SIMMETRIK BLOKLI SHIFRLASH ALGORITMLARI

186 SIMMETRIK BLOKLI SHIFRLASH ALGORITMLARI Xoliyorov Matyoqub Xurshid o‘g‘li O‘zbekiston milliy universiteti 2-kurs magistranti E-mail: [email protected] DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17665464 Annotatsiya. Axborot xavfsizligiga ma’lumotlarning xavfsizligi va maxfiyligini ta’minlash uchun shifrlash va deshifrlash algoritmlarini qo‘llash orqali erishish mumkin, ayniqsa ular xavfsiz bo‘lmagan aloqa kanali orqali uzatilganda. Shifrlash - bu ruxsatsiz kirishning oldini olish va ma’lumotlarning yaxlitligi va maxfiyligini ta’minlash uchun axborotni kodlash usuli bo‘lib, teskari jarayon deshifrlash deb ataladi. Barcha shifrlash algoritmlari ma’lumotlarni xavfsiz saqlashga qaratilgan; ammo ularning samaradorligi fayl hajmi, turi, murakkabligi va ishlatiladigan platforma kabi bir qancha omillarga qarab o‘zgaradi. Bundan tashqari, ba’zi shifrlash algoritmlari boshqalaridan ustun bo‘lsa-da, ular ma’lum bir hujumlarga nisbatan zaif ekanligi isbotlangan. Ushbu maqolada biz keng tarqalgan shifrlash algoritmlarining umumiy ko‘rinishini taqdim etamiz va ularning ichki ishlashini tushuntiramiz. Kalit so‘zlar: axborot xavfsizligi, shifrlash, deshifrlash, kriptografiya, simmetrik, blokli shifrlash. Аннотация. Обеспечение информационной безопасности возможно путем применения алгоритмов шифрования и дешифрования для защиты и сохранения конфиденциальности данных, особенно при их передаче по незащищенному каналу связи. Шифрование - это метод кодирования информации для предотвращения несанкционированного доступа и обеспечения целостности и конфиденциальности данных, а обратный процесс называется дешифрованием. Все алгоритмы шифрования направлены на безопасное хранение данных; однако их эффективность зависит от ряда факторов, таких как размер файла, тип, сложность и используемая платформа. Кроме того, хотя некоторые алгоритмы шифрования превосходят другие, доказано, что они уязвимы к определенным видам атак. В данной статье мы представим общий обзор распространенных алгоритмов шифрования и объясним принципы их работы. Ключевые слова: информационная безопасность, шифрование, дешифрование, криптография, симметричное шифрование, блочное шифрование. Abstract. Information security can be achieved by applying encryption and decryption algorithms to ensure data security and confidentiality, especially when data is transmitted through an insecure communication channel. Encryption is a method of encoding information to prevent unauthorized access and ensure data integrity and confidentiality, while the reverse process is called decryption. All encryption algorithms are aimed at secure data storage; however, their effectiveness varies depending on several factors, such as file size, type, complexity, and the platform used. Moreover, although some encryption algorithms are superior to others, it has been proven that they are vulnerable to certain types of attacks. In this article, we present a general overview of common encryption algorithms and explain their internal workings. Keywords: information security, encryption, decryption, cryptography, symmetric, block cipher. 