Mosquito

В криптографии, MOSQUITO — это аппартно-ориентированный самосинхронизующийся поточный шифр, разработанный в 2005 году Жуаном Деменом и Парисом Китсосом. После взлома^{[ссылка 1]} MOUSQUITO, была разработана вторая версия шифра, которая была представлена в проекте eSTREAM, где достигла третьего этапа отбора. В 2008 году вторая версия MOSQUITO — MOUSTIQUE, также была взломана^{[ссылка 2]}.

Обзор работы MOSQUITO

Общий смысл работы самосинхронизующегося поточного шифра MOSQUITO аналогичен работе самосинхронизующихся поточных шифров, в которых генерация потока ключей создаётся функцией от битов ключа и одного бита шифротекста, что, по сути, аналогично работе CFB с одним блоком перестановки. Особенности же самосинхронизующегося поточного шифра MOSQUITO заключаются в наличии девятистадийного конвейера, дополняющего условную зависимость регистра сдвига (Conditional Complementing Shift Registers — CCSR^{[примечание 1]}) и функциями перехода между стадиями конвейра особого вида.

Спецификация

В шифре MOSQUITO восемь регистров, различной длины, назовем регистр CCSR — $a^{\mathcal h 0 \mathcal i}$, первый регистр — $a^{\mathcal h 1 \mathcal i}$, второй — $a^{\mathcal h 2 \mathcal i}$ и так далее до седьмого регистра — $a^{\mathcal h 7 \mathcal i}$. Будем обозначоть i-ую позицию регистра j таким образом: $a^{\mathcal h j \mathcal i}_{i}$. Длины регистров:

CCSR — 128 бит;

$a^{\mathcal h 1 \mathcal i}$ — $a^{\mathcal h 5 \mathcal i}$ 53 бита;

$a^{\mathcal h 6 \mathcal i}$ — 12 бит;

$a^{\mathcal h 7 \mathcal i}$ — 3 бита.

Суть работы шифра заключается в вычислении, на каждый такт, битов какого-нибудь из регистров (кроме CCSR) на основе некоторой комбинации битов предыдущего регистра. Регистр CCSR работает как регистр сдвига: элементы регистра сдвагаются, а в нулевую позицию регистра CCSR записывается бит зашифрованного текста (с выхода шифра). Обозначим через $G^{j}_{i}$ правило, по которому вычисляется бит в i-ий позиции в регистре j. Тогда:

$G^{1}_{4i~mod~53} = a^{\mathcal h 0 \mathcal i}_{128 - i} + a^{\mathcal h 0 \mathcal i}_{18 + i} + a^{\mathcal h 0 \mathcal i}_{113 - i}(a^{\mathcal h 0 \mathcal i}_{1 + i} + 1) + 1$, где $0\leqslant i < 53$;

$G^{j}_{4i~mod~53} = a^{\mathcal h j-1 \mathcal i}_{i} + a^{\mathcal h j-1 \mathcal i}_{3 + i} + a^{\mathcal h j-1 \mathcal i}_{1 + i}(a^{\mathcal h j-1 \mathcal i}_{2 + i} + 1) + 1$, где $0\leqslant i < 53$ и $2\leqslant j \leqslant 5$, если нижний индекс какого-либо элемента из правой части равенства становится больше, чем 53, то этот элемент заменяется на 0;

$G^{6}_{i} = a^{\mathcal h 5 \mathcal i}_{4i} + a^{\mathcal h 5 \mathcal i}_{3 + 4i} + a^{\mathcal h 5 \mathcal i}_{1 + 4i} + a^{\mathcal h 5 \mathcal i}_{2 + 4i}$, где $0\leqslant i < 12$;

$G^{7}_{i} = a^{\mathcal h 6 \mathcal i}_{4i} + a^{\mathcal h 6 \mathcal i}_{3 + 4i} + a^{\mathcal h 6 \mathcal i}_{1 + 4i}(a^{\mathcal h 6 \mathcal i}_{2 + 4i} + 1) + 1$, где $0\leqslant i < 3$;

и, наконец, бит ключевого потока $z = a^{\mathcal h 7 \mathcal i}_{0} + a^{\mathcal h 7 \mathcal i}_{1} + a^{\mathcal h 7 \mathcal i}_{2}$.

Стоит отметить, что вычисление битов регистров выполняются с помощью комбинационной логики, а сдвиг, естественно, с помощью регистровой, а это значит, что для предотвращения неправильной работы конвейера, когда биты с регистра не успевают обработаться комбинационной логикой, надо чтобы функция $G^{j}_{i}$, реализующая вычисления, была относительна простой.

Примечания

1. ↑ смысл такого названия становится понятен из спецификации на шифр MOSQUITO, п 3.3, где рассматривается изменение регистра CCSR с точки зрения теории конечных автоматов, в этой же статье CCSR считается обычным 128 битовым регистром

Литература

• Габидулин Э. М., Кшевецкий А. С., Колыбельников А. И. Защита информации. — Москва: МФТИ, 2011. — 261 с. — ISBN 5-7417-0377-1.

Ссылки

1. ↑ [1]A. Joux and F. Muller, «Chosen-Ciphertext Attacks against MOSQUITO,» Fast Software Encryption 2006, LNCS, M. Robshaw, ed., Springer-Verlag, 2006
2. ↑ [2]Emilia Kasper, Vincent Rijmen, Tor Bjorstad, Christian Rechberger, Matt Robshaw and Gautham Sekar «Correlated Keystreams in Moustique»

• [3] The self-synchronizing stream cipher Mosquito: eSTREAM documentation — спецификация MOSQUITO
• [4] The self-synchronizing stream cipher Moustique — обзор второй версии MOSQUITO — MOUSTIQUE