Útoky na bitově orientované proudové šifry obsahující LFSR

Abstract

V predloženej práci sa venujeme kryptoanalýze jednej z najznámejších prúdových šifier - šifre A5/1. Táto šifra sa používa na zabezpečenie komunikácie mobilných telefónov, ktoré sú v súlade so štandardom GSM. Základným prvkom šifry A5/1 je LFSR(posuvný register s lineárnymi spätnými väzbami), ktorý sa používa v prúdových šifrách, pretože produkuje postupnosť bitov s vysokou periódou, má dobré štatistické vlastnosti a ľahko sa analyzuje pomocou rôznych algebraických metód. V práci sme popísali a implementovali tri útoky na šifru, ktoré predpokladajú znalosť otvoreného textu. Prvé dva útoky sú typu uhádni a odvoď a posledný je korelačný. Ťažiskom práce je kryptoanalýza od Golića, ktorá predpokladá len 64 bitov otvoreného textu. Charakter jeho implementácie dovoľuje úlohu rozdeliť na paralelne prebiehajúce výpočty, vďaka čomu je možné používať program aj v praxi. Na záver práce sa venujeme korelačnému útoku, ktorý je podstatne rýchleší, ale predpokladá znalosť pomerne veľkého množstva otvoreného textu.

In this work we study cryptanalysis one of the most current stream ciphers A5/1. The cipher is used to provide mobile communication privacy in the GSM cellular telephone standard. An essential element of the cipher A5/1 is LFSR( Linear feedback shift register) which is used in stream ciphers because it produces a sequence of bits with high periodicity, has good statistical properties and is easily analyzed using various algebraic methods. At work, we describe and implement three known-plaintext attacks on the cipher. The first two attacks are of the type Guess and Determine and the last one is correlation attack. The focus of the work is cryptanalysis by Golić, which assumes only 64 bits of plaintext. The character of implementation allows to split the work and use parallel-computing, making it possible to use the program in practice. At the end of the work we devote to correlation attack, that is considerably faster, but it assumes knowledge of the relatively large amount of plaintext.