Это старая версия (1.39) КриптографическаяХэшФункцияWhirlpool.

Содержание

Криптогафическая хэш-функция Whirlpool

Whirlpool
криптографическая хэш-функция, разработанная Винсентом Риджменом (Vincent Rijmen) и Пауло Баретто (Paolo Barreto). Впервые опубликована в ноябре 2000 года. Осуществляет хэширование входного сообщения с длиной до 2 sup {256} бит. Ообрена европейской организацией NESSIE (New European Schemes for Signature, Integrity and Encryption - Новые европейские схемы подписей, целостности и шифрования)

Whirlpool использует структуру Меркля-Дамгарда и одностороннюю функцию сжатия Миагучи-Пренеля для формирования 512-блока зашифрованого текста W. Поскольку внутренний блок шифрования W работает с 512-битными входными сообщениями, то исходное сообщение необходимо разбить на блоки по 512 бит. При этом последний блок, который содержит конец сообщения, может оказаться неполным.

Для решения данной проблемы в Whirlpool используется дополнение входного сообщения. Результатом дополнения сообщения M является сообщение M prime, длина которого кратна 512 бит. Пусть L — длина исходного сообщения. Для того, чтобы получить M prime, необходимо сделать 3 операции:

  1. К концу сообщения M приписать бит «1» ;
  2. Приписать x битов «0» так, чтобы длина полученной строки L+1+x была кратна 256 нечетное число раз;
  3. Приписать 256-битное представление числа L.

Полученная строка разбивается на 512-битовые блоки M sub 1, M sub 2, M sub t, которые используются для генерации последовательности хэш-значений H sub 1, H sub 2, H sub t (H sub 0 - строка из 512 «0» бит). Для вычисления H sub i, W шифрует M sub i, используя в качестве ключа H sub {i-1}, и выполняет XOR между H sub {i-1} и M sub i. Значением хэш-функции является H sub t.

Раунды

Шифр Whirlpool использует 10 раундов. Размер блока и размер ключа - 512 бит. Ключом для i раунда является K sub i.

Функция раунда

512 бит входного блока группируются в 64 байта a sub 0 .. a sub 63. Затем эти байты записываются 

 в матрицу размером 8 * 8
left | matrix { ccol {a sub 0 above a sub 1 above a sub 2 above a sub 3 above a sub 4 above a sub 5 above a sub 6 above a sub 7} ccol {a sub 8 above a sub 9 above a sub 10 above a sub 11 above a sub 12 above a sub 13 above a sub 14 above a sub 15} ccol {a sub 16 above a sub 17 above a sub 18 above a sub 19 above a sub 20 above a sub 21 above a sub 22 above a sub 23} ccol {a sub 24 above a sub 25 above a sub 26 above a sub 27 above a sub 28 above a sub 29 above a sub 30 above a sub 31} ccol {a sub 32 above a sub 33 above a sub 34 above a sub 35 above a sub 36 above a sub 37 above a sub 38 above a sub 39} ccol {a sub 40 above a sub 41 above a sub 42 above a sub 43 above a sub 44 above a sub 45 above a sub 46 above a sub 47} ccol {a sub 48 above a sub 49 above a sub 50 above a sub 51 above a sub 52 above a sub 53 above a sub 54 above a sub 55} ccol {a sub 56 above a sub 57 above a sub 58 above a sub 59 above a sub 60 above a sub 61 above a sub 62 above a sub 63} } right | .

Вдальнейшем нам придется работать в конечном поле GF(2 sup 8 ). Элементы GF(2 sup 8 ) это байты, они могут складываться с помощью операции XOR. Модель конечного поля GF(2 sup 8 ) зависит от выбора неприводимого многочлена степени 8. Для алгоритма Whirlpool этим многочленом является X sup 8 + X sup 4 + X sup 3 + X sup 2 + 1.

Процедуры, входящие в функцию раунда:

1) сдвиг столбцов матрицы состояния на различную величину (ShiftColumns?); 2) перемешивание данных каждого столбца матрицы состояния (SubBytes?); 3) умножение каждой строки матрицы состояния на фиксированный многочлен в GF(2 sup 8 )(MixRows?); 4) сложение ключа раунда с матрицей состояния (AddRoundKey?).

SubBytes?

Процедура SubBytes? обеспечивает нелинейное преобразование. Байт представляют в виде двух шестнадцатеричных цифр. Левая цифра определяет строку, а правая - столбец таблицы подстановки. Две шестнадцатеричных цифры в пересечении строки и столбца - новый байт.

В преобразовании SubBytes? матрица состояний обрабатывается как матрица байтов 8 * 8. В процессе каждый байт преобразуется независимо; мы имеем 64 различных преобразования.

Ниже приведена таблица подстановки (S-блок) для преобразования подбайтов. Например, два байта, 5A sub 16 и 5B sub 16, которые отличаются только одним битом , преобразованы к 5B sub 16 и $88 sub 16$$, которые отличаются пятью битами.

Таблица может быть вычислена алгебраически, используя поле GF(2 sup 4) с неприводимым полиномом (x sup 4 + x + 1). Каждая шестнадцатеричная цифра в байте вводится в миниблок ( E и E sup -1 ). Результаты передаются в другой миниблок R. E - блоки вычисляют степень, равную шестнадцатеричному значению входа; R -миниблок использует псевдослучайный генератор чисел.


КатегорияКриптография