Главная // Актуальные документы // ГОСТ Р (Государственный стандарт)
СПРАВКА
Источник публикации
М., ИПК Издательство стандартов, 1994
Примечание к документу
Документ утратил силу с 1 января 2013 года в связи с изданием Приказа Росстандарта от 07.08.2012 N 216-ст. Взамен введен в действие ГОСТ Р 34.11-2012.
С 1 июля 2003 года до вступления в силу технических регламентов акты федеральных органов исполнительной власти в сфере технического регулирования носят рекомендательный характер и подлежат обязательному исполнению только в части, соответствующей целям, указанным в пункте 1 статьи 46 Федерального закона от 27.12.2002 N 184-ФЗ.
Документ введен в действие с 1 января 1995 года.
Название документа
"ГОСТ Р 34.11-94. Государственный стандарт Российской Федерации. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования"
(принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 23.05.1994 N 154)

"ГОСТ Р 34.11-94. Государственный стандарт Российской Федерации. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования"
(принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 23.05.1994 N 154)

Содержание

ГОСТ Р 34.11-94. Государственный стандарт Российской Федерации. Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования
Предисловие
Введение
1. Область применения
2. Нормативные ссылки
3. Обозначения
4. Общие положения
5. Шаговая функция хэширования
6. Процедура вычисления хэш-функции
Приложение А. Проверочные примеры
Принят и введен в действие
Постановлением Госстандарта России
от 23 мая 1994 г. N 154
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
КРИПТОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ
ФУНКЦИЯ ХЭШИРОВАНИЯ
Information technology. Cryptographic data security.
Hashing function
ГОСТ Р 34.11-94
Дата введения
1 января 1995 года
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.
ИС МЕГАНОРМ: примечание.
Взамен ГОСТ Р 34.10-94 Постановлением Госстандарта России от 12.09.2001 N 380-ст с 1 июля 2002 года введен в действие ГОСТ Р 34.10-2001.
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:
В* - множество всех конечных слов в алфавите В = {0,1}. Чтение слов и нумерация знаков алфавита (символов) осуществляются справа налево (номер правого символа в слове равен единице, второго справа - двум и т.д.).
|А| - длина слова А принадлежит В*.
V (2) - множество всех бинарных слов длины k.
k
А||В - конкатенация слов А, В принадлежат В* - слово длины |А|
+ |В|, в котором левые |А| символов образуют слово А, а правые |В|
символов образуют слово В. Можно также использовать обозначение
А||В = АВ.
k
А - конкатенация k экземпляров слова А (А принадлежит В*).
<N> - слово длины k, содержащее двоичную запись вычета
k
k
N(mod 2 ) неотрицательного целого числа N.
~
А - неотрицательное целое число, имеющее двоичную запись А
(А принадлежит В*).
{+} - побитовое сложение слов одинаковой длины по модулю 2.
~ ~
{+}' - сложение по правилу А {+}' В = <A + B> , (k = |A| =
k
|B|).
М - последовательность двоичных символов, подлежащая
хэшированию (сообщение в системах ЭЦП), М принадлежит В*.
h - хэш-функция, отображающая последовательность М принадлежит
В* в слово h(M) принадлежит V (2).
256
Е (А) - результат зашифрования слова А на ключе К с
к
использованием алгоритма шифрования по ГОСТ 28147 в режиме простой
замены (К принадлежит V (2), A принадлежит V (2)).
256 64
Н - стартовый вектор хэширования.
e := g - присвоение параметру е значения g.
4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Под хэш-функцией h понимается зависящее от параметра
[стартового вектора хэширования Н, являющегося словом из V (2)]
256
отображение:
h: B* -----------> V (2).
256
Для определения хэш-функции необходимы:
- алгоритм вычисления шаговой функции хэширования каппа, т.е.
отображения:
каппа: V (2) x V (2) -----> V (2);
256 256 256
- описание итеративной процедуры вычисления значения
хэш-функции h.
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 Н на ключах K (i = 1, 2, 3, 4) с использованием алгоритма
i
по ГОСТ 28147 в режиме простой замены;
- перемешивающее преобразование результата шифрования.
