SM4 (шифр)

СМ4
Общий
Дизайнеры	Центр обеспечения безопасности данных и связи Академии наук
Впервые опубликовано	2006 г. (рассекречено; стандартизировано 21 марта 2012 г.)
Деталь шифрования
Размеры ключей	128 бит
Размеры блоков	128 бит
Структура	несбалансированная сеть Фейстеля
Раунды	32
Лучший публичный криптоанализ
	Линейные и дифференциальные атаки против 22 раундов

ShāngMì 4 ( SM4, 商密4 ) (ранее SMS4 ) ^[2] — это блочный шифр, используемый в китайском национальном стандарте беспроводной локальной сети WAPI (инфраструктура аутентификации и конфиденциальности WLAN), а также используемый с безопасностью транспортного уровня . ^[3]

SM4 — это шифр, предложенный для стандарта IEEE 802.11i , но до сих пор отвергнутый. Одной из причин отклонения стало противодействие IEEE предложению ускоренного режима WAPI . ^{[ нужна ссылка ]}

SM4 был опубликован как ISO/IEC 18033-3/Amd 1 в 2021 году.

Алгоритм SM4 был разработан Центром обеспечения безопасности данных и связи CAS и Центром тестирования коммерческой криптографии Национального управления криптографии. В основном он разработан Лю Шуваном ( китайский : 吕述望 ). Алгоритм был рассекречен в январе 2006 года, а в августе 2016 года он стал национальным стандартом (GB/T 32907-2016). ^[4]

Деталь шифра [ править ]

Шифр SM4 имеет размер ключа и размер блока по 128 бит каждый. ^[5]^[6] Шифрование или дешифрование одного блока данных состоит из 32 раундов. нелинейная таблица ключей Для создания раундовых ключей используется , а для дешифрования используются те же раундовые ключи, что и для шифрования, за исключением того, что они расположены в обратном порядке.

Ключи и ключевые параметры [ править ]

Длина ключей шифрования составляет 128 бит и представлена как $MK=(MK_{0},\ MK_{1},\ MK_{2},\ MK_{3})$ , в котором $MK_{i}\ (i=0,\ 1,\ 2,\ 3)$ это 32-битное слово. Круглые клавиши представлены $(rk_{0},\ rk_{1},\ \ldots ,\ rk_{31})$ , где каждый $rk_{i}(i=0,\ \ldots ,\ 31)$ это слово. Он генерируется ключом шифрования и следующими параметрами:

$FK=(FK_{0},\ FK_{1},\ FK_{2},\ FK_{3})$
$CK=(CK_{0},\ CK_{1},\ \ldots ,\ CK_{31})$

$FK_{i}$ и $CK_{i}$ — это слова, используемые для генерации раундовых ключей.

Раунд [ править ]

Каждый раунд вычисляется на основе результатов четырех предыдущих раундов. $X_{i},X_{i+1},X_{i+2},X_{i+3}$ такой, что: $X_{i+4}=X_{i}\oplus F(X_{i+1}\oplus X_{i+2}\oplus X_{i+3}\oplus rk_{i})$

Где $F$ — это функция замены, состоящая из нелинейного преобразования, S-блока и линейного преобразования. $L$

S-box [ править ]

S-box фиксирован для 8-битного ввода и 8-битного вывода, обозначается как Sbox(). Как и в случае с AES , S-box основан на мультипликативной обратной операции по отношению к $GF (2 8)$ . Аффинные преобразования и полиномиальные базы отличаются от AES, но благодаря аффинному изоморфизму их можно эффективно вычислить с учетом S-box AES Rijndael . ^[7]

Примечание [ править ]

21 марта 2012 года правительство Китая опубликовало промышленный стандарт «GM/T 0002-2012 Алгоритм блочного шифрования SM4», официально переименовав SMS4 в SM4. ^[2]

Описание SM4 на английском языке доступно в виде черновика в Интернете . Он содержит эталонную реализацию в ANSI C. ^[8]

SM4 является частью расширения ARMv8.4-A архитектуры ARM . ^[9]

Поддержка SM4 для архитектуры RISC-V была ратифицирована в 2021 году как расширение Zksed. ^[10]

