2.6. Još neki moderni blokovni kriptosustavi

Prije nego što kažemo nešto o Trostrukom DES-u, odgovorimo na pitanje zašto se ne koristi "Dvostruki DES". Kod Dvostrukog DES-a bi svaki blok šifrirali dvaput, s dva različita ključa K i L:

y = e_L(e_K(x)),
x = d_K(d_L(y)).

Jedna od najpopularnijih zamjena za DES je Trostruki DES (koriste se još i nazivi Triple DES i 3DES):

y = e_M(d_L(e_K(x))),
x = d_K(e_L(d_M(y))).

IDEA (International Data Encryption Algorithm) je kriptosustav koji su razvili švicarski kriptografi Xuejia Lai i James Massey s ETH Zürich. Prvu verziju zvanu PES (Proposed Encryption Standard) su objavili 1990. Međutim, taj kriptosustav nije bio otporan na diferencijalnu kriptoanalizu (za 128-bitni ključ je trebalo 2⁶⁴ operacija), pa su nakon Biham-Shamirovog otkrića, autori 1992. godine prepravili algoritam i nazvali ga IDEA.

IDEA koristi 128-bitni ključ za šifriranje 64-bitnih blokova otvorenog teksta. Koristi tri operacije na 16-bitnim podblokovima:

• XOR     (oznaka   ⊕),
• zbrajanje modulo 2¹⁶     (oznaka   ⊞),
• množenje modulo 2¹⁶ + 1     (oznaka   ⋄).

1. dva međuključa u svakoj rundi: 32-bitni Km_i i 5-bitni Kr_i;
2. funkcija f ovisi o rundi.

• XOR,
• zbrajanje i oduzimanje modulo 2³²,
• lijeva ciklička rotacija od a za b bitova     (oznaka   a <<< b).

       runda              f1i     f2i    f3i    f4i
-----------------------------------------------------------------
 1, 4, 7, 10, 13, 16       +     XOR     -      + 
-----------------------------------------------------------------
   2, 5, 8, 11, 14        XOR     -      +     XOR
-----------------------------------------------------------------
   3, 6, 9, 12, 15         -      +     XOR     -
-----------------------------------------------------------------      

RC5 algoritam je izumio Ron Rivest 1994. godine. Zapravo to je cijela familija algoritama određena s tri parametra:
      w - duljina riječi u bitovima = 16, 32, 64
      r - broj rundi = 0, 1, ... , 255
      b - broj bajtova u ključu = 0, 1, ... , 255
Obično se koristi verzija sa w = 32, r = 12, b = 12.

Osnovne operacije u RC5 su:

• XOR,
• zbrajanje i oduzimanje modulo 2^w,
• lijeva i desna ciklička rotacija     (a <<< b, a >>> b).

U šifriranju se koristi 2r+2 32-bitnih riječi S₀, S₁, ... , S_2r+1 koje ovise o ključu K. Najprije se ključ K₀...K_b-1 od b bajtova prebaci u niz od c riječi M₀...M_c-1 (ako b nije višekratnik od w, onda se dodaju nule). Zatim se S_i-ovi inicijaliziraju koristeći pseudoslučajne veličine

P_w = Odd [(e - 2) 2^w],     Q_w = Odd [(φ - 1) 2^w],

Inicijalizacija:   S = P_w, S_i = S_i-1 + Q_w, i = 1, 2, ... , 2r+1.
Procedura:
      i = j = X = Y = 0, n = 3 max (2r+2, c)
      do 3n times
          S_i = (S_i + X + Y) <<< 3, X = S_i, i = i + 1 (mod 2r+2),
          M_j = (M_j + X + Y) <<< (X + Y), Y = M_j, j = j + 1 (mod c).

Kod šifriranja, najprije podijelimo blok otvorenog teksta na dvije w-bitne riječi A i B. Zatim se primjeni algoritam:

      L₀ = A + S₀, R₀ = B + S₁,
      for i = 1 to r do
          L_i = ((L_i-1 ⊕ R_i-1) <<< R_i-1) + S_2i
          R_i = ((R_i-1 ⊕ L_i) <<< L_i-1) + S_2i+1.

Naziv RC5 sugerira da je to jedan iz niza kriptosustava (RC dolazi od "Rivest Cipher"). Zaista, postoje RC2, RC4 i RC6 kripotsustavi (RC1 i RC3 su bile radne verzije). Dok su RC2 i RC6 slični RC5, kriptosustav RC4 je drukčijeg tipa i predstavlja jednu od najpoznatijih protočnih šifri.