Купина (геш-функція)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Державний стандарт України
Купина (геш-функція)
Позначення ДСТУ 7564:2014
Назва Інформаційні технології. Криптографічний захист інформації. Функція хешування
Інформаційні дані
Розробники Приватне акціонерне товариство «Інститут інформаційних технологій»
Внесено Мінекономрозвитку України
Введено в дію наказ від 2 грудня 2014 р. № 1431
Чинний від 1 квітня 2015 року
Статус Чинний[1]
Останні зміни ІПС №11-2015
Пов'язані стандарти ДСТУ 7624:2014, ДСТУ 4145-2002, ГОСТ 34.311-­95[ru]
Кількість сторінок 40
База нормативних документів

«Купина» (англ. Kupyna) — ітеративна криптографічна геш-функція описана у національному стандарті України ДСТУ 7564:2014 «Інформаційні технології. Криптографічний захист інформації. Функція хешування». Стандарт набрав чинності з 1 квітня 2015 року наказом Мінекономрозвитку від 2 грудня 2014 року №1431[2]. Текст стандарту є у вільному доступі [3].

Стандарт ДСТУ 7564:2014 розроблено задля поступової заміни міждержавного стандарту ГОСТ 34.311-­95[ru][4] та згідно чинного наказу Мінцифри від 30 вересня 2020 року №140/614[5] може застосовуватися для створення кваліфікованого електронного підпису з 01 січня 2021 року, та обовязковий для застосування після 1 січня 2022 року замість функції гешування за ГОСТ 34.311-­95[ru].

Функція стиснення Купини складається з двох фіксованих 2n-бітних перестановок T і T+, структура яких запозичена у шифра Калина. Зокрема, використовуються чотири таких самих S-блока. Результат роботи геш-функції може мати довжину від 8 до 512 біт. Варіант, який повертає n біт, позначається як Купина-n.[6]

Алгоритм[ред. | ред. код]

Спочатку повідомлення доповнюється до довжини, кратної розміру блока. Для цього до повідомлення додається 1 біт , після нього нульових бітів, де і 96 біт, які містять довжину повідомлення в бітах. Таким чином, максимальна довжина повідомлення становить біт.

Далі повідомлення розбивається на блоків по біт у кожному. Для варіантів функції, які повертають до 256 біт включно, = 512. Для варіантів, які повертають значення, довші 256 біт, = 1024.

Далі, будується геш-функція, з використанням наступного ітеративного алгоритму[6].

де

, якщо l = 512, або , якщо l = 1024

 — функція, яка повертає найбільш значущих бітів блока розміром [6]

Кількість ітерацій для варіантів функції, які повертають до 256 біт включно — 10. Кількість ітерацій для варіантів функції, які повертають значення, довші 256 біт, — 14[6].

Перестановки T і T+[ред. | ред. код]

Ці перетворення керують станом, представленим матрицею G, яка містить у кожній комірці 1 байт інформації[6]. Матриця має розмір 8Х8 (при ) або 8Х16 (при )[6].

Спочатку матриця G заповнюється послідовністю байт[6]. Наприклад для послідовності 00 01 02 … 3f матриця G виглядає так[6].


[6]

Аналогічно заповнюється матриця 8 X 16[6].

Перестановки і визначені як:

[6]

Функція додає по модулю 2 вектор

до кожного стовпця матриці стану ( — номер раунду)[6].

Функція додає по модулю вектор

до кожного стовпця матриці стану ( — номер раунду)[6].

Функція підміняє елементи матриці стану підстановкою з одного з чотирьох S-блоків (номер S-блока визначається як )[6].

Функція виконує циклічний зсув вправо елементів матриці стану. Рядки з номерами зсуваються на елементів, а рядок 7 зсувається на 7 елементів при або на 11 елементів при [6].

Для виконання функції кожен елемент матриці стану представляється як елемент скінченного поля , сформованого незвідним поліномом . Кожен елемент матриці стану обчислюється за формулою:

де  — вектор (0x01, 0x01, 0x05, 0x01, 0x08, 0x06, 0x07, 0x04), а  — номер стовпця матриці стану [6].

