KASUMI
Розробники | SAGE |
---|---|
Уперше оприлюднений | 1999 р. |
Раундів | 8 |
Тип | модифікована мережа Фейстеля |
KASUMI (з японської 霞 (хірагана かすみ, romaji kasumi), що означає "туман") - блочний шифр, що використовується в мережах стільникового зв'язку 3GPP. Також позначається A5/3 при використанні в GSM і GEA3 в GPRS.
KASUMI розроблений групою SAGE (Security Algorithms Group of Experts), яка є частиною Європейського Інституту по Стандартизації в області Телекомунікацій (ETSI)[1]. За основу був узятий існуючий алгоритм MISTY1 і оптимізований для використання в стільниковому зв'язку.
Опис
KASUMI використовує 64-бітний розмір блоку і 128-бітний ключ у 8-раундовій схемі Фейстеля. У кожному раунді використовується 128-бітний раундовий ключ, що складається з восьми 16-бітових підключів, отриманих з вихідного ключа фіксованою процедурою генерації підключів.
Схема шифрування
Основний алгоритм
KASUMI розкладається в набір функцій (FL, FO, FI), які використовуються разом з пов'язаними з ними ключами (KL, KO, KI)
Вхідний блок даних I поділяється на дві рівні частини:
Потім для кожного :
де - раундова функція. - раундовий 128-бітний ключ
На виході
Функція раунду
Обчислюється таким чином:
Для раундів 1,3,5,7:
Для раундів 2,4,6,8:
Функція FL
На вхід функції подається 32-бітний блок даних I і 32-бітний ключ 'KL i ', який поділяється на два 16-бітових підключа:
- .
Вхідна рядок I поділяється на дві частини по 16 біт:
- .
Визначимо:
Де - циклічний зсув вліво на 1 біт.
На виході .
Функція FO
На вхід функції подається 32-бітний блок даних і два ключі по 48 біт: .
Вхідний рядок I розділяється на дві частини по 16 біт: .
48-бітові ключі поділяються на три частини кожен:
- і .
Потім для визначимо:
На виході .
Функція FI
На вхід функції подається 16-бітний блок даних 'I і 16-бітний ключ 'KI i, j .
Вхід I поділяється на дві нерівні складові: 9-бітну ліву частину L 0 і 7-бітну праву R 0 :
- .
Точно так же ключ KI i, j, поділяється на 7-бітну компоненту KI i, j, 1 і 9 - бітну компоненту KI i, j, 2 :
- .
Функція використовує два S-блоку: S7 який відображає 7-бітний вхід в 7-бітний вихід, і S9 який відображає 9-бітний вхід в 9-бітний вихід.
Також використовуються ще дві функції:
- Перетворює 7-бітове значення x в 9-бітове значення додаванням двох нулів в старші біти.
- Перетворює 9-бітове значення x в 7-бітове викреслюванням з нього двох старших бітів.
Функція реалізується наступним набором операцій:
Функція повертає значення .
Отримання раундових ключів
Кожен раунд KASUMI отримує ключі із загального ключа K наступним чином:
- 128-бітний ключ K поділяється на 8:
- Обчислюється другий масив 'K j ':
де 'C j ' визначаються за таблицею:
C1 0x0123 С2 0x4567 С3 0x89AB С4 0xCDEF С5 0xFEDC С6 0xBA98 С7 0x7654 С8 0x3210
- Ключі для кожного раунду обчислюються за наступною таблицею:
Ключ 1 2 3 4 5 6 7 8 K1<<<1 K2<<<1 K3<<<1 K4<<<1 K5<<<1 K6<<<1 K7<<<1 K8<<<1 K3' K4' K5' K6' K7' K8' K1' K2' K2<<<5 K3<<<5 K4<<<5 K5<<<5 K6<<<5 K7<<<5 K8<<<5 K1<<<5 K6<<<8 K7<<<8 K8<<<8 K1<<<8 K2<<<8 K3<<<8 K4<<<8 K5<<<8 K7<<<13 K8<<<13 K1<<<13 K2<<<13 K3<<<13 K4<<<13 K5<<<13 K6<<<13 K5' K6' K7' K8' K1' K2' K3' K4' K4' K5' K6' K7' K8' K1' K2' K3' K8' K1' K2' K3' K4' K5' K6' K7'
де X <<< n
- циклічний зсув на n біт вліво.
Криптоаналіз
У 2001 році була представлена атака методом неможливих диференціалів. Автор - Ульріх Кен (2001).[2]
У 2003 році Елад Баркан, Елі Біхамом і Натан Келлер продемонстрували атаку з посередником на протокол GSM, що дозволяє обійти шифр A5/3 і таким чином зламати протокол. Однак, цей підхід не зламує шифр A5/3 безпосередньо. [3] Повна версія була опублікована пізніше, в 2006. [4]
У 2005 році Елі Біхамом, Орр Дункельман і Натан Келлер опублікували атаку на KASUMI методом бумеранга, яка зламує шифр швидше, ніж повний перебір. Для атаки потрібно обраних відкритих текстів, кожен з яких був зашифрований одним з 4 пов'язаних ключів, і має складність за часом, еквівалентну шифрування KASUMI. Ця атака показує небезпечність шифрування KASUMI в 3G мережах.
Примітки
- ↑ Архівована копія (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 11 квітня 2012. Процитовано 24 червня 2012.
{{cite web}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання) - ↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 11 жовтня 2013. Процитовано 24 червня 2012.
{{cite web}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання) - ↑ Архівована копія (PDF). Архів (PDF) оригіналу за 16 грудня 2005. Процитовано 16 грудня 2005.
{{cite web}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання) - ↑ Архівована копія (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 11 квітня 2012. Процитовано 24 червня 2012.
{{cite web}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
- п
- о
- р