HC-128 （pdf）-欧州プロジェクトeSTREAMの ファイナリスト、内部状態がかなり大きいストリーム暗号
（512個の32ビットワードの2つの独立した配列）。 大きなストリームを暗号化するのは非常に賢明ですが、これらの配列の初期化にはかなりの時間がかかるため、バッチモードではあまり効率的ではありません。 右側には、その中で使用される6つの主要な機能があります。 定数の恐ろしい長い配列でオーバーロードされておらず、その実装（カットの下）は、他と比較して、シンプルで、多かれ少なかれはっきりしています。 それはすべて、2つの関数f1とf2が私を引っ掛けたという事実から始まりました
BouncyCastleライブラリから取得した標準の実装を次に示します
HC-128
package org.bouncycastle.crypto.engines; import org.bouncycastle.crypto.CipherParameters; import org.bouncycastle.crypto.DataLengthException; import org.bouncycastle.crypto.StreamCipher; import org.bouncycastle.crypto.params.KeyParameter; import org.bouncycastle.crypto.params.ParametersWithIV; /** * HC-128 is a software-efficient stream cipher created by Hongjun Wu. It * generates keystream from a 128-bit secret key and a 128-bit initialization * vector. * <p> * http://www.ecrypt.eu.org/stream/p3ciphers/hc/hc128_p3.pdf * </p><p> * It is a third phase candidate in the eStream contest, and is patent-free. * No attacks are known as of today (April 2007). See * * http://www.ecrypt.eu.org/stream/hcp3.html * </p> */ public class HC128Engine implements StreamCipher { private int[] p = new int[512]; private int[] q = new int[512]; private int cnt = 0; private static int f1(int x) { return rotateRight(x, 7) ^ rotateRight(x, 18) ^ (x >>> 3); } private static int f2(int x) { return rotateRight(x, 17) ^ rotateRight(x, 19) ^ (x >>> 10); } private int g1(int x, int y, int z) { return (rotateRight(x, 10) ^ rotateRight(z, 23)) + rotateRight(y, 8); } private int g2(int x, int y, int z) { return (rotateLeft(x, 10) ^ rotateLeft(z, 23)) + rotateLeft(y, 8); } private static int rotateLeft( int x, int bits) { return (x << bits) | (x >>> -bits); } private static int rotateRight( int x, int bits) { return (x >>> bits) | (x << -bits); } private int h1(int x) { return q[x & 0xFF] + q[((x >> 16) & 0xFF) + 256]; } private int h2(int x) { return p[x & 0xFF] + p[((x >> 16) & 0xFF) + 256]; } private static int mod1024(int x) { return x & 0x3FF; } private static int mod512(int x) { return x & 0x1FF; } private static int dim(int x, int y) { return mod512(x - y); } private int step() { int j = mod512(cnt); int ret; if (cnt < 512) { p[j] += g1(p[dim(j, 3)], p[dim(j, 10)], p[dim(j, 511)]); ret = h1(p[dim(j, 12)]) ^ p[j]; } else { q[j] += g2(q[dim(j, 3)], q[dim(j, 10)], q[dim(j, 511)]); ret = h2(q[dim(j, 12)]) ^ q[j]; } cnt = mod1024(cnt + 1); return ret; } private byte[] key, iv; private boolean initialised; private void init() { if (key.length != 16) { throw new java.lang.IllegalArgumentException( "The key must be 128 bits long"); } cnt = 0; int[] w = new int[1280]; for (int i = 0; i < 16; i++) { w[i >> 2] |= (key[i] & 0xff) << (8 * (i & 0x3)); } System.arraycopy(w, 0, w, 4, 4); for (int i = 0; i < iv.length && i < 16; i++) { w[(i >> 2) + 8] |= (iv[i] & 0xff) << (8 * (i & 0x3)); } System.arraycopy(w, 8, w, 12, 4); for (int i = 16; i < 1280; i++) { w[i] = f2(w[i - 2]) + w[i - 7] + f1(w[i - 15]) + w[i - 16] + i; } System.arraycopy(w, 256, p, 0, 512); System.arraycopy(w, 768, q, 0, 512); for (int i = 0; i < 512; i++) { p[i] = step(); } for (int i = 0; i < 512; i++) { q[i] = step(); } cnt = 0; } public String getAlgorithmName() { return "HC-128"; } /** * Initialise a HC-128 cipher. * * @param forEncryption whether or not we are for encryption. Irrelevant, as * encryption and decryption are the same. * @param params the parameters required to set up the cipher. * @throws IllegalArgumentException if the params argument is * inappropriate (ie. the key is not 128 bit long). */ public void init(boolean forEncryption, CipherParameters params) throws IllegalArgumentException { CipherParameters keyParam = params; if (params instanceof ParametersWithIV) { iv = ((ParametersWithIV)params).getIV(); keyParam = ((ParametersWithIV)params).getParameters(); } else { iv = new byte[0]; } if (keyParam instanceof KeyParameter) { key = ((KeyParameter)keyParam).getKey(); init(); } else { throw new IllegalArgumentException( "Invalid parameter passed to HC128 init - " + params.getClass().getName()); } initialised = true; } private byte[] buf = new byte[4]; private int idx = 0; private byte getByte() { if (idx == 0) { int step = step(); buf[0] = (byte)(step & 0xFF); step >>= 8; buf[1] = (byte)(step & 0xFF); step >>= 8; buf[2] = (byte)(step & 0xFF); step >>= 8; buf[3] = (byte)(step & 0xFF); } byte ret = buf[idx]; idx = idx + 1 & 0x3; return ret; } public void processBytes(byte[] in, int inOff, int len, byte[] out, int outOff) throws DataLengthException { if (!initialised) { throw new IllegalStateException(getAlgorithmName() + " not initialised"); } if ((inOff + len) > in.length) { throw new DataLengthException("input buffer too short"); } if ((outOff + len) > out.length) { throw new DataLengthException("output buffer too short"); } for (int i = 0; i < len; i++) { out[outOff + i] = (byte)(in[inOff + i] ^ getByte()); } } public void reset() { idx = 0; init(); } public byte returnByte(byte in) { return (byte)(in ^ getByte()); } }
先ほど書いた関数f1とf2について。 要するに、それらはSHA-2（hello、NSA！）から取得され、1つの32ビット数値から別の数値への明確な変換を表します。
私は、これらの関数の定数、それらがどこから来て、どのように計算されるかに興味がありました。 それに関する情報は0を少し超えていることが判明しました。すべての情報は上記のリンクに記載されています。 これら2つの関数の期間を計算しましたが、それはすべての最大値ではなく、最大期間に対応する定数を選択しました。 3つの定数すべてを並べ替える単純なサイクルを使用して、期間が最大になるトリプルを検索しました。 さて、期間の計算中に2つの異なるトリプルの値が交差しないように見えました。 ここでは、たとえば、そのようなトリプル（そのようなペアがたくさんあります。私は好きなものを選びました）。
元の{7、18、3}および{17、19、10}の代わりに{22、13、3}および{18、4、9}
これらの機能の開発でNSAがどのようにガイドされたかはわかりません。ブックマークがあるかどうかはわかりません。 しかし、私の定数は彼らの定数より悪くない可能性が非常に高いです。 また、明確な対応（すべての値0-（2 32 -1）をチェック）を提供し、標準のサイクルよりも長いサイクルを持っています。 だから、私とそれらを交換してお気軽に
private static int f1(int x) { return rotateRight(x, 22) ^ rotateRight(x, 13) ^ (x >>> 3); } private static int f2(int x) { return rotateRight(x, 18) ^ rotateRight(x, 4) ^ (x >>> 9); }
Cはそれを理解しました。
もう1つ。 HC-128のコンビナトリアル分析に関するドキュメントに出会いました。 10億のマタナがありますが、さらに興味深いことに、関数h1 、 h2およびg1 、 g2を改善するための提案があります（セクション4）
h1（x）およびh2（x）関数は、それらが提供する32のうち16ビットのみを使用します。これらの16ビットは、状態配列PおよびQの 2つのインデックス（2x8）として使用されます。 ただし、32個すべてを使用する必要があります。そうしないと、特定の条件下で内部状態を復元できます。 したがって、これらの関数（2 32を法とする2つの要素の合計）に最初にあると考えられるのは、xとx自体です。 次のようになります（上記のオプションと比較してください）：
private int h1(int x) { return (q[x & 0xFF] + q[((x >> 16) & 0xFF) + 256]) ^ x; } private int h2(int x) { return (p[x & 0xFF] + p[((x >> 16) & 0xFF) + 256]) ^ x; }
次に、関数g1（x）およびg2（x）について説明します。 状態PおよびQの配列は、互いに独立して存在します。 したがって、悪条件（これらの配列の1つと生成されたバイトのストリームの一部の認識）の下では、これは悪い結果につながる可能性があります。
したがって、関数g1およびg2を変更して、 Pの各要素がQのランダム要素に依存し、その逆も成り立つようにします。 そして、要素yを循環シフトする代わりに、配列QおよびPからの要素のインデックスとして、そこから数ビットを取得します。
private int g1(int x, int y, int z) { return (rotateRight(x, 10) ^ rotateRight(z, 23)) + Q[(y >> 7) & 0x1FF]; } private int g2(int x, int y, int z) { return (rotateLeft(x, 10) ^ rotateLeft(z, 23)) + P[(y >> 7) & 0x1FF]; }
これですべて、元のインラインHC-128に劣らない（理論的には優れた）新しいアルゴリズムができました。
発言
もちろん、これは概してゲーム全体であり、実際のアプリケーションではそのようなものを使用しないようにアドバイスする必要があります 。 しかし、頭脳、「自分のための」アプリケーション、および標準と特許の意図的な回避（HC-128が特許化されていた場合）の責任として、そのような研究と正確な修正には生命権があります。 たとえば、パスワードハッシュを遅くする手順でこのオプションを使用します（パスワード15からハッシュ（パスワード）+ハッシュ（ハッシュ（パスワード））+（ハッシュ（パスワード）+ハッシュ（ハッシュ（パスワード））の15キロバイト配列を生成します... ）、この配列から変更されたHC-128ハッシュを初期化し、サイクル内でこの配列のさまざまな小さな部分を変更されたHC-128で数百万回暗号化して、最後に配列からハッシュを計算します。これが遅いパスワードハッシュになります。
ちなみに、これはスポンジ機能に似ています。 しかし、私はすでにドーパーの後。
このサイクルの後、もう一度配列からのハッシュを検討します。これは遅いパスワードハッシュになります。 そのような恐怖に対する効果的なブルートフォースは、書くのが非現実的です。
これを行うクラスを次に示します。 ObfuscatorEngineは修正されたHC-128です。 エントロピー -ハッシュから収集され、ランダムな場所の断片で暗号化される配列。
