エクスティー

暗号学において、XTEA（拡張TEA）はTEAの弱点を修正するために設計されたブロック暗号である。この暗号の設計者はケンブリッジコンピュータ研究所のデイビッド・ウィーラーとロジャー・ニーダムであり、アルゴリズムは1997年に未発表の技術報告書で発表された（ニーダムとウィーラー、1997）。特許の対象とはなっていない。^[¹^]

TEAと同様に、XTEAは128ビットの鍵と推奨される64ラウンドを備えた64ビットブロックのファイステル暗号です。TEAとはいくつかの点で異なっており、鍵スケジュールがやや複雑であることや、シフト、XOR、加算の順序が変更されていることなどが挙げられます。

実装

この標準C言語のソースコードは、 David Wheeler氏とRoger Needham氏がパブリックドメインで公開したリファレンスコードを基に作成されており、XTEAを使用して暗号化と復号化を行います。

#include <stdint.h>/* v[0]とv[1]に64ビットのデータ、key[0]～key[3]に128ビットのデータを取り込む */void encipher ( unsigned int num_rounds , uint32_t v [ 2 ], uint32_t const key [ 4 ]) { unsigned int i ; uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], sum = 0 , delta = 0x9E3779B9 ; for ( i = 0 ; i < num_rounds ; i ++ ) { v0 += ((( v1 << 4 ) ^ ( v1 >> 5 )) + v1 ) ^ ( sum + key [ sum & 3 ]); sum += delta ; v1 += ((( v0 << 4 ) ^ ( v0 >> 5 )) + v0 ) ^ ( sum + key [( sum >> 11 ) & 3 ]); } v [ 0 ] = v0 ; v [ 1 ] = v1 ; }void decipher ( unsigned int num_rounds , uint32_t v [ 2 ], uint32_t const key [ 4 ]) { unsigned int i ; uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], delta = 0x9E3779B9 , sum = delta * num_rounds ; for ( i = 0 ; i < num_rounds ; i ++ ) { v1 -= ((( v0 << 4 ) ^ ( v0 >> 5 )) + v0 ) ^ ( sum + key [( sum >> 11 ) & 3 ]); sum -= delta ; v0 -= ((( v1 << 4 ) ^ ( v1 >> 5 )) + v1 ) ^ ( sum + key [ sum & 3 ]); v [ 0 ] = v0 ; v [ 1 ] = v1 ; }

参照ソースコードからの変更点は軽微です。

参照ソースコードでは、64ビットクリーンunsigned longではなく、その型が使用されていました。uint32_t
参照元のソースコードではconst型が使用されていなかった。
参照ソースコードでは、冗長な括弧を省略し、C言語の優先順位に従って、例えば次のようにround関数を記述していますv1 += (v0<<4 ^ v0>>5) + v0 ^ sum + k[sum>>11 & 3]。

「num_rounds」パラメータの推奨値は64ではなく32です。ループの各イテレーションで2回のファイステル暗号ラウンドが実行されるためです。さらに速度を向上させるには、sum+key[]の値を事前に計算してループを展開することができます。

暗号解読

2004年、KoらはXTEAの64ラウンドのうち27ラウンドに対して関連鍵差分攻撃を発表し、2 ^20.5個の選択平文と2 ^115.15の時間計算量を必要とした。^[²^]^[³^]

2009年、LuはXTEAの36ラウンドに対する関連鍵矩形攻撃を発表し、XTEAのこれまで発表されたどの暗号解読結果よりも多くのラウンドを破った。この論文では、弱い鍵の仮定なしと仮定ありの2つの攻撃が提示されており、それぞれ^264.98バイトのデータと^2126.44回の操作、および^263.83バイトのデータと^2104.33回の操作に相当する。^{[ 4 ]}

ブロックティー

XTEA と共に発表された可変幅ブロック暗号はBlock TEAと呼ばれ、XTEA のラウンド関数を使用しますが、Block TEA はそれをメッセージ全体に数回繰り返し適用します。メッセージ全体に作用するため、Block TEA は動作モードを必要としないという特性を持っています。完全な Block TEA に対する攻撃は Saarinen ^{[ 5 ]}によって説明されており、 Block TEA の後継であるXXTEAの弱点も詳細に説明されています。

