Mosquito

В криптографии, MOSQUITO — это аппартно-ориентированный самосинхронизующийся поточный шифр, разработанный в 2005 году Йоаном Дайменом и Парисом Китсосом. После взлома^{[ссылка 1]} MOUSQUITO, была разработана вторая версия шифра, которая была представлена в проекте eSTREAM, где достигла третьего этапа отбора. В 2008 году вторая версия MOSQUITO — MOUSTIQUE, также была взломана^{[ссылка 2]}.

Общий смысл работы самосинхронизующегося поточного шифра MOSQUITO аналогичен работе самосинхронизующихся поточных шифров, в которых генерация потока ключей создаётся функцией от битов ключа и одного бита шифротекста, что, по сути, аналогично работе CFB с одним блоком перестановки. Особенности же шифра MOSQUITO заключаются в наличии девятистадийного конвейера, дополняющего условную зависимость регистра сдвига (Conditional Complementing Shift Registers — CCSR^{[примечание 1]}) и функциями перехода между стадиями конвейера особого вида.

В шифре MOSQUITO восемь регистров различной длины, назовём регистр CCSR — ${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}0{\mathcal {i}}}}$, первый регистр — ${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}1{\mathcal {i}}}}$, второй — ${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}2{\mathcal {i}}}}$ и так далее до седьмого регистра — ${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}7{\mathcal {i}}}}$. Будем обозначать i-ую позицию регистра j таким образом: ${\displaystyle a_{i}^{{\mathcal {h}}j{\mathcal {i}}}}$. Длины регистров:

CCSR — 128 бит;

${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}1{\mathcal {i}}}}$ — ${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}5{\mathcal {i}}}}$ 53 бита;

${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}6{\mathcal {i}}}}$ — 12 бит;

${\displaystyle a^{{\mathcal {h}}7{\mathcal {i}}}}$ — 3 бита.

Суть работы шифра заключается в вычислении, на каждый такт, битов какого-нибудь из регистров (кроме CCSR) на основе некоторой комбинации битов предыдущего регистра. Регистр CCSR работает как регистр сдвига: элементы регистра сдвигаются, а в нулевую позицию регистра CCSR записывается бит зашифрованного текста (с выхода шифра). Обозначим через ${\displaystyle G_{i}^{j}}$ правило, по которому вычисляется бит в i-ий позиции в регистре j. Тогда:

${\displaystyle G_{4i~mod~53}^{1}=a_{128-i}^{{\mathcal {h}}0{\mathcal {i}}}+a_{18+i}^{{\mathcal {h}}0{\mathcal {i}}}+a_{113-i}^{{\mathcal {h}}0{\mathcal {i}}}(a_{1+i}^{{\mathcal {h}}0{\mathcal {i}}}+1)+1}$, где ${\displaystyle 0\leqslant i<53}$;

${\displaystyle G_{4i~mod~53}^{j}=a_{i}^{{\mathcal {h}}j-1{\mathcal {i}}}+a_{3+i}^{{\mathcal {h}}j-1{\mathcal {i}}}+a_{1+i}^{{\mathcal {h}}j-1{\mathcal {i}}}(a_{2+i}^{{\mathcal {h}}j-1{\mathcal {i}}}+1)+1}$, где ${\displaystyle 0\leqslant i<53}$ и ${\displaystyle 2\leqslant j\leqslant 5}$, если нижний индекс какого-либо элемента из правой части равенства становится больше, чем 53, то этот элемент заменяется на 0;

${\displaystyle G_{i}^{6}=a_{4i}^{{\mathcal {h}}5{\mathcal {i}}}+a_{3+4i}^{{\mathcal {h}}5{\mathcal {i}}}+a_{1+4i}^{{\mathcal {h}}5{\mathcal {i}}}+a_{2+4i}^{{\mathcal {h}}5{\mathcal {i}}}}$, где ${\displaystyle 0\leqslant i<12}$;

${\displaystyle G_{i}^{7}=a_{4i}^{{\mathcal {h}}6{\mathcal {i}}}+a_{3+4i}^{{\mathcal {h}}6{\mathcal {i}}}+a_{1+4i}^{{\mathcal {h}}6{\mathcal {i}}}(a_{2+4i}^{{\mathcal {h}}6{\mathcal {i}}}+1)+1}$, где ${\displaystyle 0\leqslant i<3}$;

и, наконец, бит ключевого потока ${\displaystyle z=a_{0}^{{\mathcal {h}}7{\mathcal {i}}}+a_{1}^{{\mathcal {h}}7{\mathcal {i}}}+a_{2}^{{\mathcal {h}}7{\mathcal {i}}}}$.

Стоит отметить, что вычисление битов регистров выполняются с помощью комбинационной логики, а сдвиг, естественно, с помощью регистровой, а это значит, что для предотвращения неправильной работы конвейера, когда биты с регистра не успевают обработаться комбинационной логикой, надо чтобы функция ${\displaystyle G_{i}^{j}}$, реализующая вычисления, была относительна простой.

• The self-synchronizing stream cipher Mosquito: eSTREAM documentation — спецификация MOSQUITO
• The self-synchronizing stream cipher Moustique — обзор второй версии MOSQUITO — MOUSTIQUE