Автор: Матвеев Игорь

"Я бы изменил мир - но Бог не даёт исходников..." - ALI

 В предыдущей статье "Модуль для IDEA шифрования" речь шла об алгоритме шифрования IDEA - International Data Encryption Algorithm. В данной статье я продолжу тему шифрования, на этот раз мы разберем алгоритм RC5.

 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 уброть 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