ГОСТ Р 34.11-94 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования

ГОСТ Р 34.11-94

Группа П85

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Информационная технология

КРИПТОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

Функция хэширования

Information technology.
Cryptographic Data Security.
Hashing function

ОКСТУ 5002

Дата введения 1995-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Главным управлением безопасности связи Федерального агентства правительственной связи и информации и Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 22 "Информационная технология" и Федеральным агентством правительственной связи и информации

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 23.05.94 N 154

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВВЕДЕНИЕ

Расширяющееся применение информационных технологий при создании, обработке, передаче и хранении документов требует в определенных случаях сохранения конфиденциальности их содержания, обеспечения полноты и достоверности.

Одним из эффективных направлений защиты информации является криптография (криптографическая защита), широко применяемая в различных сферах деятельности в государственных и коммерческих структурах.

Криптографические методы защиты информации являются объектом серьезных научных исследований и стандартизации на национальных, региональных и международных уровнях.

Настоящий стандарт определяет процедуру вычисления хэш-функции для любой последовательности двоичных символов.

Функция хэширования заключается в сопоставлении произвольного набора данных в виде последовательности двоичных символов и его образа фиксированной небольшой длины, что позволяет использовать эту функцию в процедурах электронной цифровой подписи для сокращения времени подписывания и проверки подписи. Эффект сокращения времени достигается за счет вычисления подписи только под образом подписываемого набора данных.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт определяет алгоритм и процедуру вычисления хэш-функции для любой последовательности двоичных символов, которые применяются в криптографических методах обработки и защиты информации, в том числе для реализации процедур электронной цифровой подписи (ЭЦП) при передаче, обработке и хранении информации в автоматизированных системах.

Определенная в настоящем стандарте функция хэширования используется при реализации систем электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма по ГОСТ Р 34.10.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритмы криптографического преобразования.

ГОСТ Р 34.10-94 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процедуры выработки и проверки электронной цифровой подписи на базе асимметричного криптографического алгоритма.

3 ОБОЗНАЧЕНИЯ

В настоящем стандарте используются следующие обозначения:

- множество всех конечных слов в алфавите . Чтение слов и нумерация знаков алфавита (символов) осуществляются справа налево (номер правого символа в слове равен единице, второго справа - двум и т.д.).

- длина слова .

- множество всех бинарных слов длины .

- конкатенация слов - слово длины , в котором левые |А| символов образуют слово , а правые символов образуют слово . Можно также использовать обозначение .

- конкатенация экземпляров слова .

- слово длины , содержащее двоичную запись вычета неотрицательного целого числа .

- неотрицательное целое число, имеющее двоичную запись .

- побитовое сложение слов одинаковой длины по модулю 2.

- сложение по правилу , .

- последовательность двоичных символов, подлежащая хэшированию (сообщение в системах ЭЦП), .

- хэш-функция, отображающая последовательность в слово .

- результат зашифрования слова на ключе с использованием алгоритма шифрования по ГОСТ 28147 в режиме простой замены .

- стартовый вектор хэширования.

: = - присвоение параметру значения .

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под хэш-функцией понимается зависящее от параметра [стартового вектора хэширования , являющегося словом из ] отображение

-------.

Для определения хэш-функции необходимы:

- алгоритм вычисления шаговой функции хэширования , т.е. отображения

------- ;

- описание итеративной процедуры вычисления значения хэш-функции .

5 ШАГОВАЯ ФУНКЦИЯ ХЭШИРОВАНИЯ

Алгоритм вычисления шаговой функции хэширования включает в себя три части, реализующие последовательно:

- генерацию ключей - слов длины 256 битов;

- шифрующее преобразование - зашифрование 64-битных подслов слова на ключах ( = 1, 2, 3, 4) с использованием алгоритма по ГОСТ 28147 в режиме простой замены;

- перемешивающее преобразование результата шифрования.

5.1 Генерация ключей

Рассмотрим .

где ;

;

.

Обозначают .

Используют преобразование --------

слова в слово, ,

где

Для генерации ключей необходимо использовать следующие исходные данные:

- слова ;

- параметры: слова (=2, 3, 4), имеющие значения

и .

При вычислении ключей реализуется следующий алгоритм:

1 Присвоить значения

.

2 Выполнить вычисление

3 Присвоить .

4 Проверить условие .

При положительном исходе перейти к шагу 7. При отрицательном - перейти к шагу 5.

