Три рыбы

В этой статье слишком много ссылок на первоисточники . Пожалуйста, улучшите это, добавив вторичные или третичные источники . ( Ноябрь 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Три рыбы

Общий
Дизайнеров	Брюс Шнайер , Нильс Фергюсон , Стефан Лакс , Дуг Уайтинг, Михир Белларе , Тадаёши Коно, Джон Каллас , Джесси Уокер
Впервые опубликовано	2008 г.
Относится к	Blowfish , Twofish
Деталь шифра
Ключевые размеры	256, 512 или 1024 бит (размер ключа равен размеру блока)
Размеры блоков	256, 512 или 1024 бит
Раундов	72 (80 для размера блока 1024 бит)
Скорость	6.1 cpb на Core 2 . [1]

Threefish - это настраиваемый блочный шифр с симметричным ключом, разработанный как часть хэш-функции Skein , вход в конкурс хеш-функций NIST . Threefish не использует S-блоки или другие таблицы, чтобы избежать атак на время кэширования ; ^[1] его нелинейность возникает из-за чередования сложений с исключающим ИЛИ . В этом отношении он похож на Salsa20 , TEA и кандидатов на SHA-3 CubeHash и BLAKE .

Threefish и хэш-функция Skein были разработаны Брюсом Шнайером , Нильсом Фергюсоном , Стефаном Люксом , Дугом Уайтингом, Михиром Белларе , Тадаёши Коно, Джоном Калласом и Джесси Уокером.

Описание шифра [ править ]

Threefish работает со словами из 64 бит ( целые числа без знака Little endian ). - количество слов открытого текста, а также ключевых слов. Твик состоит из двух слов. Все сложения и вычитания определяются по модулю .${\ displaystyle N_ {w} \ in \ {4,8,16 \}}$${\ displaystyle 2 ^ {64}}$

Ключевой график [ править ]

Threefish использует разные раунды ( : количество раундов). Для вычисления этих ключей к исходным ключевым словам добавляется дополнительное ключевое слово . К словам настройки также добавляется дополнительное слово настройки .${\ displaystyle {\ frac {N_ {r}} {4}} + 1}$${\ displaystyle N_ {r}}$${\ displaystyle k_ {N_ {w}}}$${\ displaystyle k_ {0}, k_ {1}, \ dots, k_ {N_ {w} -1}}$${\ displaystyle t_ {2}}$${\ displaystyle t_ {0}, t_ {1}}$

${\ displaystyle k_ {N_ {w}} = C_ {240} \ oplus k_ {0} \ oplus k_ {1} \ oplus \ dots \ oplus k_ {N_ {w} -1}; \ quad C_ {240} = {\ text {0x1BD11BDAA9FC1A22}}}$

${\ displaystyle t_ {2} = t_ {0} \ oplus t_ {1}}$

Назначение кажущейся произвольной константы - предотвратить некоторые атаки, использующие взаимосвязь между ключевыми словами и другими ключевыми словами.${\ displaystyle C_ {240}}$${\ displaystyle k_ {N_ {w}}}$

Круглые ключевые слова теперь определены следующим образом:${\ displaystyle k_ {s, i}}$

${\displaystyle k_{s,i}={\begin{cases}k_{(s+i){\bmod {(}}N_{w}+1)}&i=0,\dots ,N_{w}-4\\k_{(s+i){\bmod {(}}N_{w}+1)}+t_{s{\bmod {3}}}&i=N_{w}-3\\k_{(s+i){\bmod {(}}N_{w}+1)}+t_{(s+1){\bmod {3}}}&i=N_{w}-2\\k_{(s+i){\bmod {(}}N_{w}+1)}+s&i=N_{w}-1\end{cases}}}$

Здесь и - номер раунда, в котором используется ключ раунда.${\displaystyle s=0,1,\dots ,N_{r}/4}$${\displaystyle 4s}$

Функция смешивания [ править ]

Функция смешивания берет кортеж слов и возвращает другой кортеж слов . Функция определяется так:${\displaystyle (x_{0},x_{1})}$${\displaystyle (y_{0},y_{1})}$

${\displaystyle y_{0}=x_{0}+x_{1}\mod 2^{64}}$

${\displaystyle y_{1}=(x_{1}\lll R_{(d{\bmod {8}}),j})\oplus y_{0}}$

${\displaystyle R_{d,j}}$представляет собой фиксированный набор констант вращения, выбранных для достижения быстрого распространения .

