خوارزمية تشفير صغيرة

الموسوعة الحرة

في علم التشفير ، تُعدّ خوارزمية التشفير المصغرة ( TEA ) خوارزمية تشفير كتلية تتميز ببساطة وصفها وتنفيذها ، حيث لا تتطلب عادةً سوى بضعة أسطر من التعليمات البرمجية. وقد صممها ديفيد ويلر وروجر نيدهام من مختبر كامبريدج للحاسوب ؛ وعُرضت لأول مرة في ورشة عمل التشفير البرمجي السريع في لوفين عام 1994، ونُشرت لأول مرة في وقائع تلك الورشة. [ 4 ]

لا تخضع الشفرة لأي براءات اختراع .

ملكيات

تعتمد خوارزمية TEA على عددين صحيحين غير مُوقّعين من 32 بت (يمكن اشتقاقهما من كتلة بيانات من 64 بت ) وتستخدم مفتاحًا من 128 بت . تعتمد على بنية فيستل مع 64 جولة مُقترحة، تُنفّذ عادةً في أزواج تُسمى دورات . تتميز بجدول مفاتيح بسيط للغاية ، حيث يتم خلط جميع بيانات المفتاح بنفس الطريقة تمامًا في كل دورة. تُستخدم مضاعفات مختلفة لثابت سحري لمنع الهجمات البسيطة القائمة على تناظر الجولات. يُختار الثابت السحري، 2654435769 أو 0x9E3779B9، ليكون ⌊2 32 ⁄ 𝜙⌋ ، حيث 𝜙 هي النسبة الذهبية ( كرقم افتراضي ). [ 4 ]

يُعاني تشفير TEA من بعض نقاط الضعف. أبرزها اعتماده على المفاتيح المتكافئة، حيث يُعادل كل مفتاح ثلاثة مفاتيح أخرى، مما يعني أن حجم المفتاح الفعلي لا يتجاوز 126 بتًا . [ 5 ] ونتيجةً لذلك، يُعدّ TEA ضعيفًا للغاية كدالة تجزئة تشفيرية . وقد أدى هذا الضعف إلى ابتكار طريقة لاختراق جهاز ألعاب Xbox من مايكروسوفت ، حيث استُخدم التشفير كدالة تجزئة. [ 6 ] كما أن TEA عُرضة لهجوم المفتاح المرتبط ، الذي يتطلب 2 ^23 نصًا عاديًا مُختارًا ضمن زوج من المفاتيح المرتبطة، مع تعقيد زمني قدره 2^ 32 . [ 2 ] وبسبب هذه النقاط، تم تصميم تشفير XTEA .

الإصدارات

أُضيفت نسخة ثانية إلى الإصدار الأول المنشور من بروتوكول TEA، تضمنت إضافات لتعزيز أمانه. ويعمل بروتوكول Block TEA (الذي تم تحديده مع بروتوكول XTEA ) على كتل ذات أحجام عشوائية بدلاً من كتل 64 بت المستخدمة في الإصدار الأصلي.

وصف الإصدار الثالث ( XXTEA )، الذي نُشر في عام 1998، تحسينات إضافية لتعزيز أمان خوارزمية Block TEA.

رمز مرجعي

فيما يلي نسخة معدلة من إجراءات التشفير وفك التشفير المرجعية في لغة C ، والتي تم إصدارها في المجال العام بواسطة ديفيد ويلر وروجر نيدهام: [ 4 ]

#include <stdint.h>void encrypt ( uint32_t v [ 2 ], const uint32_t k [ 4 ]) { uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], sum = 0 , i ; /* تهيئة */ uint32_t delta = 0x9E3779B9 ; /* ثابت جدولة المفتاح */ uint32_t k0 = k [ 0 ], k1 = k [ 1 ], k2 = k [ 2 ], k3 = k [ 3 ]; /* مفتاح التخزين المؤقت */ for ( i = 0 ; i < 32 ; i ++ ) { /* بداية الدورة الأساسية */ sum += delta ; v0 += (( v1 << 4 ) + k0 ) ^ ( v1 + sum ) ^ (( v1 >> 5 ) + k1 ); v1 += (( v0 << 4 ) + k2 ) ^ ( v0 + sum ) ^ (( v0 >> 5 ) + k3 ); } /* نهاية الدورة */ v [ 0 ] = v0 ; ت [ 1 ] = v1 ; }void decrypt ( uint32_t v [ 2 ], const uint32_t k [ 4 ]) { uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], sum = 0xC6EF3720 , i ; /* الإعداد؛ المجموع هو (delta << 5) & 0xFFFFFFFF */ uint32_t delta = 0x9E3779B9 ; /* ثابت جدولة المفتاح */ uint32_t k0 = k [ 0 ], k1 = k [ 1 ], k2 = k [ 2 ], k3 = k [ 3 ]; /* مفتاح التخزين المؤقت */ for ( i = 0 ; i < 32 ; i ++ ) { /* بداية الدورة الأساسية */ v1 -= (( v0 << 4 ) + k2 ) ^ ( v0 + sum ) ^ (( v0 >> 5 ) + k3 ); v0 -= (( v1 << 4 ) + k0 ) ^ ( v1 + sum ) ^ (( v1 >> 5 ) + k1 ); sum -= delta ; } /* نهاية الدورة */ v [ 0 ] = v0 ; v [ 1 ] = v1 ; }

تجدر الإشارة إلى أن التطبيق المرجعي يتعامل مع قيم عددية متعددة البايتات. ولا تحدد الورقة الأصلية كيفية استخلاص الأرقام التي يتعامل معها من البيانات الثنائية أو غيرها.

