إجراء تشفير آمن وسريع

في علم التشفير ، يُعرف اختصار SAFER ( روتين التشفير الآمن والسريع ) باسم عائلة من خوارزميات التشفير الكتلية ، صممها جيمس ماسي (أحد مصممي خوارزمية IDEA ) لصالح شركة Cylink. نُشرت النسخة الأولى منها عام 1993، وتلتها نسخ أخرى حتى عام 2000 تقريبًا. تشترك النسختان SAFER K و SAFER SK في وظيفة التشفير نفسها ، لكنهما تختلفان في عدد الجولات وجدول المفاتيح . أما النسخ الأحدث ، SAFER+ و SAFER++ ، فقد قُدّمتا كمرشحتين لعملية AES عام 1998 ومشروع NESSIE عام 2000 على التوالي. جميع خوارزميات عائلة SAFER غير محمية ببراءات اختراع ومتاحة للاستخدام غير المقيد.

كانت أول خوارزمية تشفير SAFER هي SAFER K-64 ، التي نشرتها شركة Massey عام 1993، بحجم كتلة 64 بت . يشير "K-64" إلى حجم مفتاح 64 بت. كان هناك طلب على نسخة بمفتاح أكبر حجمه 128 بت ، وفي العام التالي نشرت Massey نسخة معدلة تتضمن جدول مفاتيح جديدًا صممته وزارة الشؤون الداخلية في سنغافورة : SAFER K-128 . مع ذلك، وجد كل من لارس كنودسن وشون مورفي نقاط ضعف طفيفة في هذه النسخة، مما دفع إلى إعادة تصميم جدول المفاتيح وفقًا لاقتراح كنودسن؛ سُميت هاتان النسختان SAFER SK-64 و SAFER SK-128 على التوالي - يشير "SK" إلى "جدول المفاتيح المُعزز"، على الرغم من أن الأسئلة الشائعة حول RSA تشير إلى أن "إحدى النكات تقول إن SK تعني في الواقع "أوقفوا كنودسن"، وهو إجراء احترازي حكيم في تصميم أي خوارزمية تشفير كتلية". ^{[ 1 ]} تم نشر نسخة أخرى بحجم مفتاح مخفض، SAFER SK-40 ، للامتثال لقيود التصدير ذات 40 بت .

تستخدم جميع هذه الشفرات نفس الدالة الدائرية المكونة من أربع مراحل، كما هو موضح في الرسم التخطيطي: مرحلة مزج المفاتيح، وطبقة الاستبدال، ومرحلة مزج مفاتيح أخرى، وأخيرًا طبقة الانتشار. في مرحلة مزج المفاتيح الأولى، تُقسّم كتلة النص الأصلي إلى ثمانية أجزاء، كل جزء منها 8 بت، وتُضاف المفاتيح الفرعية باستخدام الجمع بتردد 256 (يُشار إليه بعلامة "+" داخل مربع) أو باستخدام عملية XOR (يُشار إليها بعلامة "+" داخل دائرة). تتكون طبقة الاستبدال من صندوقي استبدال (S-boxes )، كل منهما معكوس للآخر، مُشتقّين من دالتي الأس المنفصلتين (45 ^{× 10⁻¹} ) واللوغاريتم (log ₄₅ × 10⁻¹). بعد مرحلة مزج المفاتيح الثانية، تأتي طبقة الانتشار: وهي مُكوّن تشفيري جديد يُسمى تحويل هادامارد الزائف ( PHT ). (استُخدم تحويل هادامارد الزائف لاحقًا في شفرة توفيش ).

هناك عضوان أحدث من عائلة SAFER قاما بإجراء تغييرات على روتين التشفير الرئيسي، الذي صممه خبراء التشفير الأرمن غورغن خاتشاتريان (الجامعة الأمريكية في أرمينيا) وميلسيك كوريجيان بالتعاون مع ماسي.

• تم تقديم خوارزمية SAFER+ (ماسي وآخرون، 1998) كمرشحة لمعيار التشفير المتقدم ، ويبلغ حجم كتلتها 128 بت. لم يتم اختيار هذه الخوارزمية ضمن القائمة النهائية. يستخدم بلوتوث خوارزميات مخصصة مبنية على SAFER+ لاشتقاق المفاتيح (تُسمى E21 وE22) وللمصادقة باستخدام رموز مصادقة الرسائل (تُسمى E1). لا يستخدم التشفير في بلوتوث خوارزمية SAFER+. ^{[ 2 ]}
• تم تقديم SAFER++ (Massey et al., 2000) إلى مشروع NESSIE في نسختين، إحداهما 64 بت والأخرى 128 بت.

• شبكة الاستبدال والتباديل
• الارتباك والتشتت

• أليكس بيريوكوف ، كريستوف دي كانيير، غوستاف ديلكرانتز: تحليل تشفير SAFER++. CRYPTO 2003: 195-211
• لارس ر. كنودسن : تحليل مفصل لـ SAFER K. J. Cryptology 13(4): 417-436 (2000)
• جيمس إل. ماسي: SAFER K-64: خوارزمية تشفير كتلية موجهة نحو البايت. التشفير السريع للبرمجيات 1993: 1-17
• جيمس إل. ماسي: نظام SAFER K-64: بعد عام. التشفير البرمجي السريع 1994: 212-241
• جيمس ماسي، غورغن خاتشاتريان، ميلسيك كوريجيان، ترشيح SAFER+ كخوارزمية مرشحة لمعيار التشفير المتقدم (AES)
• ماسي، جيه إل، "إعلان عن جدول مفاتيح معزز لشفرة SAFER"، 9 سبتمبر 1995.
• جيمس ماسي، جورجين خاتشاتريان، ميلسيك كوريجيان، "ترشيح SAFER++ كخوارزمية مرشحة للمخططات الأوروبية الجديدة للتوقيعات والنزاهة والتشفير (NESSIE)"، تم تقديمه في ورشة عمل NESSIE المفتوحة الأولى، نوفمبر 2000.
• جورجين خاتشاتريان، ميلسيك كوريجيان، كارين إسبيريان، جيمس ماسي، "التحليل التفاضلي لخوارزمية SAFER++" - ورشة عمل NESSIE الثانية، إيغام، المملكة المتحدة، 12-13 سبتمبر (2001).
• لارس ر. كنودسن ، نقطة ضعف في جدول المفاتيح في نظام SAFER K-64. CRYPTO 1995: 274-286.
• لارس ر. كنودسن ، توماس أ. بيرسون ، "التفاضلات المقتطعة لخوارزمية SAFER". التشفير البرمجي السريع 1996: 15-26
• ترشيح SAFER+ كخوارزمية مرشحة لمعيار التشفير المتقدم (AES)، وثيقة تقديم من شركة Cylink إلى المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، يونيو 1998.
• كارين إسبيريان، "بعض أنواع تبديل الإحداثيات لـ SAFER++"، مؤتمر علوم الحاسوب وتكنولوجيا المعلومات، 17-20 سبتمبر 2001، يريفان، أرمينيا

• تشفيرات 256 بت - تطبيق SAFER المرجعي والرمز المشتق
• وصف جون سافارد لبرنامج SAFER+
• وصف جون سافارد لـ SAFER K و SAFER SK
• مشاركة SCAN في مسابقة SAFER K
• مشاركة SCAN في مسابقة SAFER SK
• مشاركة SCAN في برنامج SAFER+
• مشاركة SCAN في مسابقة SAFER++ (نوفمبر 2000)
• إعلان عن جدول زمني جديد للمفاتيح (SAFER SK)
• SAFER SK-128 بلغة Common Lisp المحمولة