5.1. Генерация ключей
Рассмотрим Х = (b , b ,..., b ) принадлежит V (2).
256 255 1 256
Пусть X = x ||x ||x ||x =
4 3 2 1
= эта ||эта ||...||эта =
16 15 1
= кси ||кси ||...||кси ,
32 31 1
где:
___
х = (b ,..., b ) принадлежит V (2), i = 1,4;
i i x 64 (i - 1) x 64 + 1 64
___
эта = (b ,..., b ) принадлежит V (2), j = 1,6;
j j x 16 (j - 1) x 16 + 1 16
____
кси = (b ,..., b ) принадлежит V (2), k = 1,32.
k k x 8 (k - 1) x 8 + 1 8
Обозначают A(X) = (x {+} x )||x ||x ||x .
1 2 4 3 2
Используют преобразование P: V (2) ----> V (2),
256 256
слова кси ||...||кси в слово кси ||...||кси ,
32 1 фи(32) фи(1)
где:
фи(i + 1 + 4(k - 1)) = 8i + k, i = от 0 до 3, k = от 1 до 8.
Для генерации ключей необходимо использовать следующие
исходные данные:
- слова Н, M принадлежат V (2);
256
- параметры: слова С (i = 2, 3, 4), имеющие значения:
i
256 8 8 16 24 16 8 8 8 2 8 8 8 8 4 8 8 4
С = С = 0 и С = 1 0 1 0 1 0 (0 1 ) 1 0 (0 1 ) (1 0 ) .
2 4 3
При вычислении ключей реализуется следующий алгоритм:
1. Присвоить значения
i := 1, U := H, V := M.
2. Выполнить вычисление
___
W = U {+} V, K = P(W).
i
3. Присвоить i := i + 1.
4. Проверить условие i = 5.
При положительном исходе перейти к шагу 7. При отрицательном -
перейти к шагу 5.
5. Выполнить вычисление:
___ ___
U := A(U) {+} C , V := A(A(V)), W := U {+} V, K = P(W).
i i
6. Перейти к шагу 3.
7. Конец работы алгоритма.
5.2. Шифрующее преобразование
На данном этапе осуществляется зашифрование 64-битных подслов
слова Н на ключах K (i = 1, 2, 3, 4).
i
Для шифрующего преобразования необходимо использовать
следующие исходные данные:
___
H = h ||h ||h ||h , - h принадлежит V (2), i = 1,4
4 3 2 1 i 64
и набор ключей К , К , К , К .
1 2 3 4
Реализуют алгоритм зашифрования и получают слова:
s = E (h ),
i к i
i
где i = 1, 2, 3, 4.
В результате данного этапа образуется последовательность:
S = s ||s ||s ||s .
4 3 2 1
5.3. Перемешивающее преобразование
На данном этапе осуществляется перемешивание полученной
последовательности с применением регистра сдвига.
Исходными данными являются:
слова Н, М принадлежат V (2) и слово S принадлежит V (2).
256 256
Пусть отображение:
фи: V (2) ----> V (2)
256 256
преобразует слово:
____
эта ||...||эта , эта принадлежит V (2), i = 1,16
16 1 1 16
в слово:
___ ___ ___ ___ ___
эта {+} эта {+} эта {+} эта {+} эта {+} эта ||эта ||...||эта .
1 2 3 4 13 16 16 2
Тогда в качестве значения шаговой функции хэширования
принимается слово:
61 ___ ___ 12
каппа(М, Н) = фи (Н {+} фи(М {+} фи (S))),
i
где фи - i-я степень преобразования фи.
6. ПРОЦЕДУРА ВЫЧИСЛЕНИЯ ХЭШ-ФУНКЦИИ
Исходными данными для процедуры вычисления значения функции h
является подлежащая хэшированию последовательность М принадлежит
В*. Параметром является стартовый вектор хэширования Н -
произвольное фиксированное слово из V (2).
