C中的Speck密码解密问题

Question

我试图通过添加解密模块来扩展Speck密码(Ciphers)的以下实现。我按照美国国家安全局关于Speck和西蒙(https://eprint.iacr.org/2013/404)的原始论文的指令实现了解密算法。

目前，我有点卡住了，因为我不能正确地解码加密例程生成的密码文本。我已经看过其他类似的问题张贴在这里，所以没有任何结果。

通过检查我的代码和标准输出，我注意到在解密阶段存储在x_word中的值是不正确的，从第一次迭代开始。因此，下列指示可能有问题：

x_word = rotate_left( (sub_mod((x_word ^ *(round_key_ptr + 21 - i)), y_word, 65535)), 7);

我在这里发布代码的相关部分：

#define rotate_left(x,n) (x >> (word_size - n)) | (x << n)
#define rotate_right(x,n) (x << (word_size - n)) | (x >> n) 

void Speck_Encrypt_32(uint8_t *key_schedule, uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext) {

    const uint8_t word_size = 16;
    uint16_t y_word = *(uint16_t *)plaintext;
    uint16_t x_word = *(((uint16_t *)plaintext) + 1);
    uint16_t *round_key_ptr = (uint16_t *)key_schedule;
    uint16_t * word_ptr = (uint16_t *)ciphertext;

    for(uint8_t i = 0; i < 22; i++) {  // Block size 32 has only one round number option        

        x_word = ((rotate_right(x_word, 7)) + y_word) ^ *(round_key_ptr + i);
        y_word = (rotate_left(y_word, 2)) ^ x_word;

        printf("y_word - (%d) - %u\n", i, (unsigned int)y_word);
        printf("x_word - (%d) - %u\n", i, (unsigned int)x_word);
    }
    // Assemble Ciphertext Output Array   
    *word_ptr = y_word;
    word_ptr += 1;
    *word_ptr = x_word;
    return;
}

static inline uint16_t sub_mod(uint16_t a, uint16_t b, uint16_t m)
{
  if ( a>=b )
    return a - b;
  else
    return m - b + a;
}


void Speck_Decrypt_32(uint8_t *key_schedule, uint8_t *plaintext, uint8_t *ciphertext) {

    const uint8_t word_size = 16;
    // Swapping cipher text words
    uint16_t y_word = *(uint16_t *)ciphertext;
    uint16_t x_word = *(((uint16_t *)ciphertext) + 1);
    uint16_t *round_key_ptr = (uint16_t *)key_schedule;
    uint16_t * word_ptr = (uint16_t *)plaintext;

    for(int i=0; i < 4; i++) {
        printf("Ciphertext Byte %02d: %02x \n",i,ciphertext[i]);
        printf("Plaintext Byte %02d: %02x \n",i,plaintext[i]);
    } 

    // Reading round keys in reverse order
    for(uint8_t i = 0; i < 22; i++) {  // Block size 32 has only one round number option

        //printf("y_word - (%d) - %u\n", i, (unsigned int)y_word);
        //printf("x_word - (%d) - %u\n", i, (unsigned int)x_word);
        // Inverting rotations and using custom modular subtraction
        y_word = rotate_right((x_word ^ y_word), 2);
        x_word = rotate_left( (sub_mod((x_word ^ *(round_key_ptr + 21 - i)), y_word, 65535)), 7);

    }
    // Assemble Plaintext - Swapping plaintext words  
    *word_ptr = y_word;
    word_ptr += 1;
    *word_ptr = x_word;
    return;
}

我已经有一段时间没有用C语言编码了，可能会有一些错误。

Answer 1

好的旧笔和纸支票帮助我发现了两个错误：

1. 模块减法函数是错误的，因为我基本上是在执行a mod n-1而不是a mod n (我是作为除数传递错误的值)。
2. 生成密钥调度的函数一开始是错误的。我不得不按照研究论文的规格重写它。

在修复了前面提到的错误之后，我现在能够正确地用不同的块/bey大小加密/解密。

不管怎样，谢谢大家的帮助。

Answer 2

鉴于回购的作者没有完成C解密例程的编写工作，我首先会担心C设置或en密码例程的有效性。

与其从那里开始，不如看看其中一个工作中的C实现：

C

Speck

https://github.com/mysummergit/myssl/blob/master/demos/mycipher/speck.c

Answer 3

只需反向加密即可。因此，如果您的展开键是k_0，.，k_{21}，那么您将在C中执行以下操作。

#定义ROTR (x，r) (x> r) \x(x<(16-r)&0 0xffff)

#定义ROTL (x，r) (x<< r) x(x>>(16-r)&0 0xffff)

#定义invR(x，y，k) (y=y^x，y=ROTR(y,2)，x=x^k，x=(X)&0 0xffff，x=ROTL(x,7))

然后你就会做这样的事情：

对于(i=21；i>=0；i-) invR(x，y，ki)

FYI: SIMON和SPECK是近年来分析最多的分组密码。有70多篇“同行评审”论文对它们进行了分析(你可以通过在谷歌学者上进行搜索来查看)，它们的安全性与AES-128类似。在x86处理器上，speed 128/256的速度与ChaCha20 (一种非常快的流密码)几乎相同。SPECK128 128/256在x86处理器上的快速软件实现比使用AES-NI (即硬件指令)的AES-256慢约50%。有关与超级for基准测试系统兼容的SIMON和SPECK的快速实现，请参见https://github.com/iadgov/simon-speck-supercop。