LOKI97

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LOKI97

Creador	brown
Creado	1997 _
publicado	1998 _
Tamaño de clave	128/192/256 bits
Tamaño de bloque	128 bits
Número de rondas	dieciséis
Tipo de	Red Feistel

LOKI97 es un cifrado de bloque simétrico de 128 bits y 16 vueltas con una clave personalizada de 128-256 bits que se utiliza para cifrar y descifrar mensajes. Desarrollado por Lawrie Brown en colaboración con J.Pieprzyk y J.Seberry. Tiene una estructura de bucle balanceado de red Feistel que usa 16 ciclos y una función f compleja que combina dos capas SP.

Actualmente no se usa mucho debido a su velocidad de encriptación relativamente lenta, requisitos de recursos más altos que otros participantes de AES y algunas vulnerabilidades potenciales.

Al desarrollar LOKI97, se tuvieron en cuenta las características de los algoritmos simétricos existentes actualmente, se tuvieron en cuenta sus vulnerabilidades y ventajas. En particular, en su artículo "Bocetos preliminares para finalizar LOKI", 15 de diciembre de 1997, el autor del algoritmo L. Brown explora Blowfish , CAST , IDEA , TEA , ICE , SAFER y una serie de otros algoritmos. Este artículo examinó las vulnerabilidades del algoritmo original, LOKI91, el predecesor de LOKI97, que tiene una falla en el mecanismo de generación de claves, lo que permitió, en teoría, utilizar el mecanismo de fuerza bruta para el ataque.

El cifrado LOKI97 no está patentado, es de uso gratuito, posicionado por el autor como un reemplazo para DES y otros algoritmos de bloque. Los predecesores son los algoritmos LOKI89 y LOKI91 . Implementado en la biblioteca mcrypt , una serie de programas de cifrado gratuitos, hay un complemento para Total Commander con soporte LOKI97.

Seguridad

LOKI97 fue el primer candidato publicado en la competencia Advanced Encryption Standard, fue analizado y atacado en un tiempo bastante corto. En "Debilidades en LOKI97" [1] (Rijmen & Knudsen, 1999) se reveló que el algoritmo tiene una serie de deficiencias que lo hacen vulnerable al criptoanálisis diferencial y lineal .

Según una investigación realizada dentro de la competencia AES, cambiar un bit de los datos de entrada en una de las rondas con una probabilidad relativamente alta (del orden de ) provocará un cambio de un bit en los datos de salida, lo que hace que el diferencial ataque exitoso al máximo para los intentos. Al mismo tiempo, el desequilibrio de la función F hace que el criptoanálisis lineal sea exitoso con mensajes cifrados conocidos. Al mismo tiempo, en la descripción del algoritmo, el autor estimó que la seguridad de LOKI97 era varios órdenes de magnitud mayor (se suponía que para descifrar era necesario tener al menos textos cifrados). Este análisis de las deficiencias del algoritmo no permitió que el cifrado LOKI97 pasara a la siguiente ronda de la competencia AES. ${\ estilo de visualización 2^{-10}}$ $2^{56}$ $2^{56}$ $2^{70}$

Un cifrado de bloque moderno de 128 bits debería soportar el criptoanálisis diferencial y lineal mejor que LOKI97.

Texto original (inglés)[ mostrarocultar] Un cifrado de bloque contemporáneo con un bloque de 128 bits debería resistir el ataque diferencial y lineal mejor que LOKI97.

Especificación del algoritmo LOKI97 [2]

LOKI97 convierte un bloque de texto sin formato de 128 bits en texto cifrado de 128 bits. El cifrado se produce de la siguiente manera: 128 bits del bloque original [L|R] se dividen en 2 palabras de 64 bits

$L_{\text{0}}=L$

$R_{\text{0}}=R$

Después de eso, estas palabras pasan por 16 rondas de la red Feistel equilibrada de acuerdo con el siguiente algoritmo:

$R_{\text{i}}=L_{\text{i-1}}\oplus f(R_{\text{i-1}}+SK_{\text{3i-2}}),SK_ { \text{3i-1}})$

$L_{\text{i}}=R_{\text{i-1}}+SK_{\text{3i-2}}+SK_{\text{3i}}$

Cada ronda utiliza tanto la operación XOR como la adición (módulo 2:64) de palabras de 64 bits, lo que aumenta la resistencia del algoritmo al cracking. La función F(F,B) proporciona la mezcla máxima de todos los bits de entrada de la función, su descripción se dará a continuación. El proceso de descifrado es similar al algoritmo para obtener un texto cifrado: 16 pasos (de 16 a 1)

$R_{\text{i-1}}=L_{\text{i}}\oplus f(R_{\text{i}}-SK_{\text{3i}}),SK_{\text{ 3i -uno}})$

$L_{\text{i-1}}=R_{\text{i}}-SK_{\text{3i}}-SK_{\text{3i-2}}$

Inicialización de la clave LOKI97

El algoritmo en sí usa una clave de 256 bits, sin embargo, la clave emitida a los usuarios puede ser de 256, 192 y también de 128 bits. En consecuencia, si se proporciona una clave de 256 bits , entonces $[K_{\text{a}}|K_{\text{b}}|K_{\text{c}}|K_{\text{d}}]$

$[K4_{\text{0}}|K3_{\text{0}}|K2_{\text{0}}|K1_{\text{0}}]=[K_{\text{a}} |K_{\text{b}}|K_{\text{c}}|K_{\text{d}}]$

si se proporciona una clave de 192 bits , entonces $[K_{\text{a}}|K_{\text{b}}|K_{\text{c}}]$

$[K4_{\text{0}}|K3_{\text{0}}|K2_{\text{0}}|K1_{\text{0}}]=[K_{\text{a}} |K_{\text{b}}|K_{\text{c}}|f(K_{\text{a}},K_{\text{b}})]$

y si se da una clave de 128 bits , entonces $[K_{\text{a}}|K_{\text{b}}]$

$[K4_{\text{0}}|K3_{\text{0}}|K2_{\text{0}}|K1_{\text{0}}]=[K_{\text{a}} |K_{\text{b}}|f(K_{\text{b}},K_{\text{a}})|f(K_{\text{a}},K_{\text{b}} )]$

Para complicar las claves cortas (128 bits) y simples (por ejemplo, cero), la generación usó la función F, que se usa en el algoritmo a continuación.

