Крошечный алгоритм шифрования

Эта статья об алгоритме шифрования Tiny. Не путать с алгоритмом шифрования TETRA .

ЧАЙ

Два раунда Фейстеля (один цикл) TEA
Общий
Дизайнеры	Роджер Нидэм , Дэвид Уилер
Впервые опубликовано	1994
Преемники	ХТЕА
Деталь шифрования
Размеры ключей	128 бит
Размеры блоков	64 бита
Структура	Сеть Фейстеля
Раунды	переменная; рекомендуется 64 патрона Фейстеля (32 цикла)
Лучший публичный криптоанализ
TEA страдает от эквивалентных ключей (см. текст; Kelsey et al., 1996) и может быть взломан с помощью атаки по связанному ключу, требующей 2 23 выбранные открытые тексты и временная сложность 2 32 . Лучшим структурным криптоанализом TEA со стандартной настройкой единого секретного ключа является криптоанализ с нулевой корреляцией, разбивающий 21 раунд за 2. 121.5 время с меньшим, чем полная кодовая книга

В криптографии Tiny Encryption Algorithm ( TEA ) — это блочный шифр, отличающийся простотой описания и реализации , обычно состоящий из нескольких строк кода. Он был разработан Дэвидом Уилером и Роджером Нидэмом из Кембриджской компьютерной лаборатории ; Впервые он был представлен на семинаре по быстрому программному шифрованию в Левене в 1994 году и впервые опубликован в материалах этого семинара.

Шифр не подлежит никаким патентам .

Свойства

TEA оперирует двумя 32-битными целыми числами без знака (которые могут быть получены из 64-битного блока данных ) и использует 128-битный ключ . Он имеет структуру Фейстеля с рекомендуемыми 64 раундами, обычно реализуемыми парами, называемыми циклами . Он имеет чрезвычайно простой график , в котором весь ключевой материал смешивается одинаково для каждого цикла. Различные кратные магической константе используются для предотвращения простых атак, основанных на симметрии раундов. Магическая константа 2654435769 или 0x9E3779B9 выбрана равной ⌊2. ³² ⁄ 𝜙⌋ , где 𝜙 — золотое сечение ( число «ничего в рукаве» ).

У TEA есть несколько слабых мест. В частности, он страдает от эквивалентных ключей — каждый ключ эквивалентен трем другим, а это означает, что эффективный размер ключа составляет всего 126 бит . В результате TEA особенно плоха как криптографическая хэш-функция . Эта слабость привела к методу взлома Microsoft от Xbox игровой консоли , где шифр использовался в качестве хэш-функции. TEA также подвержен атаке по связанному ключу , для которой требуется 2 ²³ выбранные открытые тексты под парой связанных ключей, с 2 ³² временная сложность. Из-за этих недостатков был разработан шифр XTEA .

Версии

Первая опубликованная версия TEA была дополнена второй версией, в которую были включены расширения, делающие ее более безопасной. Блок TEA (который был указан вместе с XTEA ) работает с блоками произвольного размера вместо 64-битных блоков оригинала.

Третья версия ( XXTEA ), опубликованная в 1998 году, описывала дальнейшие улучшения для повышения безопасности алгоритма Block TEA.

Справочный код

Ниже приводится адаптация эталонных процедур шифрования и дешифрования на языке C , опубликованная в открытом доступе Дэвидом Уилером и Роджером Нидхэмом:

#include <stdint.h>

void encrypt (uint32_t v[2], const uint32_t k[4]) {
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], sum=0, i;           /* set up */
    uint32_t delta=0x9E3779B9;                     /* a key schedule constant */
    uint32_t k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */
    for (i=0; i<32; i++) {                         /* basic cycle start */
        sum += delta;
        v0 += ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
        v1 += ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
    }                                              /* end cycle */
    v[0]=v0; v[1]=v1;
}

void decrypt (uint32_t v[2], const uint32_t k[4]) {
    uint32_t v0=v[0], v1=v[1], sum=0xC6EF3720, i;  /* set up; sum is (delta << 5) & 0xFFFFFFFF */
    uint32_t delta=0x9E3779B9;                     /* a key schedule constant */
    uint32_t k0=k[0], k1=k[1], k2=k[2], k3=k[3];   /* cache key */
    for (i=0; i<32; i++) {                         /* basic cycle start */
        v1 -= ((v0<<4) + k2) ^ (v0 + sum) ^ ((v0>>5) + k3);
        v0 -= ((v1<<4) + k0) ^ (v1 + sum) ^ ((v1>>5) + k1);
        sum -= delta;
    }                                              /* end cycle */
    v[0]=v0; v[1]=v1;
}

