ФЭНДОМ


Blowfish
Создатель:

Брюс Шнайер

Создан:

1993 г.

Опубликован:

1993 г.

Размер ключа:

до 448 бит

Размер блока:

64 бит

Число раундов:

16

Тип:

Сеть Фейстеля

Blowfish (произносится [бло́уфиш]) — криптографический алгоритм, реализующий симметричное шифрование.

Разработан Брюсом Шнайером в 1993 году. Представляет собой сеть Фейстеля. Выполнен на простых и быстрых операциях: XOR, подстановка, сложение. Является не запатентованным и свободно распространяемым.

ИсторияПравить

До появления Blowfish существовавшие алгоритмы были либо запатентованными, либо ненадежными, а некоторые и вовсе держались в секрете(Skipjack).Алгоритм был разработан в 1993 году Брюсом Шнайером в качестве быстрой и свободной альтернативы устаревшему DES и запатентованному IDEA. По заявлению автора, критерии проектирования Blowfish были:

  • скорость(шифрование на 32-битных процессорах происходит за 26 тактов) ;
  • простота(за счет использования простых операций, уменьшающих вероятность ошибки реализации алгоритма);
  • компактность;
  • настраиваемая стойкость.

Описание алгоритма Править

Файл:BlowfishDiagram.png

Параметры Править

  • секретный ключ K (от 32 до 448 бит)
  • 32-битные ключи шифрования P1-P18
  • 32-битные таблицы замен S1-S4:
    S1[0] S1[1] .. S1[255]
    S2[0] S2[1] .. S2[255]
    S3[0] S3[1] .. S3[255]
    S4[0] S4[1] .. S4[255]

Функция F(x) Править

  1. 32-битный блок делится на четыре 8-битных блока(X1,X2,X3,X4), каждый из которых является индексом массива таблицы замен S1-S4
  2. значения S1[X1] и S2[X2] складываются по модулю 2^{32},после «XOR»-ся с S3[X3] и, наконец, складываются с S4[X4] по модулю 2^{32}.
    Результат этих операций — значение F(x).
  3. F(X1,X2,X3,X4)=(((S1[X1]\ +\ S2[X2]) \mod 2^{32}\ \oplus\ S3[X3])\ +\ S4[X4]) \mod 2^{32}

Алгоритм шифрования 64-битного блока с известным массивом P и F(x) Править

  • разделение на 32-битные блоки :L_{0}\ ,\ R_{0}
  • вычисления в i-том раунде:
    R_i\ =\ L_{i-1} \oplus P_i
    L_i\ =\ R_{i-1} \oplus F(R_i)
  • после 16 раунда L_{16}\ ,\ R_{16} меняются местами:
    R_{16}\ \leftleftarrows\ L_{16}\
    \ L_{16}\ \leftleftarrows\ R_{16}
  • и «XOR»-ся ключами P17,P18

Алгоритм Blowfish Править

Разделен на 2 этапа:

  1. Подготовительный — формирование ключей шифрования по секретному ключу.
    • Инициализация массивов P и S при помощи секретного ключа K
      1. Инициализация P1-P18 фиксированной строкой, состоящей из шестнадцатеричных цифр числа пи, следующих после 3, то есть после запятой.
      2. Производится операция XOR над P1 с первыми 32 битами ключа K, над P2 со вторыми 32-битами и так далее.
        Если ключ K короче, то он накладывается циклически.
    • Шифрование ключей и таблиц замен
      1. Алгоритм шифрования 64-битного блока, используя инициализированные ключи P1-P18 и таблицу замен S1-S4 ,шифрует 64 битную строку, состоящую из 0(необязательно из 0, важно чтобы она была фиксированной).Результат записывается в P1,P2.
      2. P1 и P2 шифруются измененными значениями ключей и таблиц замен. Результат записывается в P3 и P4.
      3. Шифрование продолжается до изменения всех ключей и таблицы замен.
  2. Шифрование текста полученными ключами и F(x), с предварительным разбиением на блоки по 64 бита. Если невозможно разбить начальный текст точно на блоки по 64 бита, используются различные режимы шифрования для построения сообщения, состоящего из целого числа блоков. Cуммарная требуемая память 4168 байт: P1-P18:18 переменных по 32 бита; S1-S4: 4x256 переменных по 32 бита.

Выбор начального значения P-массива и таблицы замен Править

Нет ничего особенного в цифрах числа пи. Данный выбор заключается в инициализации последовательности, не связанной с алгоритмом, которая могла бы быть сохранена как часть алгоритма или получена при необходимости(Пи (число)). Как указывает Шнайер :"Подойдет любая строка из случайных битов цифр числа e, RAND-таблицы, или случайные сгенерированные цифры."

