اس‌ام۴ (سایفر)

الگو:Short description الگو:Redirect الگو:Infobox encryption method اس‌ام۴ با نام چینی ShāngMì 4 (SM4, 商密4) (با نام قبلی SMS4) یک رمز قالبی است که به عنوان یک استاندارد رمزنگاری تجاری در چین پذیرفته شده است. از این رمز در استاندارد ملی چین برای شبکه محلی بی‌سیم WAPI و همچنین در امنیت لایه انتقال استفاده می‌شود.

SM4 به‌عنوان یک رمز برای استاندارد آی‌تریپل‌ئی ۸۰۲٫۱۱آی پیشنهاد شده بود، اما تاکنون رد شده است. یکی از دلایل رد شدن آن، مخالفت با پیشنهاد «مسیر سریع»الگو:یادچپ مربوط به آی‌تریپل‌ئی بوده‌است.

SM4 در سال ۲۰۲۱ به صورت الگو:URL منتشر شد.

الگوریتم اس‌ام۴ توسط مرکز تضمین داده و امنیت ارتباطات، آکادمی علوم چینالگو:یادچپ و مرکز تست رمزنگاری تجاری اداره ملی رمزنگاری تدوین شده است. قسمت اعظم توسعه آن توسط لو شووانگ (الگو:Lang-zh) انجام شده. این الگوریتم در ژانویه ۲۰۰۶ از حالت طبقه‌بندی خارج شد و در اوت ۲۰۱۶ به عنوان یک استاندارد ملی (GB/T 32907-2016) پذیرفته شد.

جزئیات رمز

این رمز دارای اندازه کلید و اندازه بلوک ۱۲۸ بیتی است. فرایند رمزگذاری یا رمزگشایی یک بلوک داده متشکل از ۳۲ دور است. در این الگوریتم، برای تولید کلیدهای هر دور از یک طرح زمان‌بندی کلید غیرخطی استفاده می‌شود و رمزگشایی از همان کلیدهای دور استفاده می‌کند با این تفاوت که ترتیبشان معکوس است.

کلیدها و پارامترهای کلید

طول کلیدهای رمزگذاری ۱۲۸ بیت است و به صورت $MK=(M{K}_0,M{K}_1,M{K}_2,M{K}_3)$ نمایش داده می‌شود که در آن $M{K}_i(i=0,1,2,3)$ یک کلمه ۳۲ بیتی است. کلیدهای دور به صورت $(r{k}_0,r{k}_1,\dots ,r{k}_{31})$ نمایش داده می‌شوند که در آن هر $r{k}_i(i=0,\dots ,31)$ یک کلمه است. این کلیدها توسط کلید رمزگذاری اولیه و پارامترهای زیر تولید می‌شوند:

• $FK=(F{K}_0,F{K}_1,F{K}_2,F{K}_3)$

• $CK=(C{K}_0,C{K}_1,\dots ,C{K}_{31})$

مقادیر $F{K}_i$ و $C{K}_i$ کلمه هستند که در تولید کلیدهای دور استفاده می‌شوند.

دور

مقدار هر دور با استفاده از چهار خروجی دور پیشین $X_i,X_{i+1},X_{i+2},X_{i+3}$ و به شکل زیر محاسبه می‌شود: $X_{i+4}=X_i\oplus F(X_{i+1}\oplus X_{i+2}\oplus X_{i+3}\oplus r{k}_i)$

تابع $F$ یک تابع جایگزینی است که از یک تبدیل غیرخطی (جعبه اس) و یک تبدیل خطی $L$ تشکیل شده است.

جعبه اس

الگو:Further جعبه اسالگو:یادچپ در SM4 برای ورودی ۸ بیتی و خروجی ۸ بیتی ثابت است و به صورت Sbox() نشان داده می‌شود. مشابه اِی‌ئی‌اِس، جعبه اس مبتنی بر وارون ضربی بر روی الگو:Math است. در اینجا تبدیل‌های آفین و پایه‌های چندجمله‌ای با اِی‌ئی‌اِس متفاوتند، اما به دلیل یکریختی آفین، با استفاده از جعبه اس اِی‌ئی‌اِس می‌توان آن را کارآمد محاسبه کرد.

تاریخچه

در تاریخ ۲۱ مارس ۲۰۱۲، دولت چین استاندارد صنعتی «GM/T 0002-2012 SM4 Block Cipher Algorithm» را منتشر کرد و به‌طور رسمی نام SMS4 به SM4 تغییر یافت.

نسخه‌ای از توضیحات اس‌ام۴ به زبان انگلیسی به صورت یک پیش‌نویس اینترنتی در دسترس است که حاوی یک پیاده‌سازی مرجع در آنسی سی است.

اس‌ام۴ بخشی از توسعه ARMv8.4-A در معماری آرم است. پشتیبانی از اس‌ام۴ برای معماری ریسک پنج در سال ۲۰۲۱ به عنوان افزونه Zksed تأیید شد.

پردازنده‌های اینتل از سری ارو لِیک، لونار لِیک، دایموند رَپید و کلیرواتر فارِست از اس‌ام۴ پشتیبانی خواهند کرد.

پیوند به بیرون

• تحلیل خطی و تفاضلی رمز SM4 با دورهای کاهش‌یافته
• نمونه‌ای از پیاده‌سازی SMS4 به عنوان یک فایل صفحه‌گسترده
• صفحه مربوط به لو شووانگ (吕述望) (به چینی)
• پروژه GmSSL الگو:Webarchive (شاخه‌ای از OpenSSL که شامل الگوریتم‌های GuoMi است)
• [۱] (ISO/IEC 18033-3:2010/Amd 1:2021 فناوری اطلاعات — تکنیک‌های امنیتی — الگوریتم‌های رمزگذاری — بخش ۳: رمزهای قطعه‌ای — اصلاحیه ۱: SM4 )