Blowfish

1. Weverton Luis da Costa Cordeiro weverton.cordeiro@inf.ufrgs.br Blowfish

2. Agenda • Introdução • Funcionamento • Criptoanálise • Principais Usuários • Curiosidades • Considerações Finais • Referências

3. Blowfish • Projetista: Bruce Schneier • Algoritmo criptográfico de chave simétrica • Melhor desempenho que DES e IDEA • Primeiramente publicado em 1994 • Description of a New Variable-Length Key, 64-Bit Block Cipher (Blowfish) • Publicação: Fast Software Encryption, Cambridge Security Workshop Proceedings (December 1993), Springer-Verlag, 1994, pp. 191-204.

4. Blowfish • Principais Características • Estrutura: Rede de Feistel • 16 rounds • Cifragem de Bloco • Tamanho: 64 bits • Tamanho da chave: 32 até 448 bits (passos de 8 bits) • Caixas de substituição: dependente da chave • Algoritmo de agendamento de chaves: “complexo” • Decriptação é identica à encriptação exceto pela ordem das chaves da rodada • Mesma abordagem do Data Encription Standard

5. Blowfish • Consiste em duas partes • Expansão de Chave • Converte uma chave de até 448 bits em um P array contendo 18 sub-chaves e 4 caixas de substituição com 256 entradas, representando um processamento de 4168 bytes • Encriptação de Dados • Utilizando uma função simples iterada 16 vezes

6. Blowfish: Funcionamento • Modos de Funcionamento (Alguns...) • ECB (Electronic Code Book) • Cada bloco é criptografado independentemente • Blocos de texto idênticos são criptografados para o mesmo bloco cifrado • Reordenação do texto plano resulta na mesma reordenação dos blocos cifrados • Erros de encriptação apenas afetam o bloco onde o mesmo ocorreu • CBC (Cipher Block Chaining) • (Bloco cifrado no passo anterior) XOR (Bloco de texto plano do passo atual) = (Bloco de texto a ser cifrado no passo atual)

7. Blowfish: Rede de Feistel

8. Blowfish: Algoritmo Principal

9. Blowfish: Algoritmo Principal • Sub-chaves • Array com 18 sub-chaves • Sub-chave Pi utilizada na i-ésima rodada • Sub-chaves P17 e P18 utilizadas no último passo, numa operação de XOR com uma das metades xR e xL

10. Blowfish: Round Function • Inconsistência (de acordo com o código): • ((S1[a] + S2[b]) XOR S3[c]) + S4[d]

11. Blowfish: Round Function • Caixas de substituição • 4 caixas • Possuem 256 entradas cada • Recebem 8 bits como entrada e produzem 32 bits de saída

12. Blowfish: Key Schedule

13. Blowfish: Key Schedule • Notas • Para inicializar 18 sub-chaves e 4 tabelas de substituição, são necessários 18*32 + 4*256*32 = 576 + 32768 = 33344 dígitos binários de PI • Para finalizar 18 sub-chaves e 4 tabelas de substituição, é necessário aplicar o algoritmo Blowfish (18+4*256)/2 = 1042/2 = 521 vezes. • É utilizada a chave secreta para a geração das mesmas • Cada nova chave requer o processamento equivalente à encriptação de 4KB de texto

14. Blowfish: Criptoanálise • Nenhum estudo efetivo publicado até o ano de 2006 (Bruce Schneier, Wikipédia) • No entanto • Bloco de 64 bits considerado pequeno, suscetível a ataque de aniversário (birthday attack)

15. Blowfish: Criptoanálise • Artigos Publicados • On the Weak Keys of Blowfish (1996) • Proceedings of the Third International Workshop on Fast Software Encryption table of contents • Autores: Serge Vaudenay • Abstract: There is a class of keys that can be detected--although not broken--in Blowfish variants of 14 rounds or less.

16. Blowfish: Criptoanálise • Artigos Publicados • On Weaknesses of Non–surjective Round Functions (1997) • Journal: Designs, Codes and Cryptography • Autores: Vincent Rijmen, Bart Preneel, Erik De Win • Abstract: We propose a new attack on Feistel ciphers with a non-surjective round function. CAST and LOKI91 are examples of such ciphers. • On the Key Schedule of Blowfish (2005) • Disponível em: http://citeseer.ist.psu.edu/schmidt05key.html • Autores: Dieter Schimidt • Abstract: In this article the author shows that for the block cipher Blowfish, the subkeys for the third and fourth round do not depend on the first 64 bits of the userkey.

17. Blowfish: “Principais” “Usuários” PuTTY

18. Blowfish: Curiosidades • The software magazine Dr. Dobb's Journal is sponsoring $1000 contest for the best cryptanalysis of Blowfish received before April 1995. Please contact me for details.

19. Blowfish: Curiosidades • Blowfish on "24" (On April 27, 2005) • Two nights ago, my encryption algorithm Blowfish was mentioned on the Fox show "24." An alleged computer expert from the fictional anti-terror agency CTU was trying to retrieve some files from a terrorist's laptop. This is the exchange between the agent and the terrorist's girlfriend: • They used Blowfish algorithm. • How can you tell? • By the tab on the file headers. • Can you decrypt it? • CTU has a proprietary algorithm. It shouldn't take that long. We'll start by trying to hack the password. Let's start with the basics. Write down nicknames, birthdays, pets -- anything you think he might have used. • Quote: “I just tried explaining to my wife why this was funny and she said "I didn't understand anything you just said". Nevermind.”

20. Considerações Finais • Blowfish • Grande popularidade alcançada a partir da sua distribuição sob domínio público • Não existe criptoanálise eficiente conhecida • Vulnerável a ataque de aniversário, portanto não recomendado para criptografia de grandes quantidades de dados • Resistente à criptoanálise linear, diferencial e integral • Continua em largo uso, para a criptografia de pequenas quantidades de dados

21. Referências • Schneier, B. (1994) “Description of a New Variable-Length Key, 64-Bit Block Cipher (Blowfish)”. In: Fast Software Encryption, Cambridge Security Workshop Proceedings (December 1993), Springer-Verlag, 1994, pp. 191-204. • Cryptography Tutorials - Herong's Tutorial Notes. Disponível em: http://www.herongyang.com/crypto/cipher_blowfish.html. Acesso em: Abril, 2007. • Blowfish (cipher). Disponível em: http://en.wikipedia.org/wiki/Blowfish_(cipher). Acesso em: Abril, 2007. • The Blowfish Encryption Algorithm. Disponível em: http://www.schneier.com/blowfish.html. Acesso em: Abril, 2007. • [Courses] [C] A tutorial on Blowfish. Disponível em: http://mailman.linuxchix.org/pipermail/courses/2002-December/001120.html. Acesso em: Abril, 2007.