Кіріспе
Блок шифрі
KASUMI – UMTS, GSM және GPRS ұялы байланыс жүйелерінде қолданылатын блок шифрі. UMTS жүйесінде KASUMI құпиялылық (f8) және тұтастық алгоритмдерінде (f9) UEA1 және UIA1 аттарымен қолданылады. GSM жүйесінде KASUMI A5/3 кілттік ағын генераторында, ал GPRS жүйесінде GEA3 кілттік ағын генераторында қолданылады. KASUMI 3GPP үшін UMTS қауіпсіздік жүйесінде пайдалану мақсатында Еуропалық стандарттау ұйымы ETSI-нің құрамындағы Қауіпсіздік алгоритмдері сарапшылар тобы (SAGE) әзірлеген. 3GPP стандарттау кезіндегі уақыт шектеулеріне байланысты, жаңа шифрді әзірлеудің орнына SAGE, 3G қауіпсіздігінің жүйелік аспектілері жөніндегі 3GPP техникалық спецификация тобымен (SA3) келісімге келді, дамуды Mitsubishi Electric Corporation компаниясына тиесілі және патенттелген, бұрын бағаланған алгоритмнің негізінде жүргізуге. Алғашқы алгоритм аппараттық іске асыруды жеңілдету және 3G ұялы байланыс қауіпсіздігіне қойылатын басқа да талаптарды орындау үшін сәл өзгертілді. KASUMI бастапқы алгоритм MISTY1-дің атымен аталған – 霞み (хирагана かすみ, ромаджи kasumi) жапон тілінде "тұман" деген сөзді білдіреді. 2010 жылдың қаңтар айында Орр Дункельман, Натан Келлер және Ади Шамир Касумиді байланысты кілт шабуылы арқылы және өте шамалы есептеу ресурстарын пайдаланып бұзуға болатындығын көрсеткен мақала жариялады; бұл шабуыл MISTY1-ге қарсы тиімсіз.
(SAGE), a part of the European standards body ETSI. Because of schedule pressures in 3GPP standardization, instead of developing a new cipher, SAGE agreed with
3GPP technical specification group (TSG) for system aspects of 3G security (SA3) to base the development
on an existing algorithm that had already undergone some evaluation. and patented
by Mitsubishi Electric Corporation. The original algorithm was slightly modified for easier hardware implementation and to
meet other requirements set for 3G mobile communications security. KASUMI is named after the original algorithm MISTY1 — 霞み (hiragana かすみ, romaji kasumi) is the Japanese word for "mist". In January 2010, Orr Dunkelman, Nathan Keller and Adi Shamir released a paper showing that they could break Kasumi with a related key attack and very modest computational resources; this attack is ineffective against MISTY1.
Криптоанализ
2001 жылы Кюхн (2001) KASUMI алгоритмінің алты раундына мүмкін емес дифференциалдық шабуылды ұсынды. 2003 жылы Элад Баркан, Эли Бихам және Натан Келлер A5/3 шифрын қолданбай, GSM протоколын бұзатын, ортадағы адам шабуылын көрсетті. Дегенмен, бұл тәсіл A5/3 шифрына тікелей шабуыл жасамайды. Олардың толық мақаласы 2006 жылы жарияланды. 2005 жылы Израильдік зерттеушілер Эли Бихам, Орр Дункельман және Натан Келлер KASUMI-ге қарсы байланысты кілттік тікбұрышты (бумеранг) шабуылды жариялады, ол барлық 8 раундты толық іздеуден жылдам бұзуға қабілетті. Шабуыл үшін 254,6 таңдалған ашық мәтін қажет, олардың әрқайсысы төрт байланысты кілттің бірімен шифрланған, ал уақыттық күрделілігі 276,1 KASUMI шифрлауына тең. Бұл шабуыл іс жүзінде қолданылмайтындықтан, KASUMI-нің күшіне сүйенген 3GPP протоколдарының қауіпсіздігі туралы кейбір дәлелдерді күштен шығарады. 2010 жылы Дункельман, Келлер және Шамир қарсыластың байланысты кілт шабуылы арқылы толық A5/3 кілтін қалпына келтіруіне мүмкіндік беретін жаңа шабуылды жариялады. Шабуылдың уақыт және кеңістік күрделілігі жеткілікті деңгейде төмен болғандықтан, авторлар шабуылды Intel Core 2 Duo үстел компьютерінде, тіпті оңтайландырылмаған KASUMI эталондық нұсқасын қолданып, екі сағат ішінде жүзеге асырды. Авторлар бұл шабуылдың 3G жүйелерінде A5/3-тің қолданылуына қатысты болмауы мүмкін екенін атап өтті; олардың басты мақсаты 3GPP-нің MISTY-ге енгізген өзгерістері алгоритмнің қауіпсіздігіне елеулі әсер етпейтіні туралы сенімділігін жоққа шығару болды.