187 Internet orqali ma’lumotlar almashinuvi va aloqadan foydalanishning ko‘payishi bilan ma’lumotlarni kiberhujumlardan himoya qilish muhim ahamiyat kasb etmoqda. Bugungi kunda ma’lumotlar maxfiyligi va maxfiyligini ta’minlash kiberxavfsizlik sohasidagi tadqiqotchilar va mutaxassislar uchun katta muammo tug‘dirmoqda. Ma’lumotlar maxfiyligi ma’lumotlarni ruxsatsiz kirish yoki o‘g‘irlashdan himoya qilishni anglatadi. Unga ma’lumotlarni shifrlash va deshifrlash orqali kriptografiya yordamida erishish mumkin. Kriptografiyaning maqsadi qattiq diskdagi muhim ma’lumotlar yoki hujjatlarni yoki ular xavfsiz bo‘lmagan aloqa kanali orqali uzatilganda himoya qilishdir. Ma’lumotlarni shifrlash - bu xabarlarni yashirin matnlarga aylantirish orqali himoyalash san’ati, yashirin matnlardan asl matnlarni olishning teskari jarayoni esa deshifrlash deb ataladi. Shifrlash/deshifrlash ba’zi kalitlar yordamida amalga oshiriladi. Har bir shifrlash algoritmi shifrlashda ishlatiladigan kalit yordamisiz deshifrlash jarayonini imkon qadar qiyinlashtirishga qaratilgan. Simmetrik kalit texnikasida shifrlash ham, deshifrlash ham yopiq kalit deb ataluvchi bitta kalit asosida amalga oshiriladi. Uni maxfiy kalit deb ham atashadi. Bu maxfiy kalitni jo‘natuvchi va qabul qiluvchi o‘rtasida ulashish uchun xavfsiz kanal kerak. Simmetrik kalitli kriptografik algoritmlar kiritilayotgan ma’lumotlarga ko‘ra ikki turga bo‘linadi: blokli shifrlar va oqimli shifrlar. Blokli shifrga asoslangan tizimlarda ma’lumotlar blok deb ataluvchi belgilangan uzunlikdagi bitlar guruhida qayta ishlanadi yoki shifrlanadi, oqimli shifrga asoslangan tizimlarda esa ma’lumotlar bitlar oqimida qayta ishlanadi. Kriptografiyada ishlatilayotgan shifrlash usullari ko‘p. Biz blokli shifrlarga asoslangan ba’zi keng tarqalgan shifrlash algoritmlarini batafsil ko‘rib chiqamiz, shuningdek, blokli shifrlarga asoslangan shifrlashning turli usullarini tushuntiramiz. Ma’lumotlarni shifrlash standarti (DES) DES [1, 2] asosiy simmetrik kalitli blokli shifrlash algoritmlaridan biri bo‘lib, u oddiy matnlarni har biri 64 bitli bloklar sifatida qabul qiladi va shifrmatnlarni 64 bitli kalitlar yordamida o‘zgartiradi. Ushbu 64 bitdan kalitning 8 biti toq juftlik uchun ishlatiladi, bu kalit uzunligida hisobga olinmaydi. Shuning uchun to‘g‘ri kalitni topishning 256 mumkin bo‘lgan usullari mavjud. DES algoritmi ikkita o‘rin almashtirish (boshlang‘ich o‘rin almashtirish va yakuniy o‘rin almashtirish) va 16 ta qayta ishlash bosqichini amalga oshiradi, ularning har biri raund deb ataladi va har bir raund uchun turli xil kalit ishlatiladi. DES ikkita kriptografik operatsiyaga asoslangan: o‘rniga qo‘yish va transpozitsiya. DESning har bir raundida ba’zi almashtirishlar va transpozitsiyalar bajariladi. Birinchi raundni boshlashdan oldin 188 oddiy matnga dastlabki o‘rin almashtirish qo‘llaniladi. Masalan, dastlabki o‘rin almashtirish oddiy matnning birinchi razryadini 58-razryad bilan, ikkinchisini esa 50razryad bilan almashtiradi va hokazo. Natijaviy o‘rin almashtirish bloki ikkita yarimga bo‘linadi, ikkalasi ham 32 bitga ega va har biri 16 ta shifrlash jarayonidan o‘tadi. Oxirgi o‘rin almashtirish kombinatsiyalangan blokga shifrmatnni olish uchun qo‘llaniladi. DES zaif deb hisoblangan va shuning uchun 3DES bilan almashtirilgan [3]. Ma’lumotlarni shifrlashning uchlik standarti (3DES) Triple-DES [4] blokli shifrlash algoritmidir. Nomidan ko‘rinib turibdiki, 3DES shifrlangan ma’lumotlarning xavfsizligini oshirish uchun har bir ma’lumotlar blokiga uch marta DES qo‘llaydi. 