Переставить [ править ]

Шаг перестановки меняет местами слова в соответствии с постоянным шаблоном. Перестановка битового уровня не достигается на этом этапе, но в этом нет необходимости, поскольку функции MIX обеспечивают перестановки битового уровня в форме побитовых вращений. ^{[ необходима цитата ]} Шаг перестановки и константы вращения в функциях MIX выбраны таким образом, чтобы общий эффект был полным распространением всех битов в блоке данных. ^{[ необходима цитата ]}

Поскольку эта перестановка фиксирована и не зависит от ключа, время, необходимое для ее вычисления, не дает информации о ключе или открытом тексте. Это важно, потому что на большинстве современных микропроцессоров оптимизация производительности может сделать время, затрачиваемое на вычисление операции с массивом, зависеть от того, где данные хранятся в памяти. В шифрах, где поиск в массиве зависит либо от ключа, либо от открытого текста (как в случае шага подстановки в AES), он может сделать шифр уязвимым для атак по времени , исследуя время, необходимое для шифрования. Таким образом, перестановка преднамеренно разработана таким образом, чтобы гарантировать, что она должна выполняться одинаково независимо от используемого ключа или зашифрованных данных. ^{[ необходима цитата ]}

Полный раунд Threefish [ править ]

• если к слову добавлен ключ раунда${\displaystyle d\;{\bmod {\;}}4=0}$${\displaystyle k_{d/4,i}}$${\displaystyle i}$
• функция смешивания применяется к последовательным словам, ширина поворота зависит от номера слова${\displaystyle d}$
• слова переставляются с использованием перестановки, не зависящей от круглого числа

Threefish256 и Threefish512 применяют этот раунд 72 раза ( ). Threefish1024 применяет его 80 раз ( ).${\displaystyle d=0,1,\dots ,71}$${\displaystyle d=0,1,\dots ,79}$

Заключительные операции [ править ]

После применения всех раундов к словам добавляется последний раундовый ключ, и слова преобразуются обратно в строку байтов.

Безопасность [ править ]

В октябре 2010 года была опубликована атака, сочетающая ротационный криптоанализ с атакой отскока . Атака устанавливает распознающий ключ против 53 из 72 раундов в Threefish-256 и 57 из 72 раундов в Threefish-512. Это также влияет на хеш-функцию Skein . ^[2] Это продолжение более ранней атаки, опубликованной в феврале, которая прерывает 39 и 42 раунда соответственно. ^[3] В ответ на эту атаку команда Skein изменила константы вращения, используемые в Threefish, и, таким образом, ключевые константы расписания для раунда 3 конкурса хэш-функций NIST. ^[1]

В 2009 году была опубликована связанная с этим ключевая атака бумерангом на сокращенную версию Threefish. Для версии с 32 раундами сложность времени и сложность памяти ; для версии с 33 раундами временная сложность связана с незначительным использованием памяти. Атаки также работают против измененной версии Threefish: для 32-раундовой версии временная сложность равна, а сложность памяти равна ; для версии с 33 раундами временная сложность связана с незначительным использованием памяти. ^[4]${\displaystyle 2^{226}}$${\displaystyle 2^{12}}$${\displaystyle 2^{352.17}}$${\displaystyle 2^{222}}$${\displaystyle 2^{12}}$${\displaystyle 2^{355.5}}$

См. Также [ править ]

• Twofish
• Blowfish (шифр)

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• "Семейство функций Skein Hash" Домашняя страница семейства функций Skein Hash.