Previous: 6.4.7 IDEA - международный алгоритм шифрования данных    UP: 6.4 Системы шифрования     Next: 6.4.9 Аутентификация в Интернет

6.4.8 Алгоритм шифрования SAFER

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

Алгоритм шифрования SAFER (Secure And Fast Encryption Routine; http://fn2.freenet.edmonton.ab.ca/~jsavard/co0403.html) не использует разбивку исходного текста на блоки (как это делается в DES или IDEA). Здесь исходный текст пропускается через S-матрицы, которые заменяются на обратные версии при дешифровании. В SAFER используется 8 циклов. Первый шаг цикла заключается в использовании первого субключа для преобразования 8 байт исходного текста. То, как используется субключ, зависит от номера байта в группе. Так для 1-го, 4-го, 5-го и 8-го для этого служит операция XOR, а для 2-го, 3-го, 6-го и 7-го байтов применяется операция сложения.

Затем при обработке текста в S-матрице байты, для которых было применено исключающее ИЛИ, поступают на обычную матрицу, для остальных применяется инвертированная. s-матрицы представляют собой таблицы байтов, которые получаются по формуле 45^N mod 257, где N -номер кода в таблице (после чего выделяются 8 младших разрядов).

1 45 226 147 190 69 21 174
120 3 135 164 184 56 207 63
8 103 9 148 235 38 168 107
189 24 52 27 187 191 114 247

64 53 72 156 81 47 59 85
227 192 159 216 211 243 141 177
255 167 62 220 134 119 215 166
17 251 244 186 146 145 100 131

241 51 239 218 44 181 178 43
136 209 153 203 140 132 29 20
129 151 113 202 95 163 139 87
60 130 196 82 92 28 232 160

4 180 133 74 246 19 84 182
223 12 26 142 222 224 57 252
32 155 36 78 169 152 158 171
242 96 208 108 234 250 199 217

0 212 31 110 67 188 236 83
137 254 122 93 73 201 50 194
249 154 248 109 22 219 89 150
68 233 205 230 70 66 143 10

193 204 185 101 176 210 198 172
30 65 98 41 46 14 116 80
2 90 195 37 123 138 42 91
240 6 13 71 111 112 157 126

16 206 18 39 213 76 79 214
121 48 104 54 117 125 228 237
128 106 144 55 162 94 118 170
197 127 61 175 165 229 25 97

253 77 124 183 11 238 173 75
34 245 231 115 35 33 200 5
225 102 221 179 88 105 99 86
15 161 49 149 23 7 58 40

Обратная матрица при этом имеет вид.

128 0 176 9 96 239 185 253
16 18 159 228 105 186 173 248
192 56 194 101 79 6 148 252
25 222 106 27 93 78 168 130

112 237 232 236 114 179 21 195
255 171 182 71 68 1 172 37
201 250 142 65 26 33 203 211
13 110 254 38 88 218 50 15

32 169 157 132 152 5 156 187
34 140 99 231 197 225 115 198
175 36 91 135 102 39 247 87
244 150 177 183 92 139 213 84

121 223 170 246 62 163 241 17
202 245 209 23 123 147 131 188
189 82 30 235 174 204 214 53
8 200 138 180 226 205 191 217

208 80 89 63 77 98 52 10
72 136 181 86 76 46 107 158
210 61 60 3 19 251 151 81
117 74 145 113 35 190 118 42

95 249 212 85 11 220 55 49
22 116 215 119 167 230 7 219
164 47 70 243 97 69 103 227
12 162 59 28 133 24 4 29

41 160 143 178 90 216 166 126
238 141 83 75 161 154 193 14
122 73 165 44 129 196 199 54
43 127 67 149 51 242 108 104
109 240 2 40 206 221 155 234
94 153 124 20 134 207 229 66
184 64 120 45 58 233 100 31
146 144 125 57 111 224 137 48

После обработки с помощью S-матрицы используется второй субключ, который воздействует на блок преобразуемых данных. В этом случае используется другая последовательность операций: ADD, XOR, XOR, ADD, ADD, XOR, XOR, ADD (сравните с порядком операций, указанным в первом абзаце главы). Далее байты группируются: второй байт заменяется суммой первого байта и второго, первый - суммой нового значения второго байта и первого, четвертый - суммой третьего и четвертого, третий - суммой нового значения четвертого и третьего и т.д. вплоть до 8 байта включительно (см. рис. 6.4.8.1). При суммировании в результате операции учитываются только младшие 8 бит. По завершении этой процедуры байты выкладываются в следующем порядке (цифры означают старое положений байтов):

1. 3 5 7 2 4 6 8

Рис. 6.4.8.1. Блок-схема реализации цикла алгоритма SAFER

После этого процедуры группирования и суммирования и перемешивания байтов повторяются.

Дешифровка в рамках алгоритма SAFER реализуется для каждой из процедур (путем замены их на обратные), примененной при шифровании независимо.

В качестве первого 64-битного субключа используется основной ключ шифрования. Для генерации последующих ключей используется циклический сдвиг влево на 3 бита. Полученные результаты объединяются с определенной константой (специфичной для каждого цикла) с помощью операции исключающее ИЛИ (XOR). Для первого субключа эта константа равна нулю. Далее используются константы, приведенные ниже:

16733B1E8E70BD86
477E2456F1778846
B1BAA3B7100AC537
C95A28AC64A5ECAB
C66795580DF89AF6
66DC053DD38AC3D8
6AE9364943BFEBD4
9B68A0655D57921F
715CBB22C1BE7BBC
63945F2A61B83432
FDFB1740E6511D41
8F29DD0480DEE731
7F01A2F739DA6F23
FE3AD01CD1303E12
CD0FE0A8AF82592C
7DADB2EFC287CE75
1302904F2E723385
8DCFA981E2C4272F
7A9F52E115382BFC
42C708E409555E8C