3DES xavfsizligi DES xavfsizligidan uch baravar yaxshiroq bo‘lganligi sababli, u endi DES xavfsizligidan afzalroq deb hisoblanadi. Biroq, u o‘zidan oldingiga nisbatan ancha vaqtni oladi. 3DES ham DES kabi uzunlikdagi siklda ishlaydi. 3. Dastlab dastlabki oddiy matn bitta kalit bilan shifrlanadi, hosil bo‘lgan shifrmatn yana boshqa kalit bilan shifrlanadi va nihoyat, yana uchinchi kalit bilan bajariladi. Kuchaytirilgan shifrlash standarti Advanced Encryption Standard (AES) [1, 5] blokli shifrlash algoritmi bo‘lib, DES va Triple DES o‘rniga kelgan. 128 bitli ma’lumotlar blokini shifrlaydi va deshifrlaydi. Kalit o‘lchami, 128 bit, 196 bit yoki 256 bitni tanlashga qarab, AES shifrlash uchun 10, 12 yoki 14 raund vaqt olishi mumkin. Har bir raund to‘rtta operatsiyadan iborat: baytlarni almashtirish, kalitlarni siljitish, ustunni aralashtirish va raund kalitini qo‘shish. Lekin oxirgi raundda mix column amali bajarilmaydi. Shifrlashning har bir raundida berilgan shifrlash kalitidan hosil qilingan alohida raund kalitlari ishlatiladi. Shifrlanadigan ma’lumotlar bloklarga bo‘linadi. Har bir blok holat massivi deb ataladigan ma’lumotlar massivi sifatida ifodalanadi. AES DES kabi zaif emas va yaxshi xavfsizlik darajasini ta’minlashi ham ma’lum [3]. AESni shifrlash jarayoni 1-rasmda keltirilgan[1, 5]. 189 1-rasm. AES algoritmining shifrlash jarayoni BlowFish BlowFish blokli shifrlash algoritmi bo‘lib, uning kalit uzunligi 32 bitdan 448 bitgacha o‘zgaradi. Har bir blok 64 bitli ma’lumotlarni qayta ishlaydi [1], [6]. BlowFish 16 ta operatsiya raundlari orqali ma’lumotlarni shifrlaydi. Har bir raundda ma’lumotlar P-blokda kalitga bog‘liq o‘rin almashtirish va S-blokda almashtirish amalga oshiriladi. Har bir S-blok 32 bit ma’lumotga ega. 9-rasmda BlowFish funksiyasi F ko‘rsatilgan bo‘lib, u 32 bitli ma’lumotlarni to‘rtta chorakka ajratadi; ularning har biri 8 bitga ega [1, 6]. Bu choraklar S-blok uchun kirish nuqtalari bo‘ladi. S-bloklarda yakuniy shifrlangan ma’lumotlarni olish uchun XOR va Modulo 232 amallar bajariladi. Ma’lumotlarni shifrdan ochish uchun teskari jarayon amalga oshirildi. 190 2rasm. BlowFish funksiyasi F Foydalanilgan adabiyotlar: 1. W. Stallings, “The principles and practice of cryptography and network security 7th edition, isbn 10: 0134444280,” Pearson Education, vol. 20, no. 1, p. 7, 2017. 2. W. Tuchman, A Brief History of the Data Encryption Standard. USA: ACM Press/AddisonWesley Publishing Co., 1997, Ch. 16, pp. 275–280. 3. N. Advani, C. Rathod, and A. M. Gonsai, “Comparative study of various cryptographic algorithms used for text, image, and video,” in Emerging Trends in Expert Applications and Security. Springer, 2019, pp. 393–399. 4. R. P. Adhie, Y. Hutama, A. S. Ahmar, M. Setiawan et al., “Implementation cryptography data encryption standard (des) and triple data encryption standard (3des) method in communication system based near field communication (nfc),” in Journal of Physics: Conference Series, vol. 954, no. 1. IOP Publishing, 2018, p. 012009. 5. J. Katz and Y. Lindell, Introduction to Modern Cryptography, ser. Chapman & Hall/CRC Cryptography and Network Security Series. CRC Press, 2014. [Online]. Available: Link. 6. J. Katz and Y. Lindell, Introduction to Modern Cryptography, ser. Chapman & Hall/CRC Cryptography and Network Security Series. CRC Press, 2014. [Online]. Available: Link.