DES

D.E.S. (Data Encryption
Standard)
Cifrado Convencional
ANTECEDENTES
•
•
•
•
Horst Feistel (IBM) ¿Cómo usar sustitución monoalfabética y obtener un criptosistema
aceptable?
– Incorporación de transposición
– Cambio de bases númericas que dificultarían el trabajo de un criptoanalista
– Características del sistema:
• Entrada: 64 bits
• Operaciones : transposición, división, reemplazo y combinación
• Rápido utilizando computadora, improbable implementarlo manualmente
– Nombres del sistema: Dataseal, Demon, Lucifer
– Fue vendido al Lloyd´s Bank
NSA
– Se incorporan las cajas S (cajas de sustitución)
– Reducción de la longitud de la clave a 56 bits (para que quepa en un único chip)
NIST (1973-1974)
– 1975: Es elegido como estándar nacional para el procesamiento de la información
– Se registra como D.E.S. (Data Encryption Standard).
– Las agencias gubernamentales comienzan a utilizarlo.
– Las empresas comienzan a fabricar chips que cifran DES.
Aspectos Negativos
– Ampliamente criticado por la comunidad científica
– Prohibición de exportación criptograf ía
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Algunos conceptos
•
Shannon ‘1949
– ¿Cuál es la forma de evitar que un atacante realice análisis estadístico?
– Sistema ideal: estadística del texto cifrado debe ser independiente de la
clave utilizada
– Propone dos métodos :
• Difusión:
– Se busca que la frecuencia de letras en el texto cifrado sean más
parecidas entre sí la relación estadística entre el texto claro y el
texto cifrado se complica.
– Se logra aplicando repetidamente permutaciones al texto original.
– Efecto AVALANCHA.
• Confusión:
– La relación estadística entre el texto cifrado y la clave es compleja.
– Se logra aplicando un algoritmo complejo de sustitución.
Estructura de Feistel
Selecció
Selecci
ón de pará
parámetros y caracterí
características de
diseño:
diseñ
•Tamaño del bloque
•Tamaño de la clave
•Número de vueltas
•Algoritmo para la generación de subclaves
•Complejidad de la función F (función de vuelta)
•Implementación por software o por hardware
Ejemplos de Cifradores basados en Feistel:
Blowfish, CAST-128, DES, 3DES, Lucifer, RC2
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DES Simplificado
• DES-S tiene una estructura Feistel de 2 vueltas
• Tanto al principio como al final del algoritmo agrega una
función de permutación. Esta diferencia también
aparece en el DES.
• Fue desarrollado por el profesor Edward Shaefer de la
Universidad de Santa Clara.
• Tiene fines educativos
Esquema del DES-S
Algoritmo de cifrado:
IP-1 o fK2 o SW o f K1 o IP
K1 = P8 (Shift (P10 (key)))
K2 = P8 (Shift (Shift (P10(key))))
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Generación de las subclaves
P10
3 5 2 7 4 10 1 9 8 6
P8
6 3 7 4 8 5 10 9
Detalle algoritmo de cifrado
IP
2 6 3 1 4 8 5 7
IP-1
4 1 3 5 7 2 8 6
FUNCIONES DEFINIDAS
E/P
4 1 2 3 2 3 4 1
P4
2 4 3 1
CAJAS S
0
1
2
3
0
1
2
3
0
1
0
3
2
1
3
2
1
0
0
0
1
2
3
1
2
0
1
3
2
0
2
1
3
3
1
3
3
2
3
0
1
0
2
3
2
1
0
3
4
DES
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•
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•
•
•
Estructura: Red de Feistel
Tamaño del bloque: 64 bits
Longitud de la clave:
56 bits 16 subclaves de 48 bits
Cantidad de cajas S: 8
Tamaño de la caja S: 4 x 16
Entrada a la caja S:
x 1x 2x 3x 4x 5x 6 x 1x 6:
indica fila
x 2x 3x 4x 5: indica columna
Cantidad de rondas:16
DES – Esquema general
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DES – Detalle de una ronda
DES – Entrada a las cajas S
Resultado de E (expansión)
…efgh ijkl mnop…
…defghi hijklm lmnopq…
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MODOS de OPERACION
•
ECB: Electronic Codebook
•
CBC: Cipher-Block chaining
OFB: Output feedback
CFB: Cipher feedback
Posibles ataques al DES
Ataque fuerza bruta
– Cantidad posible de claves 256 ˜ 7,21 x
1016
– Utilización de ciclos ociosos de
procesadores a través de Internet
– Ataque con máquina “Deep Crack” (año
1998) construida con 1856 chips
diseñados a medida. Capaz de testear el
espacio completo de claves en 5 días.
Costo: $ 250.000
Criptoanálisis lineal
Ataque teórico introducido por Mitsuru Matsui, EUROCRYPT’93.
Requiere 2 43 textos claros conocidos.
Criptoanálisis diferencial
Presentado por Eli Biham y Adi Shamir, CRYPTO’90.
Requiere 2 47 textos claros elegidos.
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3DES
Consiste en encriptar 3 veces con DES.
•
DES – EEE3: Tres encriptaciones DES con tres claves distintas.
•
DES – EDE3: Tres operaciones DES con la secuencia cifrardescifrar-cifrar con tres claves distintas.
•
DES – EEE2 Y DES – EDE2: Igual que las anteriores pero la
primera y tercera operación utilizan la misma clave.
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