MacGuffin (salakirjoitus)

Salaustekniikassa MacGuffin  on symmetrinen lohkosalaus , joka perustuu Feistel -verkkoon .

Algoritmin keksivät Bruce Schneier ja Matt Blaze vuonna 1994 osana Fast Software Encryption . Ja samana vuonna Vincent Rayman ja Bart Presnel osoittivat haavoittuvuutensa differentiaaliseen kryptausanalyysiin, joka löytyy myös samankaltaisesta DES - salauksesta . Tarkoituksena oli tutkia sellaista salausrakennetta kuin epätasapainoinen Feistel-verkko [1] .

Johdanto

Perinteisesti Feistel-verkkoa käyttävät salaukset jakavat syöttölohkon yhtä suuriin osiin - vasemmalle (kohdelohko) ja oikealle (ohjauslohko). Lohkot vaihdetaan jokaisella kierroksella . MacGuffin perustuu rakenteeseen, jossa kohdelohko on lyhyempi kuin ohjauslohko. Salaus toimii 64 bitin tulolohkoilla, joissa kohdeosa on 16 bittiä pitkä ja ohjausosa 48. Käytetään 128-bittistä avainta. Kierrosten määrä ja avaimen koko voivat kuitenkin vaihdella [2] .

Arkkitehtuuri

Suuri osa suunnittelusta on lainattu DES:ltä. Syötettävä salaamaton teksti on jaettu 4 16-bittiseen sanaan. S-laatikot on lainattu DES:ltä. Niitä on 8, joista jokainen palauttaa 4 bitin tuloksen, ottaen 6 bittiä syötteenä. Mutta vain 2 bittiä otetaan huomioon (kokonaistuloksen tulisi olla 16 bittiä). S-laatikon lähtö ei muutu samaan lohkoon syöttävien bittien asentoon seuraavan 4 kierroksen aikana. Salaus on tarkoitettu käytettäväksi laitteistossa tai ohjelmistossa. Permutaatiot on valittu minimoimaan siirto- ja maskitoimintojen lukumäärä. [3]

Algoritmin kuvaus

Salauksen rakenteen avainelementti on epätasapainoinen Feistelin verkko. Tulolohkot on jaettu neljään rekisteriin, jokaisessa kaksi tavua. Uudella kierroksella kolme viimeistä oikeaa lohkoa yhdistetään ohjauslohkoksi ja lisätään modulo 2 pyöreänäppäimellä, joka on luotu pääavaimesta käyttämällä näppäinaikataulualgoritmia . Tuloksena saadut 48 bittiä jaetaan 8 osaan ja niistä tulee kuuden S-laatikon syöttöparametreja. Jokainen S-box puolestaan ​​muuntaa 6 tulobittiä 2 lähtöbitiksi. S-laatikoiden 16-bittinen tulos lisätään vasemmanpuoleiseen syöttölohkoon modulo 2, ja tuloksesta tulee seuraavan kierroksen syöttölohkon oikeanpuoleisin rekisteri. Nykyisen kierroksen kolme oikeanpuoleista rekisteriä siirretään muuttumattomina yhden paikan vasemmalle. Tämä muodostaa syöttölohkon seuraavalle kierrokselle. [neljä]

S-laatikot ja permutaatiot

Salausprosessin ja pyöreiden avainten epälineaarisuus saadaan aikaan pääasiassa kahdeksalla S-laatikolla, S 1 ...S 8 . Bitit valitaan syötettäväksi annetuista 16-bittisistä rekistereistä a, b ja c. Valintajärjestys määräytyy taulukon 1 mukaan (bitti, jonka asema on 0, on vähiten merkitsevä) [5] :

Avainaikataulu

Jokainen salauksen kierros käyttää salaisen avainparametria, joka modulo 2 vaikuttaa S-boxin tuloihin. Vastaavasti jokaiselle kierrokselle pyydetään 48 bittiä. Muuntaakseen 128-bittisen avaimen 48-bittiseksi sekvenssiksi MacGuffin käyttää iteroitua versiota lohkosalaustoiminnostaan ​​[5] .

Kryptanalysis

Kuten DES, MacGuffin soveltuu differentiaaliseen kryptausanalyysiin, jonka ydin on analyysi todennäköisyyksistä saada tietty ero Feistel-funktion arvoissa tietylle argumenttien erolle. Optimaalisen 4-kierroksen ominaisuuden todennäköisyys on , kun taas 2-kierroksen DES :n todennäköisyys on . Siten 32 MacGuffin-kierrosta ovat vähemmän vakaita kuin 16 DES [6] .

Muistiinpanot

1. ↑ Epätasapainoiset Feistel-verkot ja lohkosalauksen suunnittelu, 1996 , s. 123.
2. ↑ MacGuffinin lohkosalausalgoritmi, 1994 , s. 97.
3. ↑ MacGuffinin lohkosalausalgoritmi, 1994 , s. 98.
4. ↑ MacGuffinin lohkosalausalgoritmi, 1994 , s. 99.
5. ↑ 1 2 MacGuffinin lohkosalausalgoritmi, 1994 , s. 100.
6. ↑ Cryptanalysis of McGuffin, 1995 , s. 354.

Kirjallisuus

• Matt Blaze, Bruce Schneier. MacGuffinin lohkosalausalgoritmi  // Springer - Verlag  . - Springer, Berliini, Heidelberg, 1994. - ISBN 978-3-540-47809-6 . — ISSN 0302-9743 . - doi : 10.1007/3-540-60590-8_8 .

• Vincent Rijmen, Bart Preneel. McGuffinin krypta -analyysi  (englanniksi)  // Springer-Verlag . - Springer, Berliini, Heidelberg, 1995. - ISBN 978-3-540-47809-6 . — ISSN 0302-9743 . - doi : 10.1007/3-540-60590-8_27 .

• Bruce Schneier, John Kelsey. Epätasapainoiset Feistel-verkot ja lohkosalauksen suunnittelu  // Springer -Verlag  . - Springer, Berliini, Heidelberg, 1996. - ISBN 978-3-540-49652-6 . — ISSN 0302-9743 . - doi : 10.1007/3-540-60865-6_49 .