5 Выполнить вычисление

, , , .

6 Перейти к шагу 3.

7 Конец работы алгоритма.

5.2 Шифрующее преобразование

На данном этапе осуществляется зашифрование 64-битных подслов слова на ключах (1, 2, 3, 4).

Для шифрующего преобразования необходимо использовать следующие исходные данные:

,

и набор ключей , , , .

Реализуют алгоритм зашифрования и получают слова

, где =1, 2, 3, 4.

В результате данного этапа образуется последовательность

.

5.3 Перемешиваюшее преобразование

На данном этапе осуществляется перемешивание полученной последовательности с применением регистра сдвига.

Исходными данными являются:

слова и слово .

Пусть отображение

--------

преобразует слово

, ,

в слово

.

Тогда в качестве значения шаговой функции хэширования принимается слово

,

где - -я степень преобразования .

6 ПРОЦЕДУРА ВЫЧИСЛЕНИЯ ХЭШ-ФУНКЦИИ

Исходными данными для процедуры вычисления значения функции является подлежащая хэшированию последовательность . Параметром является стартовый вектор хэширования - произвольное фиксированное слово из .

Процедура вычисления функции на каждой итерации использует следующие величины:

- часть последовательности , не прошедшая процедуры хэширования на предыдущих итерациях;

- текущее значение хэш-функции;

- текущее значение контрольной суммы;

- текущее значение длины обработанной на предыдущих итерациях части последовательности .

Алгоритм вычисления функции включает в себя этапы:

Этап 1

Присвоить начальные значения текущих в

еличин

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5 Переход к этапу 2

Этап 2

2.1 Проверить условие .

При положительном исходе перейти к этапу 3.

В противном случае выполнить последовательность вычислений:

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8 Конец работы алгоритма

Этап 3

3.1 Вычислить подслово слова . Далее выполнить последовательность вычислений:

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6 Перейти к этапу 2.

Значение величины , полученное на шаге 2.7, является значением функции хэширования .

Проверочные примеры для вышеизложенной процедуры вычисления хэш-функции приведены в приложении А.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

ПРОВЕРОЧНЫЕ ПРИМЕРЫ

Заполнение узлов замены , ,..., и значение стартового вектора хэширования , указанные в данном приложении, рекомендуется использовать только в проверочных примерах для настоящего стандарта.

А.1 Использование алгоритма ГОСТ 28147

В качестве шифрующего преобразования в приводимых ниже примерах используется алгоритм ГОСТ 28147 в режиме простой замены.

При этом заполнение узлов замены , ,..., блока подстановки следующее:

В столбце с номером , , в строке с номером , , приведено значение в шестнадцатеричной системе счисления.

А.2 Представление векторов

Последовательности двоичных символов будем записывать как строки шестнадцатеричных цифр, в которых каждая цифра соответствует четырем знакам ее двоичного представления.

А.3 Примеры вычисления значения хэш-функции

В качестве стартового вектора хэширования принимают, например, нулевой вектор

А.3.1 Пусть необходимо выполнить хэширование сообщения

Выполняют присвоение начальных значений:

текста

хэш-функции

суммы блоков текста

длина текста

Так как длина сообщения, подлежащего хэшированию, равна 256 битам (32 байтам),

нет необходимости дописывать текущий блок нулями,

Переходят к вычислению значения шаговой функции хэширования .

Вырабатывают ключи

Осуществляют зашифрование 64-битных подслов блока с помощью алгоритма по ГОСТ 28147.

Блок = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе и получают = 42АВВССЕ 32ВС0В1В.

Блок = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе и получают = 5203ЕВС8 5D9BCFFD.

Блок = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе и получают = 8D345899 00FF0E28.

Блок = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе и получают = Е7860419 0D2A562D.

Получают

Выполняют перемешивающее преобразование с применением регистра сдвига и получают

Полагают , вычисляют :

Вновь полагают и вычисляют :

Таким образом, результат хеширования есть

А.3.2. Пусть необходимо выполнить хэширование сообщения

Так как длина сообщения, подлежащего хэшированию, равна 400 битам (50 байтам), то разбивают сообщение на два блока и второй (старший) блок дописывают нулями. В процессе вычислений получают:

ШАГ 1

ШАГ 2

ШАГ 3

ШАГ 4

Таким образом, результат хэширования есть

Текст документа сверен по:

М.: Издательство стандартов, 1994