Para obtener claves intermedias con la misma eficacia contra los ataques se utiliza la función g, una de cuyas etapas es la adición de una constante, según el autor de la " sección áurea ". La clave recibida en la entrada pasa por 48 iteraciones de las siguientes acciones (i=1.48), creando 48 claves intermedias $SK_{\text{i))$

$SK_{\text{i}}=K1_{\text{i}}=K4_{\text{i-1}}\oplus g_{\text{i}}(K1_{\text{i-1 )),K3_{\text{i-1)),K2_{\text{i-1)))$

$K4_{\text{i}}=K4_{\text{i-1}}$

$K3_{\text{i}}=K3_{\text{i-1}}$

$K2_{\text{i}}=K2_{\text{i-1}}$

,dónde

$g_{\text{i))(K1,K3,K2)=f(K1+K3+(\Delta *i),K2)$

$\Delta =({\sqrt {5}}-1)*2^{\text{63}}=9E3779B97F4A7C15_{\text{16}}$

Al descifrar un mensaje, las claves intermedias se utilizan en orden inverso.

Función f(A,B)

La función se puede describir mediante la siguiente expresión

$f(A,B)=Sb(P(Sa(E(KP(A,B)))),B)$ , donde:

KP(A, B)

Función de reproducción aleatoria de bits. Divide la palabra A de 64 bits de entrada en 2 bits de 32 bits y los 32 bits inferiores de la palabra B y produce un resultado de 64 bits en la salida de acuerdo con la fórmula:

$KP([A_{l}|A_{r}],SK_{r})=\left[((A_{l}\And \sim SK_{r})\mid (A_{r}\And SK_{r}))\mid ((A_{r}\Y \sim SK_{r})\mid (A_{l}\Y SK_{r}))\right]$

Al intercambiar bits con una clave intermedia y parte de los datos de entrada, la función KP mezcla los bits para complicar el proceso de hacer coincidir los datos de entrada y salida provenientes de y hacia las cajas S.

E(A)

Función de extensión. Convierte una palabra de entrada de 64 bits en una palabra de 96 bits de acuerdo con la siguiente ley:

$\left[4-0\mid 63-56\mid 58-48\mid 52-40\mid 42-32\mid 34-24\mid 28-16\mid 18-8\mid 12-0\ Correcto]$ .

La función está construida de tal manera que cada bit en su entrada cae en 2 cajas S.

Sa(A), Sb(A)

2 grupos de cajas S. Construido para tener la máxima no linealidad (de ahí la elección de la función cúbica y la extraña potencia del campo de Galois), tener buena resistencia al criptoanálisis diferencial y también crear un efecto de avalancha al usar la función. Se utilizan bloques de diferentes longitudes S1 - 13 bits, S2 - 11 bits. , y . La entrada a Sa(C) es una palabra de 96 bits a la salida de la función E(B). Los bits altos de la palabra para Sb(C) son los 32 bits altos de la palabra B usados como una de las entradas para toda la función F(A,B), y los bits bajos son el resultado de la acción de la función P(D). Los datos de entrada para las cajas S se invierten para reducir la probabilidad de transformaciones de la forma 0-> 0, 1 -> 1. Las cajas S se calculan usando las siguientes fórmulas $Sa(A)=[S1,S2,S1,S2,S2,S1,S2,S1]$ $Sb(A)=[S2,S2,S1,S1,S2,S2,S1,S1]$

$S1(x)=((x invertida\oplus 1FFF)^{3}~\mathrm {mod} ~2911)\Y FF,en~GF~(2^{13})$

$S2(x)=((x invertida\oplus 7FF)^{3}~\mathrm {mod} ~AA7)\Y FF,en~GF~(2^{11})$

La operación selecciona los 8 bits menos significativos de A. ${\ estilo de visualización A \ y FF}$

P(A)

Reorganizando la salida de la función Sa(A). Los 64 bits se mezclan según el siguiente esquema:

56	48	40	32	24	dieciséis	08	00	57	49	41	33	25	17	09	01
58	cincuenta	42	34	26	Dieciocho	diez	02	59	51	43	35	27	19	once	03
60	52	44	36	28	veinte	12	04	61	53	45	37	29	21	13	05
62	54	46	38	treinta	22	catorce	06	63	55	47	39	31	23	quince	07

La función P es la forma principal de barajar bits. Al construirlo, el objetivo era minimizar la probabilidad de patrones en la distribución de bits de entrada y salida. Como en versiones anteriores del algoritmo, según el autor, se tomó como base el cuadrado latino .

Véase también

Notas

↑ LR Knudsen y V. Rijmen , "Debilidades en LOKI97", Actas de la 2.ª Conferencia de Candidatos de AES, Roma, 22 y 23 de marzo de 1999, págs. 168-174
↑ Laurence Brown, Josef Pieprzyk, Presentación del nuevo cifrado de bloque LOKI97

Enlaces

Página de inicio de LOKI97 (inglés)
El diseño de LOKI97
Debilidad en LOKI97

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