256
Процедура вычисления функции h на каждой итерации использует
следующие величины:
М принадлежит В* - часть последовательности М, не прошедшая
процедуры хэширования на предыдущих итерациях;
H принадлежит V (2) - текущее значение хэш-функции;
256
СИГМА принадлежит V (2) - текущее значение контрольной
256
суммы;
L принадлежит V (2) - текущее значение длины обработанной на
256
предыдущих итерациях части последовательности М.
Алгоритм вычисления функции h включает в себя этапы:
Этап 1
Присвоить начальные значения текущих величин:
1.1. М := М
1.2. Н := Н
256
1.3. СИГМА := 0
256
1.4. L := 0
1.5. Переход к этапу 2.
Этап 2
2.1. Проверить условие |М| > 256.
При положительном исходе перейти к этапу 3.
В противном случае выполнить последовательность вычислений:
~
2.2. L := <L + |M|>
256 - |М| 256
2.3. М' := 0 ||М
2.4. СИГМА := СИГМА {+}' М'
2.5. Н := каппа(М', Н)
2.6. Н := каппа(L, H)
2.7. Н := каппа(СИГМА, H)
2.8. Конец работы алгоритма.
Этап 3
3.1. Вычислить подслово М принадлежит V (2) слова М (М =
s 256
М ||М ). Далее выполнить последовательность вычислений:
p s
3.2. H := каппа(М , Н)
s
3.3. L := <L + 256>
256
___
3.4. СИГМА := СИГМА {+}' М
s
3.5. М := М
p
3.6. Перейти к этапу 2.
Значение величины Н, полученное на шаге 2.7, является
значением функции хэширования h(M).
Проверочные примеры для вышеизложенной процедуры вычисления
хэш-функции приведены в Приложении А.
Приложение А
(справочное)
ПРОВЕРОЧНЫЕ ПРИМЕРЫ
Заполнение узлов замены пи , пи ,..., пи и значение
1 2 8
стартового вектора хэширования Н, 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 пи , пи ,..., пи блока
1 2 8
подстановки пи следующее:
│8 7 6 5 4 3 2 1
────────┼───────────────────────────────────────────────────────
0 │1 D 4 6 7 5 E 4
1 │F B B C D 8 B A
2 │D 4 A 7 A 1 4 9
3 │0 1 0 1 1 D C 2
4 │5 3 7 5 0 A 6 D
5 │7 F 2 F 8 3 D 8
6 │A 5 1 D 9 4 F 0
7 │4 9 D 8 F 2 A E
8 │9 0 3 4 E E 2 6
9 │2 A 6 A 4 F 3 B
10 │3 E 8 9 6 C 8 1
11 │E 7 5 E C 7 1 C
12 │6 6 9 0 B 6 0 7
13 │B 8 C 3 2 0 7 F
14 │8 2 F B 5 9 5 5
15 │C C E 2 3 B 9 3
___
В столбце с номером j, j = 1,8, в строке с номером i, i =
____
0,15, приведено значение пи (i) в шестнадцатеричной системе
j
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:
Н = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000.
А.3.1. Пусть необходимо выполнить хэширование сообщения:
М = 73657479 62203233 3D687467 6E656C20
2C656761 7373656D 20736920 73696854.
Выполняют присвоение начальных значений:
текста
М = 73657479 62203233 3D687467 6E656C20
2С656761 7373656D 20736920 73696854
хэш-функции
Н = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
суммы блоков текста
СИГМА = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
длины текста
L = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000.
Так как длина сообщения, подлежащего хэшированию, равна 256
битам (32 байтам),
L = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
М' = М = 73657479 62203233 3D687467 6E656C20
2C656761 7373656D 20736920 73696854,
то нет необходимости дописывать текущий блок нулями,
СИГМА = М' = 73657479 62203233 3D687467 6E656C20
2C656761 7373556D 20736920 73696854.
Переходят к вычислению значения шаговой функции хэширования
каппа(М, Н).
