MacGuffin (шифр)
| MacGuffin | |
|---|---|
 | |
| Создатель | Брюс Шнайер, Мэтт Блэйз |
| Создан | 1994 год |
| Опубликован | 1994.12.14 |
| Размер ключа | 128 бит |
| Размер блока | 64 бит |
| Число раундов | 32 |
| Тип | Сеть Фейстеля |
В криптографии, MacGuffin — симметричный блочный шифр, построенный на основе сети Фейстеля.
Алгоритм придуман Брюсом Шнайером и Мэттом Блэйзом[англ.] в 1994 году в рамках Fast Software Encryption[англ.]. И в том же году Винсент Рэймен и Барт Пренель показали его уязвимость для дифференциального криптоанализа, также имеющуюся у похожего шифра DES. Предназначался для исследования такой структуры шифров, как несбалансированная сеть Фейстеля[1].
Введение
Традиционно, шифры, использующие сеть Фейстеля, делят входной блок на равные части — левую (целевой блок) и правую (управляющий блок). При каждом раунде блоки меняются местами. MacGuffin базируется на структуре, в которой целевой блок меньшей длины, чем управляющий. Шифр оперирует входными блоками длиной 64 бита, где целевая часть длиной 16 бит, а управляющая 48. Используется 128 битный ключ. Однако, количество раундов и размер ключа могут варьироваться[2].
Архитектура
Большая часть дизайна заимствована у DES. Входной не зашифрованный текст разделён на 4 16 битных слова. S-блоки заимствованы у DES. Их используется 8, каждый возвращает результат из 4 битов, принимая 6 битов на входе. Но учитываются только 2 бита (суммарный результат должен быть 16 бит). Выход S-блока не становится на позиции битов, использующихся для входа самого же блока, в течение следующих 4 раундов. Шифр предназначен для реализации в оборудовании или программном обеспечении. Перестановки выбраны так, чтобы минимизировать количество операций сдвига и маски.[3]
Описание алгоритма
Ключевым элементом в структуре шифра является несбалансированная сеть Фейстеля. Входные блоки поделены на четыре регистра, по два байта каждый. В новом раунде три последних правых блока объединяются в контрольный блок и складываются по модулю 2 с раундовым ключом, созданным из основного при помощи алгоритма ключевого расписания[англ.]. Полученные 48 бит разбиваются на 8 частей и становятся входными параметрами шести S-блоков. В свою очередь, каждый S-блок преобразует 6 входных битов в 2 выходных. 16-битный результат S-блоков складывается по модулю 2 с крайним слева входным блоком, и результат становится крайним справа регистром входного блока следующего раунда. Три крайних справа регистра текущего раунда смещаются без изменений на одну позицию влево. Таким образом формируется входной блок для следующего раунда.[4]
S-блоки и перестановки
Нелинейность процесса шифрования и раундовых ключей обеспечивается преимущественно восемью S-блоками, S1…S8. На вход выбираются биты из поданных 16-битных регистров a, b и c. Порядок выбора определяется таблицей 1 (бит с позицией 0 наименее значащий)[5]:
| S-блоки | входные биты | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| S1 | a2 | a5 | b6 | b9 | c11 | c13 |
| S2 | a1 | a4 | b7 | b10 | c8 | c14 |
| S3 | a3 | a6 | b8 | b13 | c0 | c15 |
| S4 | a12 | a14 | b1 | b2 | c4 | c10 |
| S5 | a0 | a10 | b3 | b14 | c6 | c12 |
| S6 | a7 | a8 | b12 | b15 | c1 | c5 |
| S7 | a9 | a15 | b5 | b11 | c2 | c7 |
| S8 | a11 | a13 | b0 | b4 | c3 | c9 |
Ключевое расписание
В каждом раунде шифра используется секретный ключевой параметр, который сложением по модулю 2 влияет на входы S-блоков. Соответственно, при каждом раунде запрашивается 48 бит. Для конвертации 128 бит ключа в последовательность из 48 бит, MacGuffin использует итерированную версию своей функции шифрования блоков[5].
Криптоанализ
Как и DES, MacGuffin поддаётся дифференциальному криптоанализу, суть которого в анализе вероятностей получения определённой разности значений функции Фейстеля при заданной разности аргументов. Оптимальная 4-раундовая характеристика имеет вероятность , в то время, как 2-раундовая DES . Таким образом, 32 раунда MacGuffin менее устойчивы, чем 16 DES[6].
Примечания
- ↑ Unbalanced Feistel networks and block cipher design, 1996, p. 123.
- ↑ The MacGuffin block cipher algorithm, 1994, p. 97.
- ↑ The MacGuffin block cipher algorithm, 1994, p. 98.
- ↑ The MacGuffin block cipher algorithm, 1994, p. 99.
- ↑ 1 2 The MacGuffin block cipher algorithm, 1994, p. 100.
- ↑ Cryptanalysis of McGuffin, 1995, p. 354.
Литература
- Matt Blaze, Bruce Schneier. The MacGuffin block cipher algorithm (англ.) // Springer-Verlag. — Springer, Berlin, Heidelberg, 1994. — ISBN 978-3-540-47809-6. — ISSN 0302-9743. — doi:10.1007/3-540-60590-8_8.
- Vincent Rijmen, Bart Preneel. Cryptanalysis of McGuffin (англ.) // Springer-Verlag. — Springer, Berlin, Heidelberg, 1995. — ISBN 978-3-540-47809-6. — ISSN 0302-9743. — doi:10.1007/3-540-60590-8_27.
- Bruce Schneier, John Kelsey. Unbalanced Feistel networks and block cipher design (англ.) // Springer-Verlag. — Springer, Berlin, Heidelberg, 1996. — ISBN 978-3-540-49652-6. — ISSN 0302-9743. — doi:10.1007/3-540-60865-6_49.
