RC5

Материал из DRKB


Прежде всего немного о самом алгоритме: алгоритм был разработан Рональдом Ривестом (Ronald L. Rivest) для компании RSA Data Security. На основе RC5 в свое время был создан алгоритм шифрования RC6, который участвовал в конкурсе на звание AES (Advanced Encryption Standard - "Продвинутый" алгоритм шифрования). объявленном национальным институтом стандартизации и технологий для замены уже устаревшего алгоритма DES. Тогда RC6 не выиграл только из-за низкой производительности аппаратных реализаций алгоритма. А программные реализации RC5 и RC6 являются, пожалуй, самыми быстрыми среди всех алгоритмов шифрования, обеспечивающих достаточную стойкость перед атаками.

Например, по некоторым данным скорость грамотно построенной аппаратной реализации алгоритма RC5 на компьютере с скоростью процессора 200 МГц может достигать 10..11 Мбайт/сек, а алгоритма RC6 - 11..12 Мбайт/сек. Для сравнения - скорость работы алгоритма Rijndael (победитель конкурса на звание AES) при вышеозначенных характеристиках процессора может достигать максимум 7 Мбайт/сек.

Если вам срочно нужно внедрить алгоритмы шифрования в свои коммерческие проекты - на мой взгляд лучший выбор это RC5 или RC6. И не только потому, что они значительно проще в реализации, чем, например, IDEA, но и потому, что RC5 и RC6 (насколько я знаю - ручаться не могу) свободные алгоритмы и вы не должны отчислять часть прибыли при коммерческом использовании алгоритма.

Итак, RC5 работает с блоками по восемь байт - два 32 битных слова. В отличии от IDEA и Rijndael в RC5 после развертывания ключа вычисляется один подключ, который используется и при шифровании, и при дешифровании. RC5, как и большинство алгоритмов - раундовый алгоритм, другими словами, при шифрации блока над ним производятся одни и те же операции несколько раз, в RC5 таких раундов 12.

Вот пожалуй и все, что вам нужно знать о теории алгоритма RC5, все остальное видно из модуля. Модуль RC5 похож на модуль IDEA из моей предыдущей статьи. Если вы уже используете модуль IDEA в своих программах - для использования RC5 вам достаточно просто убрать из uses модуль IDEA и включить туда модуль RC5 (все имена методов сохраняются).


{ *********************************************************************** }
{                                                                         }
{ Delphi Еncryption Library                                               }
{ Еncryption / Decryption stream - RC5                                    }
{                                                                         }
{ Copyright (c) 2004 by Matveev Igor Vladimirovich                        }
{ With offers and wishes write: teap_leap@mail.ru                         }
{                                                                         }
{ *********************************************************************** }

unit RC5;

interface

uses
  SysUtils, Classes;

type
  TRC5Block = array[1..2] of LongWord;

const
  Rounds     = 12;
  BlockSize  = 8;
  BufferSize = 2048;
  KeySize    = 64;
  KeyLength  = 2 * (Rounds + 1);

  P32 = $b7e15163;
  Q32 = $9e3779b9;

var
  Key        : string;
  KeyPtr     : PChar;

  S : array[0..KeyLength-1] of LongWord;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Дополнительные функции

procedure Initialize(AKey: string);          // Инициализация
procedure CalculateSubKeys;                  // Подготовка подключей
function EncipherBlock(var Block): Boolean;  // Шифрация блока (8 байт)
function DecipherBlock(var Block): Boolean;  // Дешифрация блока


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Главные функции

function EncryptCopy(DestStream, SourseStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;    // Зашифровать данные из одного потока в другой

function DecryptCopy(DestStream, SourseStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;    // Расшифровать данные из одного потока в другой

function EncryptStream(DataStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;    // Зашифровать содержимое потока

function DecryptStream(DataStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;    // Расшифровать содержимое потока

implementation

function ROL(a, s: LongWord): LongWord;
asm
  mov    ecx, s
  rol    eax, cl
end;

function ROR(a, s: LongWord): LongWord;
asm
  mov    ecx, s
  ror    eax, cl
end;

procedure InvolveKey;
var
  TempKey: string;
  i, j: Integer;
  K1, K2: LongWord;
begin
  // Разворачивание ключа до длинны 64 символа
  TempKey := Key;
  i := 1;
  while ((Length(TempKey) mod KeySize) <> 0) do
  begin
    TempKey := TempKey + TempKey[i];
    Inc(i);
  end;

  // Now shorten the key down to one KeySize block by combining the bytes
  i := 1;
  j := 0;
  while (i < Length(TempKey)) do
  begin
    Move((KeyPtr+j)^, K1, 4);
    Move(TempKey[i], K2, 4);
    K1 := ROL(K1, K2) xor K2;
    Move(K1, (KeyPtr+j)^, 4);
    j := (j + 4) mod KeySize;
    Inc(i, 4);
  end;
end;

procedure Initialize(AKey: string);
begin
  Key := AKey;
  GetMem(KeyPtr, KeySize);
  FillChar(KeyPtr^, KeySize, #0);

  InvolveKey;
end;

{$R-,Q-}

procedure CalculateSubKeys;
var
  i, j, k: Integer;
  L: array[0..15] of LongWord;
  A, B: LongWord;
begin
  // Copy the key into L
  Move(KeyPtr^, L, KeySize);