Криптостойкость Править

  • слабый S-box(и порождающий его слабый ключ) означает, что существует такие i , j , N={1,2,3,4} : SN[i]==SN[j]

Криптостойкость главным образом зависит от F(x).На это указал Serge Vaudenay, говоря о наличии небольшого класса слабых ключей(генерирующих слабые S-box):вероятность появления слабого S-box равна 2^{-15}. Он также рассмотрел упрощенный вариант Blowfish, с известной функцией F(x) и слабым ключом.Для этого варианта требуется 3*2^{2+7*[(t-2)/2]}\approx2^{3+7*[(t-2)/2]} выбранных открытых текстов (t - число раундов, а символы [ ] означают операцию получения целой части числа). Эта атака может быть использована только для алгоритма с t \le 7. Для t = 7 требуется 2^{24} открытых текстов, причем для варианта с известным F(x) и случайным ключом требуется 2^{48} открытых текстов.Но данная атака не эффективна для Blowfish с 16 раундами.

John Kelsey разработал атаку, которая позволяла взломать 3-итерационный Blowfish. Она опирается на факт, что операции сложения по модулю 2^{32} и XOR не коммутативны.

Невозможно заранее определить является ли ключ слабым. Проводить проверку можно только после генерации ключа.

Криптостойкость можно настраивать за счет изменения количества раундов шифрования (увеличивая длину массива P) и количества используемых S-box. При уменьшении используемых S-box возрастает вероятность появления слабых ключей, но уменьшается используемая память. Адаптируя Blowfish на 64-битной архитектуру, можно увеличить количество и размер S-box( а следовательно и память для массивов P и S ), а также усложнить F(x), причем для алгоритма с такой функцией F(x) невозможны вышеуказанные атаки.

Модификация F(x):на вход подается 64-битный блок который делится на восемь 8-битных блоков(X1-X8). Результат вычисляется по формуле F(X1,..,X8)=(\ (\ (S1[X1]\ \boxplus\ S2[X2])\ \oplus\ (S3[X3]\ \boxplus\ S4[X4])\ )\ \boxplus\ (\ (S5[X5]\ \boxplus\ S6[X6])\ \oplus(S7[X7]\ \boxplus\ S8[X8])\ )\ ), где \boxplus\ \equiv mod 2^{32}</br > На сегодняшний день (ноябрь 2008) не существует атак, выполняемых за разумное время. Успешные атаки возможны только из-за ошибок реализации.

Применения Править

Blowfish зарекомендовал себя, как надежный алгоритм, поэтому реализован во многих программах, где не требуется частая смена ключа и необходима высокая скорость шифрования/расшифрования.

  • хэширование паролей
  • защита электронной почты и файлов
    • GnuPG(безопасное хранение и передача)
  • в линиях связи: связка ElGamal(не запатентован) или RSA (действие патента закончилось в 2000 году) и Blowfish вместо IDEA
  • шифрование виртуальных дисков, полное шифрование разделов жестких дисков,флоппи-дисков или USB флеш-памяти.
  • обеспечение безопасности в протоколах сетевого и транспортного уровня
    • PuTTY(сетевой уровень)
    • SSH(транспортный уровень)
    • OpenVPN(создание зашифрованных каналов)

Сравнение с симметричными криптосистемамиПравить

Скорость шифрования алгоритма во многом зависит от используемой техники и системы команд. На различных архитектурах один алгоритм может значительно опережать по скорости его конкурентов, а на другом ситуация может сравняться или даже измениться прямо в противоположную сторону. Более того, программная реализация значительно зависит от используемого компилятора. Использование ассемблерного кода может повысить скорость шифрования.На скорость шифрования влияет время выполнения операций mov, add, xor, причем время выполнения операций увеличивается при обращении к оперативной памяти (для процессоров серии Pentium примерно в 5 раз). Blowfish показывает более высокие результаты при использовании кэша для хранения всех подключей. В этом случае он опережает алгоритмы DES, IDEA. На отставание IDEA влияет операция умножения по модулю 2^{32}+1. Скорость Twofish может быть близка по значению с Blowfish за счет большего шифруемого блока.

Хотя Blowfish по скорости опережает его аналоги, но при увеличении частоты смены ключа основное время его работы будет уходить на подготовительный этап, что в сотни раз уменьшает его эффективность.

См. также Править

Ссылки Править

de:Blowfish

en:Blowfish (cipher) es:Blowfish fi:Blowfish fr:Blowfish gl:Blowfish it:Blowfish ja:Blowfish nl:Blowfish-encryptiealgoritme pl:Blowfish pt:Blowfish simple:Blowfish (cipher) sv:Blowfish tg:Blowfish th:โบลว์ฟิช tr:Blowfish

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на ФЭНДОМЕ

Случайная вики