Réseau de Feistel

De nombreux chiffres en bloc symétriques modernes utilisent les réseaux de Feistel, et la structure et les propriétés des chiffres de Feistel ont été largement explorées par les cryptographes. Plus précisément, Michael Luby et Charles Rackoff ont analysé la construction du chiffrement par blocs de Feistel, et ont prouvé que si la fonction de ronde est une fonction pseudo-aléatoire cryptographiquement sûre, avec _Ki utilisé comme germe, alors 3 rondes sont suffisantes pour faire du chiffrement par blocs une permutation pseudo-aléatoire, tandis que 4 rondes sont suffisantes pour en faire une permutation pseudo-aléatoire "forte" (ce qui signifie qu'elle reste pseudo-aléatoire même pour un adversaire qui obtient un accès oracle à sa permutation inverse). En raison de ce résultat très important de Luby et Rackoff, les chiffres Feistel sont parfois appelés chiffres en bloc Luby-Rackoff. D'autres études théoriques ont généralisé la construction, et ont défini des limites plus précises pour la sécurité.

Soit F comme fonction de ronde et K 1 , K 2 , ... , K n comme K_{1},K_{2},\ldots ,K_{n}} comme sous-clés pour les rondes 1 , 2 , ... , n comme 1,2,\ldots ,n} respectivement.

Le fonctionnement de base est alors le suivant :

Séparez le bloc de texte en clair en deux parties égales, ( L 1 {\displaystyle L_{1}} , R 1 {\displaystyle R_{1}} )

Pour chaque tour i = 1, 2, ..., n (style d'affichage i=1, 2, points, n) , calculer (calculer)

L i + 1 = R i (style d'affichage L_{i+1}=R_{i}\,}

R i + 1 = L i ⊕ F ( R i , K i ) {\displaystyle R_{i+1}=L_{i}\oplus {\rm {F}}(R_{i},K_{i})} .

Le texte chiffré est alors ( R n + 1 , L n + 1 )} . (En général, les deux pièces R n {\style d'affichage R_{n}} et L n {\style d'affichage L_{n}} ne sont pas interverties après le dernier tour).

Le décryptage d'un texte chiffré ( R n , L n ) est réalisé en calculant pour i = n , n - 1 , ... , 1 {\displaystyle i=n,n-1,\ldots ,1}

R i = L i + 1 {\displaystyle R_{i}=L_{i+1}\,}

L i = R i + 1 ⊕ F ( L i + 1 , K i ) {\displaystyle L_{i}=R_{i+1}\oplus {\rm {F}}(L_{i+1},K_{i})} .

Ensuite, ( L 1 , R 1 ) est à nouveau le texte en clair.

L'un des avantages de ce modèle est que la fonction ronde de type F ne doit pas nécessairement être inversible et peut être très complexe.

Le schéma illustre le processus de cryptage. Le décryptage ne nécessite que l'inversion de l'ordre de la sous-clé K n , K n - 1 , ... , K 1 {\displaystyle K_{n},K_{n-1},\ldots ,K_{1}} en utilisant le même processus ; c'est la seule différence entre le cryptage et le décryptage :

Les chiffres Feistel non équilibrés utilisent une structure modifiée où L 1 {\displaystyle L_{1}} et R 1 {\displaystyle R_{1}} ne sont pas de longueurs égales. Le chiffrement MacGuffin est un exemple expérimental de ce type de chiffrement.

La construction Feistel est également utilisée dans des algorithmes cryptographiques autres que les chiffrages par blocs. Par exemple, le schéma OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding) utilise un simple réseau Feistel pour randomiser les cryptogrammes dans certains schémas de chiffrement à clé asymétrique.

Feistel ou Feistel modifié : Blowfish, Camellia, CAST-128, DES, FEAL, ICE, KASUMI, LOKI97, Lucifer, MARS, MAGENTA, MISTY1, RC5, TEA, Triple DES, Twofish, XTEA, GOST 28147-89

Feistel généralisé : CAST-256, MacGuffin, RC2, RC6, Skipjack