[Stream Cipher] A5/1

[Stream Cipher] A5/1

A5/1이란?

- Stream cipher 방식을 사용하는 것으로, 쉬프트 레지스터를 기반으로 한다.

- GSM 핸드폰 시스템에서 사용된다.

- bit단위로 키 스트림이 생성된다.

A5/1은 3개의 선형 피드백 쉬프트 레지스터(LFSR)로 구성된다.

- X: 19 bits (, , , …, )

- Y: 22 bits (, , , …, )

- Z: 23 bits (, , , …, )

Key K:

- 총 64비트이다.

- 처음에 X, Y, Z레지스터를 채운다.

- 각 값은 단일 비트이고, Key는 레지스터의 초기값 채울 때 사용한다.

A5/1 Algorithm.

m = maj(, , )    // X, Y, Z중에서 가장 많은 수를 고른다.

Ex) maj(0, 1, 0) = 0 and maj(1, 1, 0) = 1

if  == m then  

t = XOR XORXOR

for(i=18; i>0;i--) =;

= t;

if  == m then

t = XOR

for(i=21; i>0;i--) =;

= t;

if  == m then

t = XOR XORXOR

for(i=22; i>0;i--) =;

= t;

Key stream bit 값:  XOR  XOR 

위에 한것을 암호화 해야하는 비트 수 만큼 반복하여 Key stream을 얻은 후, Key stream과 Plaintext를 XOR 연산하여 Ciphertext를 만들어낸다.

Ex)

위 예시를 보면,

m = maj(, , )  = maj(1, 0, 1) = 1

X와 Z는 실행되고, Y는   ≠ m 이므로 실행되지 않는다.

여기서 Key stream은  0 XOR 1 XOR 0 = 1 이 될 것이다.