Capítulo 4: Cifrado en Bloque

1. Outline Cifrado en Bloque Modos de operaci´on AES CIFRADO EN BLOQUE Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa 2 de septiembre de 2010 Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

2. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Cifrado en Bloque Definiciones Modos de operación ECB CBC PCBC CFB OFB CTR AES Operación del AES Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

3. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Definiciones Definiciones 1. Cifrado en bloque: Cifrado de clave simétrica que opera sobre un grupo de bits de tamaño fijo denominado bloque, con una transformación invariante. 2. Un algoritmo de cifrado en bloque tomar´ıa un bloque de 128 bits (por ejemplo) de texto plano y dar´ıa como salida el correspondiente bloque cifrado de 128 bits. 3. La transformación es controlada por la clave secreta. Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

4. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Definiciones ◮ Un algoritmo de cifrado en bloque consiste de dos algoritmos, uno de cifrado Ek y uno de descifrado E−1 k , que están parametrizados por la clave k y que son mutuamente inversos: ◮ Ek (M) = C ◮ E−1 k (C) = M ◮ Para cada clave k, Ek es una permutación sobre el conjunto de todos los posibles bloques de entrada. Una clave determina una permutación entre las 2n! posibles. ◮ Si los datos son mayores a la longitud del bloque, se utiliza un modo de operación. Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

5. Outline Cifrado en Bloque Modos de operaci´on AES ECB CBC PCBC CFB OFB CTR Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

20. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Operación del AES Advanced Encryption Standard 1. Cifrado de clave simétrica adoptado como estándar por el gobierno de los EU. 2. Publicado por el NIST como el FIPS-197, el 26 de noviembre de 2001. 3. AES está basado en el cifrado Rijndael. Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

21. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Operación del AES Operación del AES ◮ AES tiene un tamaño de bloque fijo de 128 bits y un tamaño de clave de 128, 192 o 256 bits. (Rijndael permite especificar tamaños de bloque y de clave, en múltiplos de 32, con un m´ınimo de 128 bits.) ◮ AES opera sobre un arreglo de 4 × 4 bytes, al que se denomina el estado. ◮ AES cifra los datos mediante un número de rondas de transformación. Cada ronda consiste en varios pasos de procesamiento, incluyendo uno que depende de una clave de ronda. ◮ Para descifrar se aplican las rondas en sentido inverso utilizando la misma clave. Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

22. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Operación del AES Descripción del algoritmo ◮ Expansión de clave. Se derivan las claves de ronda. ◮ Ronda inicial: 1. AddRoundKey - Cada byte del estado es combinado con la clave de ronda usando XOR. ◮ Rondas: 1. SubBytes - Substitución no lineal donde cada byte es substituido por otro de acuerdo a una tabla. 2. ShiftRows - Trasposición donde cada fila del estado es desplazada c´ıclicamente un cierto número de pasos. 3. MixColumns - Una operación de mezcla que opera sobre las columnas del estado, combinando cuatro bytes de cada columna. 4. AddRoundKey Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

23. Outline Cifrado en Bloque Modos de operación AES Operación del AES ◮ Ronda final: 1. SubBytes 2. ShiftRows 3. AddRoundKey Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

24. Outline Cifrado en Bloque Modos de operaci´on AES Operaci´on del AES Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

28. Outline Cifrado en Bloque Modos de operaci´on AES Operaci´on del AES Ejercicios: 1. Implementar el modo PCBC del AES. Juan Manuel Garc´ıa Garc´ıa CIFRADO EN BLOQUE

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