Kuznyechik

Kuznyechik (russisch Кузнечик, wortwörtlich: „Grashüpfer“) ist eine symmetrische Blockchiffre. Sie hat eine Blockgröße von 128-Bit und eine Schlüssellänge von 256-Bit. Die Chiffre ist im nationalen Standard von Russland GOST R 34.12-2015^[1] und auch in RFC 7801^[2] definiert.

Der Name der Chiffre kommt aus dem Russischen vom Grashüpfer, wobei der Standard explizit erwähnt, dass der englische Name Kuznyechik ist. Die Entwickler sagten, dass sie dem Trend für schwer auszusprechende Namen für solche Algorithmen wie Rijndael und Keccak folgen wollen.

Der Standard GOST R 34.12-2015 definiert die neue Chiffre als Zusatz zur alten GOST-Blockchiffre.^[3]

Kuznyechik basiert auf dem Substitutions-Permutations-Netzwerk, wobei die Key-Schedule das Feistelnetzwerk verwendet.

Designation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

${\displaystyle \mathbb {F} }$ — Endlicher Körper ${\displaystyle GF(2^{8})}$ ${\displaystyle x^{8}+x^{7}+x^{6}+x+1}$.

${\displaystyle Bin_{8}:\mathbb {Z} _{p}\rightarrow V_{8}}$ — ${\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}$ (${\displaystyle p=2^{8}}$)

${\displaystyle {Bin_{8}}^{-1}:V_{8}\rightarrow \mathbb {Z} _{p}}$ — ${\displaystyle Bin_{8}}$.

${\displaystyle \delta :V_{8}\rightarrow \mathbb {F} }$ — ${\displaystyle \mathbb {F} }$.

${\displaystyle \delta ^{-1}:\mathbb {F} \rightarrow V_{8}}$ — ${\displaystyle \delta }$

Beschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Verschlüsselung, Entschlüsselung und Generierung des Schlüssels wurden wie folgt definiert:

Sei ${\displaystyle Add_{2}[k](a)=k\oplus a}$ mit ${\displaystyle k}$, ${\displaystyle a}$ binären Strings der Form ${\displaystyle a=a_{15}||}$ ${\displaystyle ||a_{0}}$ (), wobei ${\displaystyle ||}$ die Stringkonkatenation darstellt.

${\displaystyle N(a)=S(a_{15})||}$…${\displaystyle ||S(a_{0}).~~N^{-1}(a)}$ ist eine gekehrte Transformation von ${\displaystyle N(a)}$.

${\displaystyle G(a)=\delta (a_{15},}$…${\displaystyle ,a_{0})||a_{15}||}$…${\displaystyle ||a_{1}.}$

${\displaystyle G^{-1}(a)}$ — gekehrte Transformation von ${\displaystyle G(a)}$ , ${\displaystyle G^{-1}(a)=a_{14}||a_{13}||}$…${\displaystyle ||a_{0}||\delta (a_{14},a_{13},}$…${\displaystyle ,a_{0},a_{15}).}$

${\displaystyle H(a)=G^{16}(a)}$, wo ${\displaystyle G^{16}}$ — Komposition der Transformationen von ${\displaystyle G^{15}}$ und ${\displaystyle G}$ etc.

${\displaystyle F[k](a_{1},a_{0})=(HNAdd_{2}[k](a_{1})\oplus a_{0},a_{1}).}$

Die nichtlineare Transformation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die nichtlineare Transformation ist gegeben, indem folgendes substituiert wird:

S = Bin₈ S' Bin₈⁻¹.

Werte der Substitution S' sind gegeben als Array S' = (S'(0), S'(1), …, S'(255)):