Вырабатывают ключи:
K = 733D2C20 65686573 74746769 79676120
1 626E7373 20657369 326C6568 33206D54
K = 110C733D 0D166568 130E7474 06417967
2 1D00626E 161A2065 090D326C 4D393320
K = 80B111F3 730DF216 850013F1 C7E1F941
3 620C1DFF 3ABAE91A 3FA109F2 F513B239
K = A0E2804E FF1B73F2 ECE27A00 E7B8C7E1
4 EE1D620C AC0CC5BA A804C05E A18B0AEC.
Осуществляют зашифрование 64-битных подслов блока Н с помощью
алгоритма по ГОСТ 28147.
Блок h = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе K и
1 1
получают s = 42ABBCCE 32BC0B1B.
1
Блок h = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе K и
2 2
получают s = 5203EBC8 5D9BCFFD.
2
Блок h = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе K и
3 3
получают s = 8D345899 00FF0E28.
3
Блок h = 00000000 00000000 зашифровывают на ключе K и
4 4
получают s = E7860419 0D2A562D.
4
Получают:
S = E7860419 0D2A562D 8D345899 00FF0E28
5203EBC8 5D9BCFFD 42ABBCCE 32BC0B1B.
Выполняют перемешивающее преобразование с применением регистра
сдвига и получают:
КСИ = каппа(М, H) = CF9A8C65 505967A4 68A03B8C 42DE7624
D99C4124 883DA687 561C7DE3 3315C034.
Полагают H = КСИ, вычисляют каппа(L, H):
K = CF68D956 9AA09C1C 8C3B417D 658C24E3
1 50428833 59DE3D15 6776A6C1 A4248734
K = 8FCF68D9 809AA09C 3C8C3B41 C7658C24
2 BB504288 2859DE3D 666676A6 B3A42487
K = 4E70CF97 3C8065A0 853C8CC4 57389A8C
3 CABB50BD E3D7A6DE D1996788 5CB35B24
K = 584E70CF C53C8065 48853C8C 1657389A
4 EDCABB50 78E3D7A6 EED19867 7F5CB35B
S = 66B70F5E F163F461 468A9528 61D60593
E5EC8A37 3FD42279 3СD1602D DD783E86
КСИ = 2B6EC233 C7BC89E4 2ABC2692 5FEA7285
DD3848D1 C6AC997A 24F74E2B 09A3AEF7.
Вновь полагают H = КСИ и вычисляют каппа(СИГМА, H):
K = 5817F104 0BD45D84 B6522F27 4AF5B00B
1 A531B57A 9C8FDFCA BB1EFCC6 D7A517A3
K = E82759E0 C278D950 15CC523C FC72EBB6
2 D2C73DA8 19A6CAC9 3E8440F5 C0DDB65A
K = 77483AD9 F7C29CAA EB06D1D7 841BCAD3
3 FBC3DAA0 7CB555F0 D4968080 0A9E56BC
K = Al157965 2D9FBC9C 088C7CC2 46FB3DD2
4 7684ADCB FA4ACA06 53EFF7D7 C0748708
S = 2AEBFA76 A85FB57D 6F164DE9 2951A581
C31E7435 4930FD05 1F8A4942 550A582D
КСИ = FAFF37A6 15A81669 1CFF3EF8 B68CA247
E09525F3 9F811983 2EB81975 D366C4B1.
Таким образом, результат хэширования есть:
H = FAFF37A6 15A81669 1CFF3EF8 B68CA247
E09525F3 9F811983 2EB81975 D366C4B1.
А.3.2. Пусть необходимо выполнить хэширование сообщения:
М = 7365 74796220 3035203D 20687467 6E656C20 73616820 65676173
73656D20 6C616E69 6769726F 20656874 2065736F 70707553.
