RC5 – szybki szyfr blokowy opracowany przez Ronalda Rivesta w 1994 roku, dla RSA Security. RC5 nie jest kolejną wersją algorytmu RC4, który jest szyfrem strumieniowym szyfrującym pojedyncze bajty, a nie całe bloki. Natomiast RC6 jest ulepszoną wersją RC5. Tak więc RC5 i RC4 niewiele mają wspólnego poza nazwą i ich autorem. RC jest skrótem od Rivest Cipher lub stosowanym zamiennie Ron’s Code.
RC5 stosuje zmienną długość bloków (32, 64 lub 128 bitów), kluczy (od 0 do 2040 bitów) oraz liczbę rund (od 1 do 255).
Algorytm Zarówno przy szyfrowaniu, jak i odszyfrowywaniu następuje rozszerzenie losowego klucza na 2(r+1) wyrazów, które będą kolejno użyte w procesie szyfrowania i odszyfrowywania (każdy z nich zostanie użyty tylko raz).
Rozszerzenie klucza Poniżej przedstawiono algorytm rozszerzenia klucza (zarówno w pseudokodzie, jak i w języku C).
Używane są następujące zmiennehttp://people.csail.mit.edu/rivest/Rivest-rc5rev.pdf: w – Długość słowa wyrażona w bitach, wynosi przeważnie 16, 32 lub 64. Szyfrowanie odbywa się za pomocą dwuwyrazowych bloków. u = w/8 – Długość słowa, wyrażona w bajtach. b – Długość klucza, wyrażona w bajtach. K[] – Klucz, rozważany jako tablica bajtów (przy indeksowaniu rozpoczynającym się od 0.) c – Długość klucza, wyrażona w ilości słów (wynosi 1, jeżeli b = 0). L[] – Tymczasowa tablica robocza używana do tzw. mechanizmu „Key schedule”. Zawiera tyle elementów, z ilu słów składa się klucz. r – Liczba rund, które odbędą się podczas szyfrowania danych t = 2(r+1) – liczba podkluczy rund. S[] – Wyrazy podklucza rundy. Pw – Pierwsza stała magiczna, definiowana jako gdzie Np oznacza najbliższą nieparszystą liczbę względem danych wejściowych, e jest liczbą Eulera, w jest zdefiniowane powyżej.
Dla wspólnych wartości w, powiązane wartości Pw przedstawiono w zapisie szesnastkowym: Dla w = 16: 0xB7E1 Dla w = 32: 0xB7E15163 Dla w = 64: 0xB7E151628AED2A6B
Qw – Druga stała magiczna, definiowana jako gdzie Np oznacza najbliższą nieparszystą liczbę względem danych wejściowych, oznacza Złoty podział, w zdefiniowano powyżej. Dla wspólnych wartości w, powiązane wartości Qw przedstawiono w zapisie szesnastkowym: Dla w = 16: 0x9E37 Dla w = 32: 0x9E3779B9 Dla w = 64: 0x9E3779B97F4A7C15
# "Rozbijanie" klucza K na słowa # u = w / 8 c = ceiling( max(b, 1) / u ) # L jest początkowo listą o długości c, składającą się z wyrazów o długości w for i = b-1 down to 0 do: L[i/u] = (L[i/u] << 8) + K[i]
# Inicjacja niezależnej od klucza, pseudolosowej tablicy S # S jest początkowo listą o długości t=2(r+1) zawierającą niezdefiniowane słowa o długości w S = P_w for i = 1 to t-1 do: S[i] = S[i-1] + Q_w
# Główna pętla mechanizmu "key scheduling" i = j = 0 A = B = 0 do 3 * max(t, c) times: A = S[i] = (S[i] + A + B) <<< 3 B = L[j] = (L[j] + A + B) <<< (A + B) i = (i + 1) % t j = (j + 1) % c
# return S
W poniższym kodzie używane są następujące wartości zmiennych: w = 32, r = 12, oraz b = 16.
void RC5_SETUP(unsigned char *K) { // w = 32, r = 12, b = 16 // c = max(1, ceil(8 * b/w)) // t = 2 * (r+1) WORD i, j, k, u = w/8, A, B, L[c];
for(i = b-1, L[c-1] = 0; i != -1; i--) L[i/u] = (L[i/u] << 8) + K[i];
for(S = P, i = 1; i < t; i++) S[i] = S[i-1] + Q;
for(A = B = i = j = k = 0; k < 3 * t; k++, i = (i+1) % t, j = (j+1) % c)
A = S[i] = ROTL(S[i] + (A + B), 3); B = L[j] = ROTL(L[j] + (A + B), (A + B));
Szyfrowanie Szyfrowanie składa się z kilku rund prostej funkcji. Zaleca się stosowanie 12 lub 20 rund, w zależności od oczekiwanego poziomu bezpieczeństwa i czasu. Poza parametrami zdefiniowanymi powyżej, w przedstawionym algorytmie wykorzystuje się również następujące zmienne:
A, B – Dwa słowa, tworzące blok tekstu jawnego, poddawanego szyfrowaniu
A = A + S B = B + S for i = 1 to r do: A = ((A ^ B) <<< B) + S[2 * i] B = ((B ^ A) <<< A) + S[2 * i + 1]
# Szyfrogram zawiera dwuwyrazowy blok, składający się kolejno ze słów: A oraz B. return A, B
Przykład w języku C:
void RC5_ENCRYPT(WORD *pt, WORD *ct) { WORD i, A = pt + S, B = pt + S;
for(i = 1; i <= r; i++)
A = ROTL(A ^ B, B) + S[2*i]; B = ROTL(B ^ A, A) + S[2*i + 1];
ct = A; ct = B; }
Odszyfrowywanie Odszyfrowywanie jest stosunkowo prostym odwróceniem procesu szyfrowania, co przedstawiono w poniższym pseudokodzie:
for i = r down to 1 do: B = ((B - S[2 * i + 1]) >>> A) ^ A A = ((A - S[2 * i]) >>> B) ^ B B = B - S A = A - S
return A, B
Przykład w języku C:
void RC5_DECRYPT(WORD *ct, WORD *pt) { WORD i, B=ct, A=ct;
for(i = r; i > 0; i--)
B = ROTR(B - S[2*i + 1], A) ^ A; A = ROTR(A - S[2*i], B) ^ B;
pt = B - S; pt = A - S; }
Zobacz też RC2 RC4 RC6 Distributed.net
Przypisy
Linki zewnętrzne
The RC Encryption Algorithm – Ronald L. Rivest, 20 March 1997
Kategoria:Szyfry blokowe Kategoria:Złoty podział