में संक्षेपित किया जा सकता है जो कि मोड का उपयोग करके संसाधित की जाने वाली प्लेनटेक्स्ट ब्लॉकों की सुरक्षित संख्या का मूल्यांकन करते हैं। प्रमुख बदलाव के बिना एमजीएम। हम पाठकों को पछतावा करते हैं और यहां केवल उनके शब्दों को देते हैं, जो पूर्ण प्रमाण देखना चाहते हैं और दिमाग को पूरी तरह से पिघलाना चाहते हैं, मूल प्रकाशन को संदर्भित कर सकते हैं। पहला प्रमेय जानकारी की गोपनीयता सुनिश्चित करने के बारे में कहता है।

प्रमेय

q

$q$ ,

σ

$\sigma$ , :

A d v_{M G M_{P e r m ({0, 1}^{n})}^{P r i v}} \leq \frac{3 (σ + 4 q)^{2}}{2^{n}}

$Adv_{MGM_{Perm(\{0,1\}^n)}^{Priv}} \leq \frac{3(\sigma+4q)^2}{2^n}$

दूसरा डेटा प्रमाणीकरण (इसकी नकल प्रतिरोध) की सुरक्षा के बारे में है।

प्रमेय

q

$q$ ,

σ

$\sigma$ ,

l

$l$ , :

A d v_{M G M_{P e r m ({0, 1}^{n})}^{A u t h}} \leq \frac{3 (σ + 3 q + l + 2)^{2}}{2^{n}} + \frac{1}{2^{s - 1}}

$Adv_{MGM_{Perm(\{0,1\}^n)}^{Auth}} \leq \frac{3(\sigma+3q+l+2)^2}{2^n}+\frac{1}{2^{s-1}}$

ध्यान दें कि "सिद्ध दृढ़ता" दृष्टिकोण का उपयोग करते समय, प्रश्न हमेशा प्राप्त अनुमानों की सटीकता से उत्पन्न होता है (अर्थात, वे वास्तव में वास्तविकता के अनुरूप हैं और अभ्यास करने के लिए पर्याप्त हैं)। तो इस मामले में, वे सटीक निकले, जिसने एक ऐसे काम के परिणामों की पुष्टि की जिसमें एमजीएम मोड के लिए सैद्धांतिक हमलों को इंगित किया जाता है यदि सामग्री की मात्रा उपरोक्त प्रमेयों को संतुष्ट नहीं करती है।

नीचे दी गई तालिका उपरोक्त विशेषताओं के अनुसार सीएईएसएआर प्रतियोगिता के फाइनलिस्ट के साथ विकसित शासन की तुलना प्रस्तुत करती है।

तालिका में, बीसी - ब्लॉक सिफर, एससी - स्ट्रीम सिफर, डेडिक - मूल डिजाइन (सिफर का उपयोग नहीं करता है), स्पंज - एक स्पंज का उपयोग करता है, का उपयोग आदिम के रूप में इंगित किया जाता है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, एक ऐसे शासन को विकसित करना संभव था जो परिचालन आवश्यकताओं के पर्याप्त बड़े सेट को संतुष्ट करता है, और, जो इसकी स्थायित्व के लिए एक औपचारिक औचित्य प्राप्त करने के लिए बेहद महत्वपूर्ण है।

पिछले साल सितंबर में, Rosstandart ने मानकीकरण R 1323565.1.026-2019 "सूचना प्रौद्योगिकी के लिए सिफारिशों में MGM शासन को मंजूरी दी । क्रिप्टोग्राफिक सूचना सुरक्षा। ब्लॉक सिफर मोड जो प्रमाणित एन्क्रिप्शन को लागू करते हैं । " इसके अलावा, इस वर्ष की शुरुआत में, आईएएनए ने पहचानकर्ताओं को आवंटित किया , और रोसेन्गार्ट ने आर 1323565.1.030-2020 "सूचना प्रौद्योगिकी के मानकीकरण के लिए सिफारिशें अपनाईं। क्रिप्टोग्राफिक सूचना सुरक्षा। ट्रांसपोर्ट लेयर सिक्योरिटी प्रोटोकॉल (टीएलएस 1.3) में क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम का उपयोग " टीएलएस 1.3 प्रोटोकॉल में रूसी क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम का उपयोग करने के लिए - और सिर्फ एमजीएम मोड का उपयोग करके।

2 इन 1: सुरक्षा सुरक्षा के साथ एन्क्रिप्शन

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