S-блоки[ред. | ред. код]

Підстановка π0[ред. | ред. код]

A8 43 5F 06 6B 75 6C 59 71 DF 87 95 17 F0 D8 09
6D F3 1D CB C9 4D 2C AF 79 E0 97 FD 6F 4B 45 39
3E DD A3 4F B4 B6 9A 0E 1F BF 15 E1 49 D2 93 C6
92 72 9E 61 D1 63 FA EE F4 19 D5 AD 58 A4 BB A1
DC F2 83 37 42 E4 7A 32 9C CC AB 4A 8F 6E 04 27
2E E7 E2 5A 96 16 23 2B C2 65 66 0F BC A9 47 41
34 48 FC B7 6A 88 A5 53 86 F9 5B DB 38 7B C3 1E
22 33 24 28 36 C7 B2 3B 8E 77 BA F5 14 9F 08 55
9B 4C FE 60 5C DA 18 46 CD 7D 21 B0 3F 1B 89 FF
EB 84 69 3A 9D D7 D3 70 67 40 B5 DE 5D 30 91 B1
78 11 01 E5 00 68 98 A0 C5 02 A6 74 2D 0B A2 76
B3 BE CE BD AE E9 8A 31 1C EC F1 99 94 AA F6 26
2F EF E8 8C 35 03 D4 7F FB 05 C1 5E 90 20 3D 82
F7 EA 0A 0D 7E F8 50 1A C4 07 57 B8 3C 62 E3 C8
AC 52 64 10 D0 D9 13 0C 12 29 51 B9 CF D6 73 8D
81 54 C0 ED 4E 44 A7 2A 85 25 E6 CA 7C 8B 56 80

Підстановка π1[ред. | ред. код]

CE BB EB 92 EA CB 13 C1 E9 3A D6 B2 D2 90 17 F8
42 15 56 B4 65 1C 88 43 C5 5C 36 BA F5 57 67 8D
31 F6 64 58 9E F4 22 AA 75 0F 02 B1 DF 6D 73 4D
7C 26 2E F7 08 5D 44 3E 9F 14 C8 AE 54 10 D8 BC
1A 6B 69 F3 BD 33 AB FA D1 9B 68 4E 16 95 91 EE
4C 63 8E 5B CC 3C 19 A1 81 49 7B D9 6F 37 60 CA
E7 2B 48 FD 96 45 FC 41 12 0D 79 E5 89 8C E3 20
30 DC B7 6C 4A B5 3F 97 D4 62 2D 06 A4 A5 83 5F
2A DA C9 00 7E A2 55 BF 11 D5 9C CF 0E 0A 3D 51
7D 93 1B FE C4 47 09 86 0B 8F 9D 6A 07 B9 B0 98
18 32 71 4B EF 3B 70 A0 E4 40 FF C3 A9 E6 78 F9
8B 46 80 1E 38 E1 B8 A8 E0 0C 23 76 1D 25 24 05
F1 6E 94 28 9A 84 E8 A3 4F 77 D3 85 E2 52 F2 82
50 7A 2F 74 53 B3 61 AF 39 35 DE CD 1F 99 AC AD
72 2C DD D0 87 BE 5E A6 EC 04 C6 03 34 FB DB 59
B6 C2 01 F0 5A ED A7 66 21 7F 8A 27 C7 C0 29 D7

Підстановка π2[ред. | ред. код]

93 D9 9A B5 98 22 45 FC BA 6A DF 02 9F DC 51 59
4A 17 2B C2 94 F4 BB A3 62 E4 71 D4 CD 70 16 E1
49 3C C0 D8 5C 9B AD 85 53 A1 7A C8 2D E0 D1 72
A6 2C C4 E3 76 78 B7 B4 09 3B 0E 41 4C DE B2 90
25 A5 D7 03 11 00 C3 2E 92 EF 4E 12 9D 7D CB 35
10 D5 4F 9E 4D A9 55 C6 D0 7B 18 97 D3 36 E6 48
56 81 8F 77 CC 9C B9 E2 AC B8 2F 15 A4 7C DA 38
1E 0B 05 D6 14 6E 6C 7E 66 FD B1 E5 60 AF 5E 33
87 C9 F0 5D 6D 3F 88 8D C7 F7 1D E9 EC ED 80 29
27 CF 99 A8 50 0F 37 24 28 30 95 D2 3E 5B 40 83
B3 69 57 1F 07 1C 8A BC 20 EB CE 8E AB EE 31 A2
73 F9 CA 3A 1A FB 0D C1 FE FA F2 6F BD 96 DD 43
52 B6 08 F3 AE BE 19 89 32 26 B0 EA 4B 64 84 82
6B F5 79 BF 01 5F 75 63 1B 23 3D 68 2A 65 E8 91
F6 FF 13 58 F1 47 0A 7F C5 A7 E7 61 5A 06 46 44
42 04 A0 DB 39 86 54 AA 8C 34 21 8B F8 0C 74 67

