Panama[1] — криптографический примитив, который может быть использован либо в виде криптографической хеш-функции, либо как потоковый шифр. Был разработан в 1998 году Йоаном Дайменом и Крейгом Клепом для повышения эффективности в программном обеспечении для 32-битных архитектур. Является одним из прародителей алгоритма хеширования «Keccak», ставшим победителем конкурса криптографических примитивов от Национального института стандартов и технологий США[2]. Во многом основывается на StepRightUp потоковом хеш-модуле.[3]
По утверждениям разработчиков, «Panama» на момент разработки имела высокий уровень безопасности, однако это достигалось ценой огромной вычислительной нагрузки. Поэтому, как выяснилось, «Panama» как хеш-функция оказалась менее подходящей для хеширования сообщений, нежели её соперники. Если говорить о «Panama» как о потоковом шифре, то отличительной особенностью его применения оказалось долгая процедура инициализации. Поэтому, применяя его в задачах, требующих высоких скоростей, необходимо предоставить все условия, которые будут направлены на уменьшение количества разсинхронизаций.[4]
Предполагалось, что «Panama» будет применяться в шифровании или дешифровании видео для доступа к некоторым приложениям, в частности, «pay-TV».[5] Логика разработчиков заключалась в том, что приставки и цифровые телевизоры будут применять высокоскоростные процессоры, и «Panama» при дешифровании не будет слишком сильно загружать эти процессоры.
«Panama» основана на машине с конечными состояниями, состоящей из двух больших блоков: 544 бита состояний и 8192-битовый буфер, работающий по принципу регистра сдвига с обратной связью. Обратная связь обеспечивает то, что входные биты после входа проходят через несколько итераций, что, в свою очередь, обеспечивает побитовую диффузию. Надо сказать, что подобный буфер применяется в функции сжатия SHA.[6] Объектом работы «Panama» является 32-битовое слово и состояние состоит из 17 таких слов, в то время как буфер имеет 32 ячейки, в каждой из которых лежит по 8 таких слов.[7]
«Panama» может обновлять буфер и состояния, выполняя итерации. И для итерационной функции реализовано три режима: «Reset», «Push» и «Pull». В режиме «Push» машина получает некоторые входные данные, но ничего не выдает на выход. В режиме «Pull», наоборот, формируются выходные данные, но ничего не принимается на вход. Также «пустая Pull-итерация» означает, что выходные данные при этой итерации удаляются. При режиме «Reset» состояние и буфер сбрасываются в ноль.[8]
Изменение состояния характеризуется высокой диффузией и распределенной нелинейностью.[9] Это означает, что для того, чтобы достичь хорошего рассеивания, достаточно небольшого числа итераций. Это осуществляется при помощи 4 блоков, каждый из которых решает свою собственную задачу.