参考文献

↑ Roger M. Needham; David J. Wheeler (1997 年 10 月). Tea extensions (PDF) .ケンブリッジ大学コンピュータ研究所(技術報告書).
↑ Ko, Youngdai; Hong, Seokhie; Lee, Wonil; Lee, Sangjin; Kang, Ju-Sung (2004). "Related Key Differential Attacks on 27 Rounds of XTEA and Full-Round GOST" (PDF) . In Roy, B.; Meier, W. (eds.). Fast Software Encryption . FSE 2004. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 3017. Berlin, Heidelberg: Springer. pp. 299– 316. doi : 10.1007/978-3-540-25937-4_19 . ISBN 978-3-540-22171-52018年10月10日に取得。
↑ Hong, Seokhie; Hong, Deukjo; Ko, Youngdai; Chang, Donghoon; Lee, Wonil; Lee, Sangjin (2004). "Differential Cryptanalysis of TEA and XTEA". In Lim, JI.; Lee, DH. (eds.). Information Security and Cryptology . ICISC 2003. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 2971. Berlin, Heidelberg: Springer. pp. 402–417 . doi : 10.1007/978-3-540-24691-6_30 . ISBN 978-3-540-21376-5。
↑ Lu, Jiqiang (2008年7月2日). 「XTEAブロック暗号の36ラウンドに対する関連鍵矩形攻撃」. International Journal of Information Security . 8 (1): 1– 11. doi : 10.1007/s10207-008-0059-9 . ISSN 1615-5262 . S2CID 26794956 .
↑サーリネン、マルク＝ユハニ（1998 年 10 月 20 日）。「ブロックティーの暗号解析」。リサーチゲート。2018 年10 月 10 日に取得。

さらに読む

Sekar, Gautham; Mouha, Nicky; Velichkov, Vesselin; Preneel, Bart (2011). "Meet-in-the-Middle Attacks on Reduced-Round XTEA". In Kiayias, A. (ed.). Topics in Cryptology – CT-RSA 2011. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 6558. pp. 250–267 . doi : 10.1007/978-3-642-19074-2_17 . ISBN 978-3-642-19073-52018年10月10日に取得。
Moon, Dukjae; Hwang, Kyungdeok; Lee, Wonil; Lee, Sangjin; Lim, Jongin (2002). "Impossible Differential Cryptanalysis of Reduced Round XTEA and TEA". Fast Software Encryption . Lecture Notes in Computer Science. Vol. 2365. pp. 49–60 . doi : 10.1007/3-540-45661-9_4 . ISBN 978-3-540-44009-32018年10月10日に取得。
Andem, Vikram Reddy (2003). Tiny Encryption Algorithmの暗号解読（PDF）（修士論文）。アラバマ大学タスカルーサ校。 2018年10月10日取得。

外部リンク

データフロー図
TEAとXTEAを推奨し、様々な実装例を提供するウェブページ
TEAおよびXTEAのテストベクター
極小暗号化アルゴリズムの暗号解読
PHPによるXTEAの実装
XTEAのPascal/Delphi実装
JavaScriptによるXTEAの実装（32ラウンド）
Second Lifeのスクリプト作成のためのXTEAのLinden Scripting Language（LSL）実装
SmalltalkによるXTEAの実装
PostgreSQLにおけるXTEAの実装

[wheeler-1] Roger M. Needham; David J. Wheeler (1997 年 10 月). Tea extensions (PDF) .ケンブリッジ大学コンピュータ研究所(技術報告書).

[2] Ko, Youngdai; Hong, Seokhie; Lee, Wonil; Lee, Sangjin; Kang, Ju-Sung (2004). "Related Key Differential Attacks on 27 Rounds of XTEA and Full-Round GOST" (PDF) . In Roy, B.; Meier, W. (eds.). Fast Software Encryption . FSE 2004. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 3017. Berlin, Heidelberg: Springer. pp. 299– 316. doi : 10.1007/978-3-540-25937-4_19 . ISBN 978-3-540-22171-52018年10月10日に取得。

[3] Hong, Seokhie; Hong, Deukjo; Ko, Youngdai; Chang, Donghoon; Lee, Wonil; Lee, Sangjin (2004). "Differential Cryptanalysis of TEA and XTEA". In Lim, JI.; Lee, DH. (eds.). Information Security and Cryptology . ICISC 2003. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 2971. Berlin, Heidelberg: Springer. pp. 402–417 . doi : 10.1007/978-3-540-24691-6_30 . ISBN 978-3-540-21376-5。

[4] Lu, Jiqiang (2008年7月2日). 「XTEAブロック暗号の36ラウンドに対する関連鍵矩形攻撃」. International Journal of Information Security . 8 (1): 1– 11. doi : 10.1007/s10207-008-0059-9 . ISSN 1615-5262 . S2CID 26794956 .

[5] サーリネン、マルク＝ユハニ（1998 年 10 月 20 日）。「ブロックティーの暗号解析」。リサーチゲート。2018 年10 月 10 日に取得。

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