Lucifer (kriptográfia)

A Lucifer egy 1970 -es évekbeli IBM  kutatási projekt , melynek célja egy kriptográfiailag erős blokkrejtjel létrehozása . A tanulmány eredményei két módszert hoztak létre repedésálló szimmetrikus rejtjelek létrehozására: a Feistel hálózatot és a permutációs-permutációs hálózatot . "Lucifer" lefektette a modern szimmetrikus kriptográfia alapjait. A projektben részt vett Horst Feistel és Don Coppersmith , akik később jól ismert kriptográfusokká váltak . A "Lucifer" fejlesztése a DES algoritmus létrehozásához vezetett .   

Történelem

Az algoritmus első verziója 1971-ből 48 bites blokkokat és kulcsokat használt, és SP hálózatokon alapult. Az algoritmus egy későbbi módosítását az év novemberében szabadalmaztatták ( 3 796 830 amerikai egyesült államokbeli szabadalom ; 1971. november), és a Feistel hálózatot használták . A szabadalom magában foglalja az algoritmus és a Feistel hálózat leírását is. Ez a titkosítás 64 bites kulcsokat és 32 bites blokkokat használt. Végül pedig a legújabb verziót 1973-ban javasolták, és 128 bites blokkokkal és kulcsokkal működött.

Első verzió

Az 1971. júniusi minta Lucifer-algoritmusának szerkezete egy SP-hálózat (vagy helyettesítési-permutációs hálózat) - kétféle réteg „szendvicse”, amelyet felváltva használnak. Az első típusú réteg egy 128 bites P-blokk, amelyet egy második réteg követ, amely 32 modulból áll, amelyek mindegyike két 4 bites S-blokkból áll, amelyek megfelelő bemenetei rövidre vannak zárva, és ugyanazt az értéket táplálják őket az előző kimeneti rétegből. De maguk a helyettesítési blokkok különböznek egymástól (a helyettesítési táblázatokban különböznek). A modul kimenete csak az egyik S-boxból kap értékeket, melyeket konkrétan a kulcsban lévő bitek egyike határozza meg, amelyek száma megegyezett a szerkezetben lévő S-box számával. Az algoritmus egyszerűsített diagramja kisebb bitmélységgel és nem teljes körszámmal az ábrán látható. 16 S-box szelektort használ (összesen 32 S-boxot), tehát ez a séma 16 bites kulcsot használ.

Nézzük most meg, hogyan változik a rejtjelezett szöveg a fenti algoritmusban, ha csak egy bit változik. Az egyszerűség kedvéért táblázatokat vesszük az S-boxok cseréjéről úgy, hogy ha az összes nullát az S-box bemenetére tápláljuk, akkor a kimenet csupa nulla lesz. Valós rendszerekben nem használnak ilyen helyettesítési táblákat, mivel nagymértékben leegyszerűsítik a kriptoanalitikus munkáját, de példánkban jól szemléltetik az erős karakterek közötti kapcsolatot a titkosított üzenet egy bitjének megváltoztatásakor. Látható, hogy az első P-blokk miatt az egyetlen egység a blokk közepére tolódik, majd a következő nemlineáris S-blokk „megsokszorozza”, és már két egység változtatja pozícióját a következő miatt. P-blokk stb. A titkosító eszköz végén az erős szimbólumközi kapcsolat miatt a kimeneti bitek a bemeneti bitek és a használt kulcs komplex funkcióivá váltak. Átlagosan a bitek fele "0" és fele "1" lesz a kimenetben.

Második és harmadik verzió

Az algoritmus következő verziója Feistel hálózatot használt SP hálózat helyett . A Feistel hálózat lényegében az SP-hálózatok alternatívája, és sokkal szélesebb körben használják. Elméleti szempontból a kerek titkosítási funkció SP hálózatra redukálható, de a Feistel hálózat praktikusabb, mivel a titkosítást és a visszafejtést ugyanaz az eszköz végezheti, de a használt kulcsok fordított sorrendjében. Az algoritmus második és harmadik verziója (a Feistel hálózatot használva) 32 bites blokkon működött 64 bites kulccsal és 128 bites blokkokkal 128 bites kulccsal. A legújabb (harmadik) verzióban a kerek titkosítási funkciót nagyon egyszerűen rendezték el - először a titkosított alblokkot egy 4 bites S-box rétegen vezették át (hasonlóan az SP-hálózatok rétegeihez, csak az S-box állandó és nem függ a kulcstól), majd a modulo 2 -hez egy kerek kulcsot adtak hozzá, ami után az eredmény átkerült a P-blokkon.

Jegyzetek

Irodalom

• Alan G. Konheim. Számítógépes biztonság és kriptográfia . - Amerikai Egyesült Államok: WILEY, 2007. - S.  283-287 . — 544 p. — ISBN 978-0-471-94783-7 .
• Horst Feistel. Kriptográfia és számítógépes adatvédelem // Scientific American . - 1973. - 1. évf. 228, 05. sz. - S. 15-23.
• Szergej Panasenko. titkosítási algoritmusok. Különleges útmutató. - Szentpétervár: BHV-Petersburg, 2009. - S. 301-312. — 576 p. — ISBN 978-5-9775-0319-8 .

Linkek

• Horst Feistel. Andrej Vinokurov kriptográfiai és számítógépes biztonsági fordítása