Ссылки [ править ]

^ «Алгоритм блочного шифрования SM4» . ЦННИК . 04.12.2013. Архивировано из оригинала 19 сентября 2016 г. Проверено 24 июля 2016 г.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Объявление №23 Государственного управления криптографии» (на китайском (Китай)). Управление Администрации коммерческого кодекса безопасности (OSCCA). 21 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 14 августа 2016 г. Проверено 24 июля 2016 г.
^ Ян, П. (март 2021 г.). РФК 8998 . IETF . дои : 10.17487/RFC8998 . Проверено 30 июля 2022 г.
^ Лу Шуван. Обзор алгоритма SM4 [J]. Журнал исследований информационной безопасности, 2016, 2(11): 995-1007.
^ Криптографический алгоритм SMS4, используемый в продуктах для беспроводных локальных сетей. Архивировано 10 июля 2007 г. в Wayback Machine (на китайском языке).
^ Алгоритм шифрования SMS4 для беспроводных сетей
^ Сааринен, Маркку-Юхани О. (17 апреля 2020 г.). «mjosaarinen/sm4ni: Демонстрация того, что инструкции AES-NI можно использовать для реализации китайского стандарта шифрования SM4» . Гитхаб .
^ Це, Рональд; Кит, Вонг; Сааринен, Маркку-Юхани (22 апреля 2018 г.). «Алгоритм блочного шифра SM4 и режимы его работы» . www.tools.ietf.org .
^ «Представляем расширения 2017 года для Arm Architecture» . сообщество.arm.com . 2 ноября 2017 г.
^ «Целевая группа по расширениям криптографии RISC-V объявляет публичную проверку расширений скалярной криптографии» . riscv.org .

Внешние ссылки [ править ]

Линейный и дифференциальный криптоанализ сокращенного блочного шифра SMS4
Пример SMS4, реализованного в виде электронной таблицы
Паж Лу Шу-вана (吕述望) (на китайском языке)
Проект GmSSL, заархивированный 21 октября 2020 г. на Wayback Machine (форк OpenSSL с алгоритмами GuoMi).
[1] (ISO/IEC 18033-3:2010/Поправка 1:2021 Информационные технологии. Методы безопасности. Алгоритмы шифрования. Часть 3. Блочные шифры. Поправка 1: SM4)

[1] «Алгоритм блочного шифрования SM4» . ЦННИК . 04.12.2013. Архивировано из оригинала 19 сентября 2016 г. Проверено 24 июля 2016 г.

[oscca_1228-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Объявление №23 Государственного управления криптографии» (на китайском (Китай)). Управление Администрации коммерческого кодекса безопасности (OSCCA). 21 марта 2012 г. Архивировано из оригинала 14 августа 2016 г. Проверено 24 июля 2016 г.

[3] Ян, П. (март 2021 г.). РФК 8998 . IETF . дои : 10.17487/RFC8998 . Проверено 30 июля 2022 г.

[abstract192-4] Лу Шуван. Обзор алгоритма SM4 [J]. Журнал исследований информационной безопасности, 2016, 2(11): 995-1007.

[5] Криптографический алгоритм SMS4, используемый в продуктах для беспроводных локальных сетей. Архивировано 10 июля 2007 г. в Wayback Machine (на китайском языке).

[6] Алгоритм шифрования SMS4 для беспроводных сетей

[7] Сааринен, Маркку-Юхани О. (17 апреля 2020 г.). «mjosaarinen/sm4ni: Демонстрация того, что инструкции AES-NI можно использовать для реализации китайского стандарта шифрования SM4» . Гитхаб .

[8] Це, Рональд; Кит, Вонг; Сааринен, Маркку-Юхани (22 апреля 2018 г.). «Алгоритм блочного шифра SM4 и режимы его работы» . www.tools.ietf.org .

[9] «Представляем расширения 2017 года для Arm Architecture» . сообщество.arm.com . 2 ноября 2017 г.

[10] «Целевая группа по расширениям криптографии RISC-V объявляет публичную проверку расширений скалярной криптографии» . riscv.org .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]