РЕАЛІЗАЦІЯ СТАНДАРТУ СИМЕТРИЧНОГО ШИФРУВАННЯ DES МОВОЮ ПРОГРАМУВАННЯ С ТА ПОРІВНЯННЯ ЧАСУ ЙОГО РОБОТИ З ВІДОМИМИ УТИЛІТАМИ
DOI:
https://doi.org/10.28925/2663-4023.2021.14.118130Ключові слова:
алгоритм симетричного шифрування; алгоритм DES; утиліта; шифрування; дешифрування; час виконання алгоритмуАнотація
Дане дослідження присвячено огляду, реалізації та аналізу алгоритму симетричного шифрування, а саме – DES (Data Encryption Standard), який виконує як шифрування тексту, так і його дешифрування. Для даного алгоритму наведено не лише словесний опис, а схеми його роботи та приклади програмної реалізації. Проміжні результати та результати шифрування/дешифрування інформації із використанням реалізованого алгоритму перевірені на прикладах, тому можна вважати, що алгоритм реалізовано вірно. Порівняння часу виконання запропонованої реалізації алгоритму DES виконувалось для двох утиліт. Одна із них – OpenSSL написана на мові Assembler та використовує можливості мови програмування С, інша ж реалізована із використанням мови програмування Java. Порівняння проводилось за трьома критеріями: повний час від початку роботи утиліти до її завершення; час, витрачений процесором на виконання утиліти (при цьому не враховується час простою і час, коли процесор виконував інші завдання); час, який затратила операційна система для роботи утиліти, наприклад, читання файлу або його запис на диск. Аналіз показав, що повний час виконання алгоритму не рівний загальній кількості часу, витраченого і процесором, і операційною системо на його виконання. Це зумовлено наступним: загальний час виконання – це реальний час, який витрачено на виконання утиліти, його можна виміряти секундоміром. Тоді як час, який був витрачений процесором на виконання утиліти, вимірюється дещо інакше, а саме: якщо два ядра будуть виконувати одну і ту ж утиліту впродовж 1 секунди, то загальний час її виконання буде дорівнювати 2 секундам, хоча насправді пройшла одна секунда часу. З проведеного порівняння слідує висновок: час, який затрачений на шифрування, менший від часу, затраченого на розшифрування. Час виконання різних утиліт – різний: час утиліти OpenSSL виявився найкращим, адже така реалізація найбільш адаптована до апаратного забезпечення. Утиліта на Java виявилася за часом виконання найгіршою. Запропонована нами реалізація алгоритму DES близька за часом виконання до найшвидшої із розглянутих.
Оскільки для стандарту симетричного шифрування DES було знайдено ряд можливостей злому, зокрема через невелику кількість можливих ключів, існує загроза їх повного перебору. Тому для збільшення криптостійкості було розроблено інші версії цього алгоритму: double DES (2DES), triple DES (3DES), DESX, G-DES. У перспективі планується розробити на основі запропонованої нами реалізації алгоритму DES утиліти і для демонстрації роботи його модифікацій.
Завантаження
Посилання
Hlynchuk, L., Yatsiuk, C., Kuzmych, O., Bahniuk, N., & Cherniashchuk, N. (2020). Analiz vymoh ta metodolohiia pidboru tem dlia vyvchennia osnov kryptohrafichnoho zakhystu informatsii. COMPUTER-INTEGRATED TECHNOLOGIES: EDUCATION, SCIENCE, PRODUCTION, (41), 16–22. https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2020-41-03
Hoobi, M. M. (2017). Strong triple data encryption standard algorithm using nth degree truncated polynomial ring unit. Iraqi Journal of Science, 58(3C). https://doi.org/10.24996/ijs.2017.58.3c.19.
Kuznetsov, O. O. ta in. (2014). Obhruntuvannia vymoh, pobuduvannia ta analiz perspektyvnykh symetrychnykh kryptoperetvoren na osnovi blochnykh shyfriv . Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", 806, 124–142.
Charbathia, S., Sharma, S. (2014). A comparative study of rivest cipher algorithms. International journal of information & computation technology, 4(17), 1831–1838.
Imamoto, K., & Sakurai, K. (2005). Design and Analysis of Diffie-Hellman-Based Key Exchange Using One-time ID by SVO Logic. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, 135(1), 79–94. https://doi.org/10.1016/j.entcs.2005.06.003
Masaaky, M., Synъyty, S. (2019). Zanymatelnaia ynformatyka. Kryptohrafyia. Manha. Moskva : DMK Press.
Babyniuk, O. I., Nahirna, A. M., Nahorna, O. V. (2019). Alhorytm shyfruvannia Lucifer ta yoho kryptoanaliz. Modeliuvannia ta informatsiini systemy v ekonomitsi : zb. nauk. Pr, 98, 13–24.
Cryptology - the data encryption standard and the advanced encryption standard. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/topic/cryptology/The-Data-Encryption-Standard-and-the-Advanced-Encryption-Standard#ref794749
Zhang, X., Zhou, Z., & Niu, Y. (2018). An Image Encryption Method Based on the Feistel Network and Dynamic DNA Encoding. IEEE Photonics Journal, 10(4), 1–14. https://doi.org/10.1109/jphot.2018.2859257
Kiernan & Mueller. (2021). Standardizing Security: Surveillance, Human Rights, and the Battle Over Tls 1.3. Journal of Information Policy, 11, 1-25. https://doi.org/10.5325/jinfopoli.11.2021.0001
Babar, P. K., Bhope, V. P. (2016). Design and implement dynamic key generation to enhance DES algorithm. Nternational journal for research in applied science & engineering technology, 4, 465–468.
OpenSSL Quick Reference Guide | DigiCert.com. SSL Digital Certificate Authority - Encryption & Authentication. https://www.digicert.com/kb/ssl-support/openssl-quick-reference-guide.htm.
GitHub - deadlytea/DES: Java implementation of DES for university cryptography course. GitHub. https://github.com/deadlytea/DES.
Smekal, D., Hajny, J., & Martinasek, Z. (2018). Comparative Analysis of Different Implementations of Encryption Algorithms on FPGA Network Cards. IFAC-PapersOnLine, 51(6), 312–317. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.07.172
