Шифрование данных в RFID системах методом гаммирования

Для того чтобы решить проблему безопасной генерации и распределения секретных ключей для поточных шифров, были разработаны системы, которые используют вместо действительной случайной последовательности так называемую псевдослучайную последовательность. Псевдослучайные последовательности генерируются, используя генераторы псевдослучайных чисел (ПСЧ). Следует отметить, что генераторы ПСЧ выдают на самом деле детерминированные числовые последовательности, очень похожие на случайные (до повторения периода).


Псевдослучайную последовательность, выработанную по заданному алгоритму для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных, называют гаммой шифра или просто гаммой (по названию буквы у греческого алфавита, часто используемой в математических формулах для обозначения случайных величин). Процесс наложения по определенному закону гаммы шифра на открытые данные называют гаммированием. Для группы компаний "СК", которая поставляет клиентам компрессоры Atlas Copco безмасляного и маслозаполненного типа, в созданной нами RFID системе контроля доступа в главный офис Заказчика для шифрования данных как раз и использовался метод гаммирования, что позволило существенно повысить криптостойкость шифра.

Функция шифрования последовательного шифра может изменяться случайным образом с каждым символом, поэтому выход этой функции должен зависеть не только от текущего входного символа, но также от внутреннего состояния генератора. Это внутреннее состояние S изменяется функцией преобразования состояния g(К) после каждого шага шифрования. Генератор ПСЧ состоит из компонентов S и g(К). Безопасность такого шифра зависит главным образом от числа внутренних состояний S и сложности функции преобразования g(К).

Соответственно характеристики последовательных шифров существенно зависят от свойств генераторов псевдослучайных чисел. С другой стороны, сама функция шифрования g(К) в целом достаточно простая и может состоять лишь из логической операции XOR. Схемотехнически генераторы ПСЧ могут быть реализованы в виде конечных автоматов, которые включают двоичные триггерные ячейки памяти. Если конечный автомат имеет п ячеек памяти, тогда он может принимать 2n различных внутренних состояний S. Функция преобразования состояний g(К) представляется с помощью комбинаторной логики.


Процесс шифрования методом гаммирования заключается в генерации отправителем с помощью генератора ПСЧ гаммы шифра и наложении полученной гаммы на исходный открытый текст обратимым образом, например с использованием операции сложения по модулю 2, и в результате получается шифрованный текст. Процесс расшифровывания сводится к повторной генерации гаммы шифра получателем сообщения и наложению этой гаммы на зашифрованные данные.

Получаемый методом гаммирования шифр-текст достаточно труден для раскрытия, поскольку используемый ключ является переменным. Если период гаммы шифра превышает длину всего шифруемого текста и злоумышленнику неизвестна никакая часть исходного текста, то такой шифр можно раскрыть только прямым перебором всех вариантов ключа. В таком случае криптостойкость шифра определяется длиной ключа, которая может быть достаточно большой.