Підстановка π3[ред. | ред. код]

68 8D CA 4D 73 4B 4E 2A D4 52 26 B3 54 1E 19 1F
22 03 46 3D 2D 4A 53 83 13 8A B7 D5 25 79 F5 BD
58 2F 0D 02 ED 51 9E 11 F2 3E 55 5E D1 16 3C 66
70 5D F3 45 40 CC E8 94 56 08 CE 1A 3A D2 E1 DF
B5 38 6E 0E E5 F4 F9 86 E9 4F D6 85 23 CF 32 99
31 14 AE EE C8 48 D3 30 A1 92 41 B1 18 C4 2C 71
72 44 15 FD 37 BE 5F AA 9B 88 D8 AB 89 9C FA 60
EA BC 62 0C 24 A6 A8 EC 67 20 DB 7C 28 DD AC 5B
34 7E 10 F1 7B 8F 63 A0 05 9A 43 77 21 BF 27 09
C3 9F B6 D7 29 C2 EB C0 A4 8B 8C 1D FB FF C1 B2
97 2E F8 65 F6 75 07 04 49 33 E4 D9 B9 D0 42 C7
6C 90 00 8E 6F 50 01 C5 DA 47 3F CD 69 A2 E2 7A
A7 C6 93 0F 0A 06 E6 2B 96 A3 1C AF 6A 12 84 39
E7 B0 82 F7 FE 9D 87 5C 81 35 DE B4 A5 FC 80 EF
CB BB 6B 76 BA 5A 7D 78 0B 95 E3 AD 74 98 3B 36
64 6D DC F0 59 A9 4C 17 7F 91 B8 C9 57 1B E0 61

Криптостійкість[ред. | ред. код]

Автори запевняють, що диференціальні атаки і rebound-атаки неефективні вже після 4 ітерацій функцій перестановок. У таблиці наведені заявлені авторами показники криптостійкості.

Вид атаки Купина-256 Купина-512
Колізія 2128 2256
Першовзір 2256 2512
Другий першовзір 2256 2512
Фіксовані точки 2256 2512

У результаті незалежного криптоаналізу вдалося провести атаку тільки на перші 5 раундів; складність знаходження колізії для скороченої до 5 раундів функції Купина-256 складає 2120.[7][8]

Використання[ред. | ред. код]

Kupyna-reference — код референсної реалізаціі на C

cppcrypto — Бібліотека з відкритим вихідним кодом на C++

cryptonite — бібліотека криптографічних перетворень від ПриватБанку з відкритим програмним кодом на C, має експертний висновок UA.14360570.00001-01 90 01-1 за результатами державної експертизи у галузі КЗІ

Примітки[ред. | ред. код]

  1. ДСТУ 7564:2014 в Каталозі НД України
  2. Про прийняття національних стандартів України, гармонізованих з європейськими стандартами, міжнародних стандартів як національних стандартів України, затвердження національних стандартів України, скасування міждержавних стандартів в Україні та внесення зміни до наказу Державного комітету стандартизації, метрології та сертифікації України від 12.06.2002 №357
  3. Текст стандарту ДСТУ 7564:2014 на сайті Державного підприємства «Український науково-дослідний і навчальний центр проблем стандартизації, сертифікації та якості»
  4. Держспецзв’язку впроваджує нові стандарти криптографічного захисту інформації
  5. Наказ № 140/614 від 30.09.2020 "Про встановлення вимог до технічних засобів, процесів їх створення, використання та функціонування у складі інформаційно-телекомунікаційних систем під час надання кваліфікованих електронних довірчих послуг". zakon.rada.gov.ua (uk). Міністерство цифрової трансформації України. 2020-09-30. Процитовано 2021-01-04. 
  6. а б в г д е ж и к л м н п р с т https://eprint.iacr.org/2015/885.pdf Roman Oliynykov, Ivan Gorbenko, Oleksandr Kazymyrov, Victor Ruzhentsev, Oleksandr Kuznetsov, Yurii Gorbenko, Artem Boiko, Oleksandr Dyrda, Viktor Dolgov, Andrii Pushkaryov A New Standard of Ukraine: The Kupyna Hash Function
  7. Christoph Dobraunig, Maria Eichlseder, and Florian Mendel (2015). Analysis of the Kupyna-256 Hash Function (en). Процитовано 1 жовтня 2015. 
  8. Jian Zou, Le Dong (2015). Cryptanalysis of the Round-Reduced Kupyna Hash Function (en). Процитовано 2 жовтня 2015. 

Див. також[ред. | ред. код]