${\displaystyle S'=(252,238,221,17,207,110,49,22,251,196,250,218,35,197,4,77,233,}$ ${\displaystyle 119,240,219,147,46,153,186,23,54,241,187,20,205,95,193,249,24,101,}$ ${\displaystyle 90,226,92,239,33,129,28,60,66,139,1,142,79,5,132,2,174,227,106,143,}$ ${\displaystyle 160,6,11,237,152,127,212,211,31,235,52,44,81,234,200,72,171,242,42,}$ ${\displaystyle 104,162,253,58,206,204,181,112,14,86,8,12,118,18,191,114,19,71,156,}$${\displaystyle 183,93,135,21,161,150,41,16,123,154,199,243,145,120,111,157,158,178,}$ ${\displaystyle 177,50,117,25,61,255,53,138,126,109,84,198,128,195,189,13,87,223,}$ ${\displaystyle 245,36,169,62,168,67,201,215,121,214,246,124,34,185,3,224,15,236,}$ ${\displaystyle 222,122,148,176,188,220,232,40,80,78,51,10,74,167,151,96,115,30,0,}$ ${\displaystyle 98,68,26,184,56,130,100,159,38,65,173,69,70,146,39,94,85,47,140,163,}$ ${\displaystyle 165,125,105,213,149,59,7,88,179,64,134,172,29,247,48,55,107,228,136,}$ ${\displaystyle 217,231,137,225,27,131,73,76,63,248,254,141,83,170,144,202,216,133,}$ ${\displaystyle 97,32,113,103,164,45,43,9,91,203,155,37,208,190,229,108,82,89,166,}$ ${\displaystyle 116,210,230,244,180,192,209,102,175,194,57,75,99,182).}$

Linear transformation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

${\displaystyle \gamma }$: ${\displaystyle \gamma (a_{15},}$…${\displaystyle ,a_{0})=\delta ^{-1}~(148*\delta (a_{15})+32*\delta (a_{14})+133*\delta (a_{13})+16*\delta (a_{12})+}$ ${\displaystyle 194*\delta (a_{11})+192*\delta (a_{10})+1*\delta (a_{9})+251*\delta (a_{8})+1*\delta (a_{7})+192*\delta (a_{6})+}$ ${\displaystyle 194*\delta (a_{5})+16*\delta (a_{4})+133*\delta (a_{3})+32*\delta (a_{2})+148*\delta (a_{1})+1*\delta (a_{0})),}$

Operationen von Additionen und Multiplikationen werden im Feld ${\displaystyle \mathbb {F} }$ ausgeführt.

Schlüsselgenerierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Schlüsselgenerierungs-Algorithmus verwendet die iterative Konstante t ${\displaystyle C_{i}=H(Bin_{128}(i))}$, i=1,2,…32 und setzt die geteilten Schlüssel als: ${\displaystyle K=k_{255}||}$…${\displaystyle ||k_{0}}$.

Iterierte Schlüssel

${\displaystyle K_{1}=k_{255}||}$…${\displaystyle ||k_{128}}$

${\displaystyle K_{2}=k_{127}||}$…${\displaystyle ||k_{0}}$

${\displaystyle (K_{2i+1},K_{2i+2})=F[C_{8(i-1)+8}]}$…${\displaystyle F[C_{8(i-1)+1}](K_{2i+1},K_{2i}),i=1,2,3,4.}$

Verschlüsselungsalgorithmus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

${\displaystyle E(a)=Add_{2}[K_{10}]HNAdd_{2}[K_{9}]}$…${\displaystyle HNAdd_{2}[K_{2}]HNAdd_{2}[K_{1}](a),}$ wo a — 128-bit String.

Entschlüsselungsalgorithmus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

${\displaystyle D(a)=Add_{2}[K_{1}]H^{-1}N^{-1}Add_{2}[K_{2}]}$…${\displaystyle H^{-1}N^{-1}Add_{2}[K_{9}]H^{-1}N^{-1}Add_{2}[K_{10}](a).}$

Adaption[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Verschlüsselungssoftware VeraCrypt unterstützt Kuznyechik als einen der möglichen Verschlüsselungsalgorithmen.^[4]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

• Sourcecode. tc26.ru
• Alternativer Link. fossies.org

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1. ↑ National Standard of the russian Federation Gost R 34.12–2015. (Memento vom 30. Juli 2016 im Internet Archive; PDF) tc26.ru (englisch).
2. ↑ Vasily Dolmatov: RFC 7801 – GOST R 34.12-2015: Block Cipher “Kuznyechik”. (englisch).
3. ↑ ГОСТ Р 34.12–2015: чего ожидать от нового стандарта? In: ITSec.ru. Groteck Business Media, abgerufen am 25. Mai 2020 (englisch). 
4. ↑ Free Open source disk encryption with strong security for the Paranoid. VeraCrypt, abgerufen am 25. Mai 2020.