Международный алгоритм шифрования данных

Международный алгоритм шифрования данных (IDEA)
Проход (или раунд ) шифрования IDEA
Общий
Дизайнеры	Джеймс Мэсси , Сюэцзя Лай
Первая публикация	1991 г.
Приходящий из	ПЭС
Преемники	MMB , MESH , Акеларре , IDEA NXT (FOX)
Подробности
Размер ключа	128 бит
Размер блока	64 бит
Структура	Сеть замещения и перестановки
Количество проходов	8,5
Улучшенный криптоанализ
Самая известная атака ( 2007 г.) была проведена с помощью дифференциального криптоанализа , который взломал урезанную версию IDEA всего за 6 циклов шифрования (стандартный алгоритм имеет 8,5), но потребовал 2 ⁶⁴ - 2 ⁵² открытого текста.

Международный алгоритм шифрования данных ( IDEA ) представляет собой блочный криптографический алгоритм, разработанный Сюэцзя Лаем и Джеймсом Мэсси из Федерального технологического института Цюриха и впервые опубликованный в 1991 году . Алгоритм должен был стать заменой DES .

Первоначально он родился в 1990 году как PES ( Proposed Encryption Standard ): позже он был улучшен и представлен в 1991 году как Improved PES . В 1992 году название было изменено на нынешнее IDEA.

Алгоритм, рожденный в результате исследовательского контракта с Hasler Foundation (позже приобретенный Ascom-Tech AG), был запатентован в разных странах, но оставался свободно используемым в некоммерческом программном обеспечении; название «IDEA» также было запатентовано. Срок действия последних патентов истек в 2012 году, и теперь IDEA можно использовать бесплатно.

Алгоритм IDEA рекомендован различными органами по стандартизации, такими как ISO , ITU и Swiss Telebanking Security Standard, за его высокую надежность: он до сих пор остается неприкосновенным. Это также алгоритм, используемый программным обеспечением безопасности PGP .

Описание алгоритма

IDEA — это алгоритм симметричного блочного шифрования , поэтому для шифрования и дешифрования требуется один ключ. Он работает с 64-битными блоками данных, используя 128-битный ключ, выполняя серию из 8 идентичных шагов (определяемых в английском раунде ) , во время которых выполняются следующие операции, все с 16-битными числами (см. рисунок, вставленный в описательную таблицу ). алгоритма):

XOR (исключающее ИЛИ), обозначенное синим ⊕;
дополнительный модуль 2 ¹⁶ , отмечен зеленым цветом;
умножение по модулю 2 ¹⁶ +1 (где полностью цифровое число 0 интерпретируется как 2 ¹⁶ ), обозначенное красным ⊙.

Вращение ключа

На каждом шаге ключ разбивается на блоки по 16 бит каждый, называемые подключами и обозначаемые на рисунке буквами К1...К6. Из них используются только первые 6: это означает, что при каждом проходе используются только 96 из 128 бит ключа. После каждого прохода (включая последний перед окончательным проходом) ключ поворачивается на 25 бит влево и берутся первые 6 блоков по 16 бит в каждом ключе.

Сеть перестановок и замен

Каждый проход использует 6 подключей и 64-битный блок данных, разделенный на 4 подблока по 16 бит каждый. На каждом шаге 4 подблока умножаются и складываются по модулю 2 ¹⁶ с 4 подключами, после чего 4 блока, полученные в результате этих вычислений, объединяются два на два с помощью операции XOR для получения 2 блоков по 16 бит. Последние умножаются/добавляются по модулю 2 ¹⁶ с оставшимися 2 подключами, которые еще не используются на шаге. 2 последних подблока объединяются с помощью XOR с 4 подблоками предыдущей операции, чтобы иметь на выходе 4 подблока по 16 бит каждый. В конце 8 из этих шагов выполняется полушаг, называемый «финальное преобразование», в котором последние 4 подблока объединяются с первыми 4 подключами путем умножения и сложения по модулю 2 ¹⁶ операций .

Безопасность

Алгоритм является одним из самых устойчивых и на сегодняшний день он, похоже, не был нарушен: разработчики IDEA сделали его таким, чтобы он был практически невосприимчив к атакам, проводимым с помощью дифференциального криптоанализа , но также оказался очень устойчивым к атакам, проводимым с помощью линейного криптоанализа. криптоанализа настолько, что на сегодняшний день лучшая атака указывает на то, что только 6 из 8,5 шагов алгоритма могут быть нарушены. Подсчитано, что для атак грубой силы нарушение 128-битного ключа занимает в лучшем случае2 × 10 ¹⁵ лет на успех.

Выдача патентов

Алгоритм (и название IDEA) запатентован в Австрии , Франции , Германии , Италии , Нидерландах , Испании , Швеции , Швейцарии , Великобритании , Соединенных Штатах Америки и Японии : по этой причине его распространение ограничено, несмотря на то, что он является одним из лучшие и самые безопасные алгоритмы в обращении, несмотря на то, что им разрешено использовать их в некоммерческих приложениях.

ИДЕЯ NXT

Компания, владеющая правами, MediaCrypt, опубликовала в 2005 году преемника IDEA под названием IDEA NXT (ранее известного как FOX ): в этой улучшенной версии ключ может иметь любую длину до 256 бит, блоки данных могут иметь длину до 128 бит. бит и структура основана на схеме Lai-Massey .

Внешние ссылки

Справочная и производная реализация на embeddedsw.net .