Speck

Speck
Speck block cipher 0 indexing.svg
3 rounds of Speck with 2-word key schedule
概述
设计者 Ray Beaulieu, Douglas Shors, Jason Smith, Stefan Treatman-Clark, Bryan Weeks, Louis Wingers NSA
首次发布 2013
相关算法 Simon, Threefish
密码细节
密钥长度 64, 72, 96, 128, 144, 192 or 256 bits
分组长度 32, 48, 64, 96 or 128 bits
结构 ARX
重复回数 22–34 (depending on block and key size)
速度 2.6 cpb (5.7 without SSE) on Intel Xeon 5640 (Speck128/128)
最佳公开破解
差分密码分析[1]

Speck码是一类轻量级的分组密码;最早由美国国家安全局(NSA)于2013年6月提出[2]。如今Speck码较多应用于软件实现,而其姊妹算法西蒙算法则多用于硬件实现。

编码描述

Speck支持多种分组密文长度。单个分组总是包含两个单字,每个单字可以由16位、24位、32位、48位或64位比特组成。相关密文由2、3或4个词汇组成。编码的循环函数包含两次反转计算:将右单字添加到左单字,异或密文与左单字;之后异或左单字与右单字。循环的次数取决于参数的选择如下[2]

块大小(bits) 秘钥大小(bits) 循环次数
2×16=32 4×16=64 22
2×24=48 3×24=72 22
4×24=96 23
2×32=64 3×32=96 26
4×32=128 27
2×48=96 2×48=96 28
3×48=144 29
2×64=128 2×64=128 32
3×64=192 33
4×64=256 34

密码次序表与主块密码使用相同的循环函数。

参考代码

以下是编码算法实现的设计参考,使用C语言编写,其具有128比特的分组大小与密文。

#include <stdint.h>

#define ROR(x, r) ((x >> r) | (x << (64 - r)))
#define ROL(x, r) ((x << r) | (x >> (64 - r)))
#define R(x, y, k) (x = ROR(x, 8), x += y, x ^= k, y = ROL(y, 3), y ^= x)
#define ROUNDS 32

void encrypt(uint64_t ct[2],
             uint64_t const pt[2],            
             uint64_t const K[2])
{
   uint64_t y = pt[0], x = pt[1], b = K[0], a = K[1];

   R(x, y, b);
   for (int i = 0; i < ROUNDS - 1; i++) {
      R(a, b, i);
      R(x, y, b);
   }

   ct[0] = y;
   ct[1] = x;
}

参考文献

  1. ^ Ling, Song; Huang, Zhangjie; Yang, Qianqian. Automatic Differential Analysis of ARX Block Ciphers with Application to SPECK and LEA (PDF). 2016-06-30 [2018-05-06]. 
  2. ^ 2.0 2.1 Beaulieu, Ray; Shors, Douglas; Smith, Jason; Treatman-Clark, Stefan; Weeks, Bryan; Wingers, Louis. The SIMON and SPECK Families of Lightweight Block Ciphers (404). 2013. 

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