Обратите внимание, что эталонная реализация работает с многобайтовыми числовыми значениями. В оригинальной статье не указано, как получить числа, на которые она воздействует, из двоичного или другого содержимого.

См. также

• RC4 — поточный шифр , который, как и TEA, очень прост в реализации.
• XTEA – первая версия преемника Block TEA.
• XXTEA – исправленный преемник блока TEA.
• Treyfer – простой и компактный алгоритм шифрования с 64-битным размером ключа и размером блока.

Ссылки

• Андем, Викрам Редди (2003). «Криптоанализ крошечного алгоритма шифрования, магистерская диссертация» (PDF) . Таскалуса: Университет Алабамы.
• Эрнандес, Хулио Сезар; Исаси, Питер; Рибагорда, Артуро (2002). «Применение генетических алгоритмов к криптоанализу одного раунда TEA» . Материалы симпозиума 2002 года по искусственному интеллекту и его применению .
• Эрнандес, Хулио Сезар; Сьерра, Хосе Мария; Исаси, Питер; Рибаргорда, Артуро (2003). «Поиск эффективных различителей для криптографических отображений с применением к блочному шифру TEA». Конгресс по эволюционным вычислениям 2003 г., 2003. CEC '03 . Том. 3. стр. 2189–2193. дои : 10.1109/CEC.2003.1299943 . hdl : 10016/3944 . ISBN  978-0-7803-7804-9 . S2CID   62216777 .
• Эрнандес, Хулио Сезар; Сьерра, Хосе Мария; Рибагорда, Артуро; Рамос, Бенхамин; Мекс-Перера, JC (2001). «Отличие TEA от случайной перестановки: сокращенные круглые версии TEA не имеют SAC или не генерируют случайные числа». Криптография и кодирование (PDF) . Конспекты лекций по информатике. Том. 2260. стр. 374–377. дои : 10.1007/3-540-45325-3_34 . ISBN  978-3-540-43026-1 . Архивировано из оригинала (PDF) 26 апреля 2012 года.
• Мун, Дукдже; Хван, Кёндок; Ли, Вонил; Ли, Санджин; Лим, Чонин (2002). «Невозможный дифференциальный криптоанализ сокращенных круглых XTEA и TEA». Быстрое программное шифрование (PDF) . Конспекты лекций по информатике. Том. 2365. стр. 49–60. дои : 10.1007/3-540-45661-9_4 . ISBN  978-3-540-44009-3 .
• Хон, Сохи; Хонг, Дыкджо; Ко, Ёнгдай; Чанг, Донхун; Ли, Вонил; Ли, Санджин (2004). «Дифференциальный криптоанализ TEA и XTEA». Информационная безопасность и криптология – ICISC 2003 . Конспекты лекций по информатике. Том. 2971. стр. 402–417. дои : 10.1007/978-3-540-24691-6_30 . ISBN  978-3-540-21376-5 .

Внешние ссылки

• Тестовые векторы для ЧАЯ
• Реализация XXTEA на JavaScript с использованием Base64. Архивировано 28 апреля 2006 г. на Wayback Machine.
• PHP-реализация XTEA (немецкий язык)
• JavaScript-реализация XXTEA
• Реализации XTEA на JavaScript и PHP (текст на голландском языке)
• Реализация AVR ASM
• Масштабируемый алгоритм шифрования SEA для небольших встраиваемых приложений (Standaert, Piret, Gershenfeld, Quisquater – июль 2005 г., UCL, Бельгия и MIT, США)