انظر أيضاً

  • RC4 – خوارزمية تشفير متدفقة، تمامًا مثل TEA، مصممة لتكون سهلة التنفيذ للغاية.
  • XTEA – الإصدار الأول من خليفة Block TEA.
  • XXTEA – خليفة برنامج TEA المصحح.
  • تريفر - خوارزمية تشفير بسيطة ومضغوطة بحجم مفتاح وحجم كتلة 64 بت.

ملحوظات

  1. ↑ ماثيو د. راسل (27 فبراير 2004). "الصغر: نظرة عامة على تشفير TEA والتشفيرات ذات الصلة" . مؤرشف من الأصل في 12 أغسطس 2007.
  2. 1 2 كيلسي، جون؛ شناير، بروس ؛ فاغنر، ديفيد (1997). "تحليل التشفير باستخدام المفاتيح المرتبطة لـ 3-WAY، وBiham-DES، وCAST، وDES-X، وNewDES، وRC2، وTEA". أمن المعلومات والاتصالات . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1334. الصفحات 233-246 . CiteSeerX 10.1.1.35.8112 . doi : 10.1007/BFb0028479 . ISBN    978-3-540-63696-0.
  3. ↑ بوغدانوف، أندريه؛ وانغ، ميكين (2012). "تحليل التشفير الخطي ذو الارتباط الصفري مع تقليل تعقيد البيانات". التشفير السريع للبرمجيات (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 7549. الصفحات 29-48 . doi : 10.1007/978-3-642-34047-5_3 . ISBN   978-3-642-34046-8.
  4. 1 2 3 ويلر، ديفيد جيه؛ نيدهام، روجر إم. (16 ديسمبر 1994). "TEA، خوارزمية تشفير صغيرة". التشفير السريع للبرمجيات . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1008. لوفين، بلجيكا. الصفحات 363-366 . doi : 10.1007/3-540-60590-8_29 . ISBN   978-3-540-60590-4.{{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  5. ↑ كيلسي، جون؛ شناير، بروس ؛ فاغنر، ديفيد (1996). "تحليل تشفير جدول المفاتيح لـ IDEA وG-DES وGOST وSAFER وTriple-DES". التطورات في علم التشفير - CRYPTO '96 (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 1109. الصفحات 237-251 . doi : 10.1007/3-540-68697-5_19 . ISBN   978-3-540-61512-5أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 8 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2008 .
  6. ↑ مايكل ستيل. "17 خطأً ارتكبتها مايكروسوفت في نظام أمان إكس بوكس" . مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 2009.

مراجع

  • أنديم، فيكرام ريدي (2003). "تحليل تشفيري لخوارزمية التشفير المصغرة، رسالة ماجستير" (ملف PDF) . توسكالوسا: جامعة ألاباما.
  • هيرنانديز، خوليو سيزار؛ إيساسي، بيدرو؛ ريباغوردا، أرتورو (2002). "تطبيق الخوارزميات الجينية على التحليل التشفيري لجولة واحدة من TEA" . وقائع ندوة 2002 حول الذكاء الاصطناعي وتطبيقاته .
  • هيرنانديز، خوليو سيزار؛ سييرا، خوسيه ماريا؛ إيساسي، بيدرو؛ ريبارغوردا، أرتورو (2003). "إيجاد مُميِّزات فعّالة لعمليات الربط التشفيرية، مع تطبيق على تشفير الكتلة TEA". مؤتمر الحوسبة التطورية لعام 2003، 2003. CEC '03 . المجلد  3. الصفحات 2189-2193 . doi : 10.1109/CEC.2003.1299943 . hdl : 10016/3944 . ISBN  978-0-7803-7804-9. S2CID 62216777 . 
  • هيرنانديز، خوليو سيزار؛ سييرا، خوسيه ماريا؛ ريباغوردا، أرتورو؛ راموس، بنجامين؛ ميكس-بيريرا، جيه سي (2001). "التمييز بين خوارزمية TEA والتبديل العشوائي: لا تحتوي نسخ TEA ذات الجولات المخفضة على رمز SAC أو لا تولد أرقامًا عشوائية". التشفير والترميز (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  2260. الصفحات 374-377 . doi : 10.1007/3-540-45325-3_34 . ISBN  978-3-540-43026-1تمت أرشفة هذا الملف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 26 أبريل 2012.
  • مون، دوكجاي؛ هوانغ، كيونغدوك؛ لي، وونيل؛ لي، سانغجين؛ ليم، جونغين (2002). "التحليل التفاضلي المستحيل لتشفير XTEA وTEA ذي الجولات المخفضة". التشفير البرمجي السريع (ملف PDF) . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  2365. الصفحات 49-60 . doi : 10.1007/3-540-45661-9_4 . ISBN  978-3-540-44009-3.
  • هونغ، سيوكهي؛ هونغ، ديوكجو؛ كو، يونغداي؛ تشانغ، دونغهون؛ لي، وونيل؛ لي، سانغجين (2004). "التحليل التشفيري التفاضلي لـ TEA وXTEA". أمن المعلومات وعلم التشفير - ICISC 2003. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد  2971. الصفحات 402-417 . doi : 10.1007/978-3-540-24691-6_30 . ISBN  978-3-540-21376-5.