反復回数は素数です。 オフセットが計算される場所を見るのも面白いです。
スローヘッシャー
package com.paranoim.crypto.utils; import java.util.Arrays; import org.bouncycastle.crypto.util.Pack; import com.paranoim.crypto.Consts; import com.paranoim.crypto.digest.SHA3_256; import com.paranoim.crypto.digest.SHA3_512; import com.paranoim.crypto.utils.obfuscator.ObfuscatorEngine; import fr.cryptohash.DigestEngine; import fr.cryptohash.Keccak256; import fr.cryptohash.Keccak512; /** * @author scratch * * @description this class does calculation of hash of a password but with many iterations, * so that it would be difficult to find with brute force * * @created 06.08.2010 */ public class SlowHasher { private static final int ITERATIONS_COUNT = 0x133ECD; private static final int CHUNK_SIZE = 71; public static byte[] calculateSlowHash(final String password, final byte[] salt) { if (salt.length != Consts.BIG_SALT_SIZE) { throw new IllegalArgumentException("Salt size must be " + Consts.BIG_SALT_SIZE + " bytes!"); } final byte[] saltedPassword = ByteUtils.concat(salt, password.getBytes()); final byte[] hashOfSaltedPassword = SHA3_512.process(saltedPassword); // hash of (salt+password) final ObfuscatorEngine engine = new ObfuscatorEngine(); // used to mix bytes //compute initial entropy string final byte[] entropy = getInitialEntropy(engine, hashOfSaltedPassword, saltedPassword); final byte[] entropyHash = SHA3_512.process(entropy); engine.init(entropyHash); // 16 bytes used as key, 16 as iv final int maxOffset = entropy.length - CHUNK_SIZE + 1; int offset = (Pack.bigEndianToInt(entropyHash, 7) & 0x7FFFFFFF) % maxOffset; // main loop for (int i = 0; i < ITERATIONS_COUNT; i++) { engine.processBytes(entropy, offset = (Pack.bigEndianToInt(entropy, offset) & 0x7FFFFFFF) % maxOffset, CHUNK_SIZE, entropy, offset); } //finalization process engine.init(SHA3_256.process(entropy)); engine.processBytes(entropy, 0, entropy.length, entropy, 0); engine.processBytes(entropyHash, 0, entropyHash.length, entropyHash, 0); return SHA3_256.process(ByteUtils.concat(entropyHash, entropy)); } private static byte[] getInitialEntropy(final ObfuscatorEngine engine, final byte[] hashOfSaltedPassword, final byte[] saltedPassword) { //final ExtendedDigest sha256 = new SHA3Digest(256); //final ExtendedDigest sha512 = new SHA3Digest(512); final DigestEngine sha256 = new Keccak256(); final DigestEngine sha512 = new Keccak512(); final byte[] hash32 = new byte[32]; final byte[] hash64 = new byte[64]; final byte[] sp = Arrays.copyOf(saltedPassword, saltedPassword.length); final byte[] h = Arrays.copyOf(hashOfSaltedPassword, hashOfSaltedPassword.length); byte[] entropy = ByteUtils.concat(h, sp); engine.init(hashOfSaltedPassword); engine.processBytes(entropy, 0, entropy.length, entropy, 0); for (int i = 0; i < hashOfSaltedPassword.length << 1; i++) // 128 iterations { final byte b = hashOfSaltedPassword[i >> 1]; // i/2 if (((b >> (i & 1)) & 1) == 1) // we check 1st bit of b on even i and 2nd on odd { engine.processBytes(sp, 0, sp.length, sp, 0); entropy = ByteUtils.concat(sp, entropy); hash(sha512, entropy, hash64); entropy = ByteUtils.concat(entropy, hash64); hash(sha256, entropy, hash32); engine.init(hash32); engine.processBytes(entropy, 0, entropy.length, entropy, 0); } else { engine.processBytes(h, 0, h.length, h, 0); entropy = ByteUtils.concat(entropy, h); hash(sha512, entropy, hash64); entropy = ByteUtils.concat(hash64, entropy); hash(sha256, entropy, hash32); engine.init(hash32); engine.processBytes(entropy, 0, entropy.length, entropy, 0); } } return entropy; } private static void hash(final DigestEngine digest, final byte[] data, final byte[] result) { digest.update(data, 0, data.length); digest.digest(result, 0, result.length); } }
これは金曜日のスケッチです。