02-07-2023
| RC5 | |
| Создатель: |
Рон Ривест |
|---|---|
| Создан: | |
| Опубликован: | |
| Размер ключа: |
0-2040 битов (128 по умолчанию) |
| Размер блока: |
32, 64 или 128 битов (64 по умолчанию для 32-разрядных платформ) |
| Число раундов: |
1-255 (12 по умолчанию) |
| Тип: | |
RC5 (Ron’s Code 5 или Rivest’s Cipher 5) — это блочный шифр, разработанный Роном Ривестом из компании RSA Security Inc. с переменным количеством раундов, длиной блока и длиной ключа. Это расширяет сферу использования и упрощает переход на более сильный вариант алгоритма.
Существует несколько различных вариантов алгоритма, в которых преобразования в "пол-раундах" классического RC5 несколько изменены. В классическом алгоритме используются три примитивных операции и их инверсии:
Основным нововведением является использование операции сдвига на переменное число бит, не использовавшиеся в более ранних алгоритмах шифрования. Эти операции одинаково быстро выполняются на большинстве процессоров, но в то же время значительно усложняют дифференциальный и линейный криптоанализ алгоритма.
Шифрование по алгоритму RC5 состоит из двух этапов. Процедура расширения ключа и непосредственно шифрование. Для расшифровки выполняется сначала процедура расширения ключа, а затем операции, обратные процедуре шифрования.
Т.к. алгоритм RC5 имеет переменные параметры, то для спецификации алгоритма с конкретными параметрами принято обозначение RC5-W/R/b, где
Перед непосредственно шифрованием или расшифровкой данных выполняется процедура расширения ключа. Процедура генерации ключа состоит из четырех этапов:
Для заданного параметра генерируются две псевдослучайные величины используя две математические константы: (экспонента) и (Золотое сечение).
где — это округление до ближайшего нечетного целого.
Для получатся следующие константы:
На этом этапе происходит копирование ключа в массив слов …, где , где , то есть, количество байт в слове.
Если не кратен , то дополняется нулевыми битами до ближайшего большего размера , кратного .
В случае если , то мы устанавливаем значение , а .
На этом этапе происходит построение таблицы расширенных ключей , которое выполняется следующим образом:
Циклически N раз выполняются следующие действия:
причем — временные переменные, начальные значения которых равны 0. Количество итераций цикла — это максимальное из двух значений и .
Перед первым раундом выполняются операции наложения расширенного ключа на шифруемые данные:
В каждом раунде выполняются следующие действия:
Для расшифровки выполняются обратные операции, т.е. в каждом раунде выполняются следующие операции:
Алгоритм RC5 обладает следующими свойствами:[1]
RSA потратила много времени на анализ его работы с 64-битным блоком. Так в период с 1995 по 1998 г. они опубликовали ряд отчетов, в которых подробно проанализировали криптостойкость алгоритма RC5. Оценка для линейного криптоанализа показывает, что алгоритм безопасен после 6 раундов. Дифференциальный криптоанализ требует выбранных открытых текстов для алгоритма с 5 раундами, для 10 раундов, для 12 раундов и для 15 раундов. А так как существует всего лишь возможных различных открытых текстов, то дифференциальный криптоанализ невозможен для алгоритма в 15 и более раундов. Так что рекомендуется использовать 18-20 раундов, или по крайней мере не меньше 15 вместо тех 12 раундов которые рекомендовал сам Ривест.
Для стимуляции изучения и применения шифра RC5 RSA Security Inc. 28 января 1997 года предложила взломать серию сообщений, зашифрованных алгоритмом RC5 с разными параметрами,[2] назначив за взлом каждого сообщения приз в $10 000. Шифр с самыми слабыми параметрами RC5-32/12/5 был взломан в течение нескольких часов. Тем не менее, последний осуществлённый взлом шифра RC5-32/12/8 потребовал уже 5 лет вычислений в рамках проекта распределённых вычислений RC5-64 (здесь 64=b·8, длина ключа в битах) под руководством distributed.net. По-прежнему неприступными пока остаются RC5-32/12/b для b от 9 до 16. distributed.net запустил проект RC5-72 для взлома RC5-32/12/9, в котором по состоянию на октября 2013 года удалось перебрать около 3% ключей.[3]
В мае 2007 года RSA Security Inc. объявила о прекращении поддержки соревнования и выплаты денежного вознаграждения. Чтобы не прекращать проект RC-72, distributed.net решила спонсировать для него приз в $4 000 из собственных средств.[4]
На платформах, где операция циклического сдвига на переменное число битов выполняется за различное число тактов процессора, возможна атака по времени исполнения на алгоритм RC5. Два варианта подобной атаки были сформулированы криптоаналитиками Говардом Хейзом и Хеленой Хандшух (англ. Helena Handschuh). Они установили, что ключ может быть вычислен после выполнения около 220 операций шифрования с высокоточными замерами времени исполнения и затем от 228 до 240 пробных операций шифрования. Самый простой метод борьбы с подобными атаками — принудительное выполнение сдвигов за постоянное число тактов (например, за время выполнения самого медленного сдвига).
Т.к. одним из свойств RC5 является его простота в реализации и анализе, вполне логично, что многие криптологи[кто?] захотели усовершенствовать классический алгоритм. Общая структура алгоритма оставалось без изменений, менялись только действия выполняемые над каждым блоком в процессе непосредственно шифрования. Так появилось несколько различных вариантов этого алгоритма:
В этом алгоритме сложение с ключом раунда по модулю заменено операцией XOR:
Этот алгоритм оказался уязвим к дифференциальному и линейному криптоанализу. Бирюкову и Кушилевицу удалось найти атаку методом дифференциального криптоанализа для алгоритма RC5XOR-32/12/16, используя 228 выбранных открытых текстов.
В этом алгоритме сложение двух обрабатываемых «подблоков» операцией XOR заменено сложением по модулю :
Этот алгоритм оказался уязвим к дифференциальному криптоанализу.
В данном алгоритме циклический сдвиг осуществляется на фиксированное для данного раунда число бит, а не на переменное.
где фиксированное число.
Этот алгоритм не достаточно хорошо изучен, однако предполагается,[кем?] что он неустойчив к дифференциальному криптоанализу.
В этом алгоритме число бит сдвига зависит от ключа алгоритма и от текущего раунда:
Этот алгоритм также не достаточно хорошо изучен.
В этом алгоритме число бит сдвига определяется с помощью некоторой функции от другого «подблока»:
Предполагается,[кем?] что алгоритм RC5RA еще более стоек к известным методам криптоанализа, чем RC5.
| Симметричные криптосистемы | |
|---|---|
| Потоковые шифры | |
| Сеть Фейстеля |
ГОСТ 28147-89 • Blowfish • Camellia • CAST-128 • CAST-256 • CIPHERUNICORN-A • CIPHERUNICORN-E • CLEFIA • Cobra • DFC • DEAL • DES • DESX • EnRUPT • FEAL • FNAm2 • HPC • IDEA • KASUMI • Khufu • LOKI97 • MARS • NewDES • Raiden • RC5 • RC6 • RTEA • SEED • Sinople • Skipjack • TEA • Triple DES • Twofish • XTEA • XXTEA |
| SP-сеть | |
| Другие | |
RC5.
