Cifra Feistel

Numeroase coduri de bloc simetrice moderne utilizează rețele Feistel, iar structura și proprietățile codurilor Feistel au fost explorate pe larg de criptografi. Mai exact, Michael Luby și Charles Rackoff au analizat construcția cifrului bloc Feistel și au demonstrat că, dacă funcția de rundă este o funcție pseudorandom sigură din punct de vedere criptografic, cu K_i folosit ca sămânță, atunci 3 runde sunt suficiente pentru ca cifrul bloc să fie o permutare pseudorandomică, în timp ce 4 runde sunt suficiente pentru ca acesta să fie o permutare pseudorandomică "puternică" (ceea ce înseamnă că rămâne pseudorandom chiar și pentru un adversar care are acces în oracol la permutarea sa inversă). Datorită acestui rezultat foarte important al lui Luby și Rackoff, cifrele Feistel sunt uneori numite cifre în bloc Luby-Rackoff. Studii teoretice ulterioare au generalizat construcția și au definit limite mai precise pentru securitate.

Fie F {\displaystyle {\rm {F}}}} funcția de rundă și fie K 1 , K 2 , ... , K n {\displaystyle K_{1},K_{2},\ldots ,K_{n}}sunt subcheile pentru rundele 1 , 2 , ... , n {\displaystyle 1,2,\ldots ,n} respectiv.

Apoi, operațiunea de bază este următoarea:

Se împarte blocul de text în două bucăți egale, ( L 1 {\displaystyle L_{1}} , R 1 {\displaystyle R_{1}} )

Pentru fiecare rundă i = 1 , 2 , ... , n {\displaystyle i=1,2,\dots ,n} , compute (calculate)

L i + 1 = R i {\displaystyle L_{i+1}=R_{i}\,}

R i + 1 = L i ⊕ F ( R i , K i ) {\displaystyle R_{i+1}=L_{i}\oplus {\rm {F}}}(R_{i},K_{i})} .

Atunci textul cifrat este ( R n + 1 , L n + 1 ) {\displaystyle (R_{n+1},L_{n+1})} . (În mod obișnuit, cele două bucăți R n {\displaystyle R_{n}} și L n {\displaystyle L_{n}} nu sunt schimbate după ultima rundă).

Decriptarea unui text cifrat ( R n , L n ) {\displaystyle (R_{n},L_{n})} se realizează prin calcularea pentru i = n , n - 1 , ... , 1 {\displaystyle i=n,n-1,\ldots ,1}

R i = L i + 1 {\displaystyle R_{i}=L_{i+1}\,}

L i = R i + 1 ⊕ F ( L i + 1 , K i ) {\displaystyle L_{i}=R_{i+1}\oplus {\rm {F}}}(L_{i+1},K_{i})} .

Atunci ( L 1 , R 1 ) {\displaystyle (L_{1},R_{1})} este din nou textul în clar.

Un avantaj al acestui model este că funcția rotundă F {\displaystyle {\rm {F}} nu trebuie să fie inversabilă și poate fi foarte complexă.

Diagrama ilustrează procesul de criptare. Decriptarea necesită doar inversarea ordinii subcheie K n , K n - 1 , ... , K 1 {\displaystyle K_{n},K_{n-1},\ldots ,K_{1}} folosind același proces; aceasta este singura diferență între criptare și decriptare:

Cifrele Feistel dezechilibrate utilizează o structură modificată în care L 1 {\displaystyle L_{1}} și R 1 {\displaystyle R_{1}}nu sunt de lungimi egale. Cifrul MacGuffin este un exemplu experimental al unui astfel de cifru.

Construcția Feistel este utilizată și în alți algoritmi criptografici decât cele de cifrare în bloc. De exemplu, schema OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding) utilizează o rețea Feistel simplă pentru a randomiza textele cifrate în anumite scheme de criptare cu cheie asimetrică.

Feistel sau Feistel modificat: Blowfish, Camellia, CAST-128, DES, FEAL, ICE, KASUMI, LOKI97, Lucifer, MARS, MAGENTA, MISTY1, RC5, TEA, Triple DES, Twofish, XTEA, GOST 28147-89

Feistel generalizat: CAST-256, MacGuffin, RC2, RC6, Skipjack