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
H = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
M = 73616820 65676173 73656D20 6C616E69
6769726F 20656874 2065736F 70707553
K = 73736720 61656965 686D7273 20206F6F
1 656C2070 67616570 616E6875 73697453
K = 14477373 0C0C6165 1F01686D 4F002020
2 4C50656C 04156761 061D616E 1D277369
K = CBFF14B8 6D04F30C 96051FFE DFFFB000
3 35094CAF 72F9FB15 7CF006E2 AB1AE227
K = EBACCB00 F7006DFB E5E16905 B0B0DFFF
4 BA1C3509 FD118DF9 F61B830F F8C554E5
S = FF41797C EEAADAC2 43C9B1DF 2E14681С
EDDC2210 1EE1ADF9 FA67E757 DAFE3AD9
КСИ = F0CEEA4E 368B5A60 C63D96C1 E5B51CD2
A93BEFBD 2634F0AD CBBB69CE ED2D5D9A
ШАГ 2
H = F0CEEA4E 368B5A60 C63D96C1 E5B51CD2
A93BEFBD 2634F0AD CBBB69CE ED2D5D9A
M' = 00000000 00000000 00000000 00007365
74796220 3035203D 20687467 6E656C20
K = F0C6DDEB CE3D42D3 EA968D1D 4EC19DA9
1 36E51683 8BB50148 5A6FD031 60B790BA
K = 16A4C6A9 F9DF3D3B E4FC96EF 5309C1BD
2 FB68E526 2CDBB534 FE161C83 6F7DD2C8
K = C49D846D 1780482C 9086887F C48C9186
3 9DCB0644 D1E641E5 A02109AF 9D52C7CF
K = BDB0C9F0 756E9131 E1F290EA 50E4CBB1
4 1CAD9536 F4Е4B674 99F31E29 70C52AFA
S = 62A07EA5 EF3C3309 2CE1B076 173D48CC
6881EB66 F5C7959F 63FCA1F1 D33C31B8
КСИ = 95BEA0BE 88D5AA02 FE3C9D45 436CE821
B8287CB6 2CBC135B 3E339EFE F6576CA9
ШАГ 3
H = 95BEA0BE 88D5AA02 FE3C9D45 436CE821
B8287CB6 2CBC135B 3E339EFE F6576CA9
L = 00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000190
K = 95FEB83E BE3C2833 A09D7C9E BE45B6FE
1 88432CF6 D56CBC57 AAE8136D 02215B39
K = 8696FEB8 1BBE3C28 E2A09D7C 48BE45B6
2 DA88432C EBD56CBC 7FABE813 F292215B
K = В9799501 141B413C 1EE2A062 0CB74145
3 6FDA88BC D0142A6C FA80AA16 15F2FDB1
K = 94B97995 7D141B41 C21EE2A0 040CB741
4 346FDA88 46D0142A BDFA81AA DC1562FD
S = D42336E0 2A0A6998 6C65478A 3D08A1B9
9FDDFF20 4808E863 94FD9D6D F776A7AD
КСИ = 47E26AFD 3E7278A1 7D473785 06140773
A3D97E7E A744CB43 08AA4C24 3352C745
ШАГ 4
H = 47E26AFD 3E7278A1 7D473785 06140773
A3D97E7E A744CB43 08AA4C24 3352C745
СИГМА = 73616820 65676173 73656D20 6C61Е1СЕ
DBE2D48F 509A88B1 40CDE7D6 DED5E173
K = 340E7848 83223B67 025AAAAB DDA5F1F2
1 5B6AF7ED 1575DE87 19E64326 D2BDF236
K = 03DC0ED0 F4CD26BC 8B595F13 F5A4A55E
2 A8B063CB ED3D7325 6511662A 7963008D
K = C954EF19 D0779A68 ED37D3FB 7DA5ADDC
3 4A9D0277 78ЕF765В C4731191 7EBB21B1
K = 6D12BC47 D9363D19 1E3C696F 28F2DC02
4 F2137F37 64E4C18B 69CCFBF8 EF72B7E3
S = 790DD7A1 066544EA 2829563C 3C39D781
25EF9645 EE2C05DD A5ECAD92 2511A4D1
КСИ = 0852F562 3B89DD57 AEB4781F E54DF14E
EAFBC135 0613763A 0D770AA6 57BA1A47.
Таким образом, результат хэширования есть:
H = 0852F562 3B89DD57 AEB4781F E54DF14E
EAFBC135 0613763A 0D770AA6 57BA1A47.