ルシファー（暗号）

暗号学において、ルシファーはIBMのホルスト・ファイステルと彼の同僚によって開発された、最も初期の民間ブロック暗号のいくつかに付けられた名前です。ルシファーはデータ暗号化標準の直接の前身です。1つのバージョンはDTD-1とも呼ばれ、^{[1] 、 1970年代に電子}銀行で商業的に使用されました。

Lucifer は、暗号を解読する際の出発点として、転置と置換暗号化の組み合わせを使用します。^{[説明が必要]} Feistel が 1971 年に説明した 1 つの変種^{[2]は、48 ビットの}キーを使用し、48 ビットのブロックで動作します。この暗号は、置換–順列ネットワークであり、2 つの 4 ビットS ボックスを使用します。キーによって、使用する S ボックスが選択されます。特許では、一度に 24 ビットで動作する暗号の実行と、一度に 8 ビットで動作する順次バージョンについて説明しています。同じ年の John L. Smith による別の変種^[3]では、1 つの加算 mod 4 と 1 つの 4 ビット S ボックスを使用して、32 ビット ブロックで動作する 64 ビットのキーを使用します。この構造は、クロック サイクルごとに 4 ビットで動作するように設計されています。これは、知られているブロック暗号の実装の中で最も小さいものの 1 つである可能性があります。フェイステルは後に、128ビットの鍵を使い、128ビットのブロックで動作するより強力な変種を説明した。^[4]

ソルキン（1984）は、後のルシファーを16ラウンドのフェイステルネットワークとして説明しました。これも128ビットのブロックと128ビットの鍵に基づいています。^{[5]このバージョンは}差分暗号解読の影響を受けやすく、鍵の約半分については、2 ³⁶ の選択平文と2 ^{36 の}時間計算量で暗号を解読できます。^[6]

IBM は、データ暗号化標準の候補として、Lucifer の Feistel ネットワーク バージョンを提出しました(より最近のAES プロセスと比較してください)。国家安全保障局が暗号のキー サイズを 56 ビットに、ブロック サイズを 64 ビットに削減し、当時 IBM と NSA のみが知っていた 差分暗号解析に対する耐性を持たせた後、この暗号は DES になりました。

「ルシファー」という名前は、どうやら「デーモン」をもじったものらしい。これは、ファイステルが取り組んでいたプライバシーシステムの名前「デモンストレーション」を短縮したものだった。使用されていたオペレーティングシステムは、長い名前を処理できなかった。^[7]

Sorkin (1984) によって説明されたバリアントは、DES のように16 のFeistel ラウンドを備えていますが、初期または最終の順列はありません。キーとブロックのサイズはどちらも 128 ビットです。Feistel 関数は、64 ビットのサブキーと 8 つの「交換制御ビット」(ICB) とともに、64 ビットのハーフ ブロックのデータに対して動作します。ICB はスワッピング操作を制御します。64 ビットのデータ ブロックは 8 つの 8 ビット バイトの連続とみなされ、特定のバイトに対応する ICB が 0 の場合、左と右の 4 ビットの半分 (ニブル)_がスワップされます。ICB が 1 の場合、バイトは変更されません。各バイトは、S ₀と S ₁で示される 2 つの 4×4 ビットの S ボックスによって_動作結果の出力は連結され、排他的論理和(XOR) を使用してサブキーと結合されます。これは「キー中断」と呼ばれます。その後、2 段階の置換操作が行われます。最初の段階では、固定された置換の下で各バイトを置換します。2 番目の段階では、バイト間のビットを混合します。

キー スケジューリング アルゴリズムは比較的単純です。最初に、128 ビットのキーがシフト レジスタにロードされます。各ラウンドで、レジスタの左側の 64 ビットがサブキーを形成し、右側の 8 ビットが ICB ビットを形成します。各ラウンドの後、レジスタは 56 ビット左に回転します。

• エリ・ビハム、アディ・シャミール (1991)。スネフェル、カフラー、REDOC-II、ロキ、ルシファーの差分暗号解析。CRYPTO 1991: pp156–171
• ホイットフィールド・ディフィー、スーザン・ランドー (1998)。『プライバシーの危機：盗聴と暗号化の政治学』
• スティーブン・レヴィ (2001)。『暗号：新たなコード戦争における秘密とプライバシー』（ペンギン・プレス・サイエンス）。

• ジョン・サバードによるルシファーの描写