Нелинейные ключевые пространства

Одна из проблем, которую приходится решать военным криптографам, состоит, в том, чтобы в случае захвата противником разработанного ими стойкого криптографического оборудования максимально затруднить его использование для защиты вражеских коммуникаций. Первым шагом на пути к решению этой проблемы является аппаратная реализация алгоритма шифрования в виде модуля, который противник не сможет вскрыть с целью ознакомления с особенностями алгоритма.

Затем нужно позаботиться о том, чтобы используемые ключи имели специальный вид. Если введенный ключ имеет отклонения от этого вида, то для шифрования сообщений будет применяться значительно менее стойкий криптографический алгоритм. Желательно, чтобы шансы случайно придать ключу специальный вид, необходимый для шифрования по стойкому алгоритму, были пренебрежимо малы.

Ключевое пространство такого алгоритма шифрования называется нелинейным, поскольку ключи не являются в равной степени стойкими. Если же все ключи шифра обладают одинаковой стойкостью, то его ключевое пространство называют линейным или однородным. Один из способов добиться нелинейности ключевого пространства состоит в разделении используемого ключа на две части: собственно ключа шифрования и некоторой фиксированной строки открытого текста, зашифрованной с помощью этого ключа. После расшифрования строки криптомодуль сравнивает полученный открытый текст с эталонным и при совпадении работает по стойкому алгоритму шифрования, а при несовпадении использует значительно менее нестойкий.

Например, блочный алгоритм шифрования с длиной блока 64 бита и длиной ключа 128 бит может использовать “составной” ключ из 192 бит. Тогда вероятность случайно использовать стойкий ключ будет достаточно мала — всего 2^-64.

Однако применить данный подход можно только при условии, что противник не в состоянии восстановить реализованный алгоритм шифрования методом обратного проектирования. Необходимо также добиться, чтобы разница в стойкости ключей не слишком бы бросалась противнику в глаза, и он ни о чем бы не догадался.