Tiểu luận môn an ninh hệ thống thông tin: Thuật toán mã hóa RC5

Giảng viên: PGS.TS Trịnh Nhật Tiến
Thực hiện: Trần Thị Giang
Khóa: K19 – Hệ thống thông tin

1


Nội dung
 Giới thiệu về RC5
 Đặc điểm của RC5
 Các tham số trong RC5
 Thuật toán

2


Giới thiệu về RC5
 Được thiết kế bởi giáo sư Ronald Rivest trường MIT
 Được công bố vào 12/1994
 Là thuật tốn mã hóa khối đối xứng
 Phù hợp với phần cứng và phần mềm thực thi

3


Đặc điểm của RC5
 Là thuật tốn mã hóa khối đối xứng.
 Mã hóa và giải mã sử dụng cùng một khóa bí mật.
 Bả rõ và bản mã là những chuỗi bit có độ dài cố định

 Điểm nổi bật của thuật toán là phép quay phụ thuộc dữ liệu

(phép hốn vị vịng quanh các bit của một biến dữ liệu)

4


Các tham số trong RC5
Ký hiệu: RC5 – w/r/b
w: kích thước từ (word size)
r: Số vòng. Số vòng các lớn thì tính bảo mật càng cao (r nằm
trong khoảng 0,1,…,255)
b: số lượng bytes trong khóa bí mật K
(b nằm trong khoảng 0,1,..,255)

5


Thuật toán
 Thuật toán gồm 3 phần:




Thuật toán mở rộng khóa
Thuật tốn Mã hóa
Thuật tốn Giải mã

 Gọi bản rõ đầu vào của RC5 bao gồm hai từ w bit, gọi là

A và B. RC5 sử dụng một bảng khóa mở rộng: S[0…t-1],

bao gồm các từ có t=2(r+1)w bit. Thuật tốn mở rộng
khóa khởi tạo S từ tham số khóa bí mật K
 Sử chuẩn little-endian để quy ước cho các gói byte trong
khối đầu vào và khối đầu ra:
 Little-endian: các byte sắp xếp theo thứ tự từ phải sang trái,

byte có trọng số cao hơn sẽ đứng bên trái các byte có trọng
số thấp hơn
6


Thuật tốn
 Thuật tốn Mã hóa

 Thuật tốn Giải mã

7


Thuật tốn
 Thuật tốn mở rộng khóa:
 Tìm “hằng số kỳ diệu”:
 Thuật tốn mở rộng khóa sử dụng hai hằng số nhị phần có
kích thước từ: Pw và Qw. Chúng được xác định cho w tùy ý
như sau:
Pw = Odd((e - 2)2w)
(1)
Qw = Odd((φ - 1)2w)
(2)
 Trong đó: e = 2.718281828459…

φ = 1.618033988749…
Và Odd(x) là số nguyên lẻ gần x nhất. Với w= 16, 32, và 64,
các hằng số được cho dưới đây trong hệ nhị phần và hệ
thập lục phân:
8


Thuật toán

9


Thuật tốn

 Thuật tốn mở rộng khóa:
 Chuyển khóa bí mật từ các bytes sang các từ






Sao chép khóa bí mật K[0…b-1] vào một mảng L[0..c] của
c=b/u từ, trong đó, u = w/8 là số byte trên một từ
Toán tử này được thực hiện một cách tự nhiên, sử dụng u
các byte khóa liên tiếp của K để điền vào mỗi từ liên tiếp
trong L, theo thứ tự từ byte thấp hơn đến byte cao hơn.
Bất kỳ vị trí byte trong L mà khơng được điền sẽ có giá trị là
0. Trong trường hợp b = c = 0 chúng ta thiếp lập giá trị của

c là 1 và thiết lập L[0] = 0

10


Thuật tốn

 Thuật tốn mở rộng khóa:
 Khởi tạo mảng S


Là khởi tạo mảng S thành một mẫu bit giả ngẫu nhiên đặc
biệt (khóa độc lập), sử dụng một cấp số cộng modulo 2 w
xác định bởi hằng số kỳ diệu Pw và Qw



Khi Qw là lẻ, cấp số cộng có chu kỳ 2w

11


Thuật tốn

 Thuật tốn mở rộng khóa:
 Trộn khóa bí mật


Trộn khóa bí mật của người dùng trong ba lần qua các
mảng S và L.

12


Đánh giá và tính bảo mật
 RC5 là thuật tốn đơn giản
 Được cài đặt khá dễ dàng
 Yêu cầu bộ nhớ thấp
 RC5 có tính an tồn cao do RC5 có đặc điểm là phép quay

phụ thuộc dữ liệu
 Với số vịng là 32 thì trong 7 năm trở lại đây, không thấy
xuất hiện kết quả thám mã nào mạnh hơn có thể bẻ gãy 32
vịng.

13


Tài liệu tham khảo
 Ronal L.Rivest, The RC5 Encryption Algorithm, 1997, MIT

Laboratory for Computer Science

14