Blowfish

CAST

CAST был разработан в Канаде Карлайслом Адамсом (Carlisle Adams) и Стаффордом Таваресом (Stafford Tavares) [10, 7]. Они утверждают, что название обусловлено ходом разработки и должно напоминать о вероя т-ностном характере процесса, а не об инициалах авторов. Описываемый алгоритм CAST использует 64-битовый блок и 64-битовый ключ.

CAST имеет знакомую структуру. Алгоритм использует шесть S-блоков с 8-битовым входом и 32-битовым выходом. Работа этих S-блоков сложна и зависит от реализации, подробности можно найти в литературе.

Для шифрования сначала блок открытого текста разбивается на левую и правую половины. Алгоритм сост о-ит из 8 этапов. На каждом этапе правая половина объединяется с частью ключа с помощью функции f, а затем XOR результата и левой половины выполняется для получения новой правой половины. Первоначальная (до этапа) правая половина становится новой левой половиной. После 8 этапов (не переставьте левую и правую п о-ловины после восьмого этапа) две половины объединяются, образуя шифротекст. Функция f проста:

(1) Разбейте 32-битовый вход на четыре 8-битовых части: а, Ъ, с, d.

(2) Разбейте 16-битовый подключ на две 8-битовых половины: e, f.

(3) Подайте а на вход S-блока 1, Ъ - на вход S-блока 2, с - на вход S-блока 3, d - на вход S-блока 4, е - на вход S-блока 5 и/- на вход S-блока 6.

(4) Выполните XOR шести выходов S-блоков, получая 32-битовый результат.

Иначе, 32-битовый вход может быть объединен с помощью XOR с 32 битами ключа, разбит на четыре 8-битовых части, которые обрабатываются S-блоками и затем объединяются с помощью XOR [7]. Безопасность N этапов, организованных таким образом, по видимому, соответствует N + 2 этапам другого варианта.

16-битовые подключи этапов легко получаются из 64-битового ключа. Если к_и к₂,...к_н - это 8 байтов клю­ча, то на этапах алгоритма используются следующие подключи:

Этап1:*1,*2

Этап 2: k₃, k₄

Этап 3: к₅, к₆

Этап 4: к_ъ h

Этап 5: к₄, к₃

Этап 6: к_г, к_г

Этап 7: *₈, £₇

Этап 8: к₆, к₅

Сила этого алгоритма заключена в его S-блоках. У CAST нет фиксированных S-блоков, для каждого прил о-жения они конструируются заново. Критерии проектирования описаны в [10], изогнутыми функциями являются столбцы S-блоков, обеспечивающие необходимые свойства S-блоков (см. раздел 14.10). Созданный для данной реализации CAST S-блоков уже больше никогда не меняется. S-блоки зависят от реализации, а не от ключа.

В [10] было показано, что CAST устойчив к дифференциальному криптоанализу, а в [728] - что CAST усто й-чив и к линейному криптоанализу. Неизвестно иного, чем грубая сила, способа вскрыть CAST.

Northern Telecom использует CAST в своем пакете программ Entrust для компьютеров Macintosh, РСира-бочих станций UNIX. Выбранные ими S-блоки не опубликованы. Канадское правительство считает CAST н о-вым стандартом шифрования. Патентная заявка на CAST находится в процессе рассмотрения.

Blowfish - это алгоритм, разработанный лично мной для реализации на больших микропроцессорах [1388, 1389]. Алгоритм незапатентован, и его код на языке С приведен в конце этой книги для широкого пользования. При проектировании Blowfish я использовал следующие критерии:

1. Скорость. Blowfish шифрует данные на 32-битовых микропроцессорах со скоростью 26 тактов на байт.

2. Компактность. Blowfish может работать менее, чем в 5 Кбайт памяти.

3. Простота. Blowfish использует только простые операции: сложение, XOR и выборка из таблицы по 32-битовому операнду. Анализ его схемы несложен, что делает при реализации алгоритма уменьшает к о-личество ошибок [1391].

4. Настраиваемая безопасность. Длина ключа Blowfish переменна и может достигать 448 битов.

Blowfish оптимизирован для тех приложений, в которых нет частой смены ключей, таких как линии связи или программа автоматического шифрования файлов. При реализации на 32-битовых микропроцессорах с большим кэшем данных, таких как Pentium и PowerPC, Blowfish заметно быстрее DES. Blowfish не подходит для использования в приложениях с частой сменой ключей, например, при коммутации пакетов, или для и с-пользования в качестве однонаправленной хэш-функции. Большие требования к памяти делают невозможным использование этого алгоритма в интеллектуальных платах.

Описание Blowfish

Blowfish представляет собой 64-битовый блочный шифр с ключом переменной длины. Алгоритм состоит из двух частей: развертывание ключа и шифрование данных. Развертывание ключа преобразует ключ длиной до 448 битов в несколько массивов подключей, общим объемом 4168 байтов.

Шифрование данных состоит из простой функции, последовательно выполняемой 16 раз. Каждый этап с о-стоит из зависимой от ключа перестановки и зависимой от ключа и данных подстановки. Используются только сложения и XOR 32-битовых слов. Единственными дополнительными операциями на каждом этапе являются четыре извлечения данных из индексированного массива.

В Blowfish используется много подключей. Эти подключи должны быть рассчитаны до начала шифрования или дешифрирования данных.

Р-массив состоит из 18 32-битовых подключей:

Р1,Р2,..., Р18

Каждый из четырех 32-битовых S-блоков содержит 256 элементов:

5*1,0, Si,_U..., £1,255

5*2,0, 52,2,..., 52,255

5*3,0, 5*3,3, • • -, 5*3,255 54,0, 54,4, • • •, 5*4,255

Точный метод, используемый при вычислении этих подключей описан в этом разделе ниже.

32 бита

32 бита

32 бита

Рг ------- О

Рш

Pie

Pi

Рис. 14-2. Blowfish.

Blowfish является сетью Фейстела (Feistel) (см. раздел 14.10), состоящей из 16 этапов. На вход подается 64-битовый элемент данных х. Для шифрования:

Разбейте х на две 32-битовых половины: x_L, x_R

Для1= 1по16:

X_L =X_L®P_n

x_R = F(Xi) © x_R

Переставить x_L и x_R (кроме последнего этапа.)

X_R =X_R® Р₁₇ X_L =X_L® Р_п

Объединить x_L и x_R

8 битов

	8 битов
32 бита
	8 битов
	8 битов

S-блок 1

S-блок2

S-блок з

S-блок4

Е^

Дата добавления: 2014-11-29