ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Анализ предметной области 5
1.1. Основные определения 5
1.2. Алгоритм DES 6
1.3. Алгоритм AES 12
Глава 2. Программная реализация 16
2.1. Выбор средств разработки 16
2.2. Описание функционала 16
2.3. Тестирование 19
Глава 3. Результаты сравнительного анализа 22
3.1. Изменения в реализации 22
3.2. Сравнение скорости AES и DES 23
3.3. Существующие модификации 31
3.4. Предлагаемые улучшения 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 34
ПРИЛОЖЕНИЯ 35
Существует ряд проблем связанных с информационной безопасностью, которые решает шифрование.
Во-первых, это конфиденциальность. Важно понимать, что при отправке данных какому-либо пользователю той или иной системы появляется риск перехвата этих данных третьими лицами.
Во-вторых, это целостность. Каналы передачи информации все еще далеки от идеала, потому появляется риск её потери и искажения. Обобщая можно сказать, что это относится к любому незапланированному изменению информации.
В-третьих, это идентификация. Под этим можно понимать, определения источника данных.
Все эти пункты описывают состояние безопасности. Сами же методы шифрования разделяются на два больших множества: симметричное и ассиметричное шифрование. В этих множествах есть ключевое различие. В первом случае — один ключ используется как для шифрования данных, так и для дешифрования. Сохранение ключа в секретности является важной задачей для установления и поддержки защищённого канала связи [1]. Во втором случае — существует два ключа, где первый используется для шифрования данных, а второй для дешифрования.
Шифрование состоит из двух взаимно обратных процессов: шифрование и дешифровка. Оба этих процесса на абстрактном уровне представимы математическими функциями, к которым предъявляются определённые требования [1].
Одним из методов симметричного шифрования называется Advanced Encryption Standard (AES), который был создан в 1998 году. Данный алгоритм был принят в США, как стандарт шифрования. Его предшественник — Data Encryption Standard (DES), который был принят в 1977 году как официальный стандарт шифрования.
Очевидно, что DES имеет историческую ценность для мира криптографии, а AES актуален и по сей день.
Цель дипломной работы реализовать и сравнить симметричные алгоритмы шифрования.
Для достижения поставленной цели нужно решить ряд задач:
- изучить алгоритмы AES и DES;
- реализовать DES;
- реализовать AES;
- выполнить сравнительный анализ алгоритмов.
Актуальность темы дипломной работы основывается на вкладе двух алгоритмов в сферу криптографии. Оба алгоритма имеют отношение к стандартам шифрования, по этой причине они и были выбраны
Были изучены два алгоритма симметричного блочного шифрования, которые относятся к категории стандартов шифрования США.
При реализации и сравнении алгоритмов шифрования AES и DES было выявлено на практике то, что AES превосходит по скорости алгоритм DES, что и требовалось сделать согласно цели данной выпускной квалификационной работы.
Также было выявлено то, что на практике на шифрование тратится больше времени, чем на дешифровку. Это можно связать с аппаратной погрешностью — поведение функций шифрования и дешифрования достаточно схожи (выполняются в противоположных порядках) и первый «проход» данных (шифрование) будет быстрее, чем второй (дешифрование) т.к. процессору легче обращаться к функциям. Данное утверждение истинно, как для алгоритма AES, так и для алгоритма DES.
Были предложены некоторые варианты улучшения существующих алгоритмов, а точнее их составляющих. Все улучшения нацелены на скорость обработки данных, но не на криптостойкость алгоритмов, т.к. существующие модификации отлично справляются с этой задачей.
Таким образом, можно сказать, что использование алгоритма AES, остается актуальным и по сей день, т.к. обладает двумя важными качествами: высокая скорость шифрования и криптостойкость.
Стоит порекомендовать воздержаться от использования алгоритма DES и его модификаций (Triple DES) для шифрования данных. Безусловно, это один из самых заслуженных алгоритмов шифрования, который был более двадцати лет национальным стандартом США, и по инерции многие используют его и теперь. Этот алгоритм имеет неудовлетворительную на сегодняшний день длину ключа шифрования 56 бит; кроме того, он крайне медленный.