  // Now initialize the S table
  S[0] := P32;
  for i := 1 to KeyLength-1 do
    S[i] := S[i-1] + Q32;

  // Now scramble the S table with the key
  i := 0;
  j := 0;
  A := 0;
  B := 0;
  for k := 1 to 3*KeyLength do
  begin
    A := ROL((S[i] + A + B), 3);
    S[i] := A;
    B := ROL((L[j] + A + B), (A + B));
    L[j] := B;
    i := (i + 1) mod KeyLength;
    j := (j + 1) mod 16;
  end;
end;

function EncipherBlock(var Block): Boolean;
var
  RC5Block: TRC5Block absolute Block;
  i: Integer;
begin
  Inc(RC5Block[1], S[0]);
  Inc(RC5Block[2], S[1]);

  for i := 1 to Rounds do
  begin
    RC5Block[1] := ROL((RC5Block[1] xor RC5Block[2]), RC5Block[2]) + S[2*i];
    RC5Block[2] := ROL((RC5Block[2] xor RC5Block[1]), RC5Block[1]) + S[2*i+1];
  end;

  Result := True;
end;

function DecipherBlock(var Block): Boolean;
var
  RC5Block: TRC5Block absolute Block;
  i: Integer;
begin
  for i := Rounds downto 1 do
  begin
    RC5Block[2] := ROR((RC5Block[2]-S[2*i+1]), RC5Block[1]) xor RC5Block[1];
    RC5Block[1] := ROR((RC5Block[1]-S[2*i]),   RC5Block[2]) xor RC5Block[2];
  end;

  Dec(RC5Block[2], S[1]);
  Dec(RC5Block[1], S[0]);

  Result := True;
end;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Реализация главных функций

function EncryptCopy(DestStream, SourseStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;
var
  Buffer: TRC5Block;
  PrCount: Int64;
  AddCount: Byte;
begin
  Result := True;
  try
    if Key = '' then
    begin
      DestStream.CopyFrom(SourseStream, Count);
      Exit;
    end;
    Initialize(Key);
    CalculateSubKeys;
    PrCount := 0;
    while Count - PrCount >= 8 do
    begin
      SourseStream.Read(Buffer, BlockSize);
      EncipherBlock(Buffer);
      DestStream.Write(Buffer, BlockSize);
      Inc(PrCount, 8);
    end;

    AddCount := Count - PrCount;
    if Count - PrCount <> 0 then
    begin
      SourseStream.Read(Buffer, AddCount);
      DestStream.Write(Buffer, AddCount);
    end;
  except
    Result := False;
  end;
end;

function DecryptCopy(DestStream, SourseStream: TStream; Count: Int64;
  Key: string): Boolean;
var
  Buffer: TRC5Block;
  PrCount: Int64;
  AddCount: Byte;
begin
  Result := True;
  try
    if Key = '' then
    begin
      DestStream.CopyFrom(SourseStream, Count);
      Exit;
    end;
    Initialize(Key);
    CalculateSubKeys;
    PrCount := 0;
    while Count - PrCount >= 8 do
    begin
      SourseStream.Read(Buffer, BlockSize);
      DecipherBlock(Buffer);
      DestStream.Write(Buffer, BlockSize);
      Inc(PrCount, 8);
    end;

    AddCount := Count - PrCount;
    if Count - PrCount <> 0 then
    begin
      SourseStream.Read(Buffer, AddCount);
      DestStream.Write(Buffer, AddCount);
    end;
  except
    Result := False;
  end;
end;

function EncryptStream(DataStream: TStream; Count: Int64; Key: string): Boolean;
var
  Buffer: TRC5Block;
  PrCount: Int64;
begin
  Result := True;
  try
    if Key = '' then
    begin
      DataStream.Seek(Count, soFromCurrent);
      Exit;
    end;
    Initialize(Key);
    CalculateSubKeys;
    PrCount := 0;
    while Count - PrCount >= 8 do
    begin
      DataStream.Read(Buffer, BlockSize);
      EncipherBlock(Buffer);
      DataStream.Seek(-BlockSize, soFromCurrent);
      DataStream.Write(Buffer, BlockSize);
      Inc(PrCount, 8);
    end;
  except
    Result := False;
  end;
end;

function DecryptStream(DataStream: TStream; Count: Int64; Key: string): Boolean;
var
  Buffer: TRC5Block;
  PrCount: Int64;
begin
  Result := True;
  try
    if Key = '' then
    begin
      DataStream.Seek(Count, soFromCurrent);
      Exit;
    end;
    Initialize(Key);
    CalculateSubKeys;
    PrCount := 0;
    while Count - PrCount >= 8 do
    begin
      DataStream.Read(Buffer, BlockSize);
      DecipherBlock(Buffer);
      DataStream.Seek(-BlockSize, soFromCurrent);
      DataStream.Write(Buffer, BlockSize);
      Inc(PrCount, 8);
    end;
  except
    Result := False;
  end;
end;

// Завершение главных функций ...
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

{$R+,Q+}

end.


Вот и все что касается RC5 шифрования, в следующей статье мы рассмотрим алгоритм RC6 - заранее могу сказать, что он очень похож на RC5.

Перепечатка данной статьи разрешается автором только без изменения, модуль, представленный в данной статье абсолютно свободен для использования - пользуйтесь!

Матвеев Игорь Владимирович


Author: Матвеев Игорь
Source: http://delphiworld.narod.ru/
ID: 03987