STRUMOK

В основе алгоритма СТРУМОК лежит идея гаммирования, заключающаяся в «наложении» последовательности, состоящей из случайных чисел, на открытый текст. Генератор псевдослучайных чисел СТРУМОК использует 256-битный вектор инициализации ${\displaystyle IV}$ и 256-битный или 512-битный секретный ключ ${\displaystyle K}$ и обеспечивает стойкость с учётом возможного применения квантового криптографического анализа. Криптоалгоритм ориентирован на 64-разрядные вычислительные системы, следовательно размер слова определён равным 64 битам.

Основными структурными компонентами генератора является регистр сдвига с линейным обратной связью и конечный автомат, в котором выполняется нелинейное преобразование. Входные данные (ключ ${\displaystyle K}$ и вектор инициализации ${\displaystyle IV}$) используются для инициализации переменной состояния ${\displaystyle S_{i}(i>=0)}$, которая состоит из восемнадцати 64-битных блоков:

1. 16 ячеек регистра сдвига с линейным обратной связью : ${\displaystyle s_{i}=(s_{15}^{(i)},s_{14}^{(i)},...,s_{0}^{(i)})}$ ;
2. два регистра конечного автомата ${\displaystyle r_{i}=(r_{1}^{(i)},r_{0}^{(i)})}$ .

Выход представляет собой ключевой поток (гамму), который формируется из 64-битных слов ${\displaystyle Z_{i}}$.

В алгоритме СТРУМОК можно выделить три основные функции:

1. функция инициализации ${\displaystyle Init}$, которая принимает в качестве входных данных ключ ${\displaystyle K}$ и вектор инициализации ${\displaystyle IV}$ , и производит начальное значение переменной состояния ${\displaystyle S_{0}=(s^{(0)},r^{(0)})}$;
2. функция следующего состояния ${\displaystyle Next}$, которая принимает на вход переменную состояния ${\displaystyle S_{i}=(s^{(i)},r^{(i)})}$ и производит следующее значение переменной состояния ${\displaystyle S_{i+1}=(s^{(i+1)},r^{(i+1)})}$;
3. функция ключевого потока ${\displaystyle Strm}$, что принимает на входе переменную состояния ${\displaystyle S_{i}=(s^{(i)},r^{(i)})}$ и производит на выходе ключевой поток ${\displaystyle Z_{i}}$(64 бита).

Вход : 256 или 512-битный ключ ${\displaystyle K}$, 256-битный вектор инициализации ${\displaystyle IV}$.

Выход : начальное значение переменной состояния ${\displaystyle S_{0}=(s^{(0)},r^{(0)})}$.

1. В 16 ячеек регистра сдвига заносится значения, сформированные на основании ключа и вектора инициализации. Таким образом формируется ${\displaystyle S_{-33}=(s^{(-33)},r^{(-33)}}$.
2. Выполняются 32 инициирующих такта без генерации ключевого потока(выполнение функции Next в режиме инициализации INIT ): ${\displaystyle S_{-1}=Next^{32}(S_{-33},INIT}$.
3. Рассчитывается начальное значение переменной состояния: ${\displaystyle S_{0}=Next(S_{-1})}$.
4. Выводится значение ${\displaystyle S_{0}=(s^{(0)},r^{(0)})}$.

Вход: Переменная состояния ${\displaystyle S_{i}=(s^{(i)},r^{(i)})}$ и режим работы(обычный или режим инициализации).

Выход: Переменная состояния ${\displaystyle S_{i+1}=(s^{(i+1)},r^{(i+1)})}$.

1. Обновляются значения регистров конечного автомата ${\displaystyle r_{i+1}}$ .
2. Обновляется значение 15 ячеек регистра сдвига: ${\displaystyle s_{j}^{(i+1)}=s_{j+1}^{(i)},j=0,1,...,14.}$
3. Обновляется значение 16 ячейки: ${\displaystyle s_{15}^{(i+1)}=(s_{0}^{(i)}\bigotimes \alpha )\bigoplus (s_{11}^{(i)}\bigotimes \alpha ^{-1})\bigoplus s_{13}^{(i)}}$ при работе в обычном режиме и ${\displaystyle s_{15}^{(i+1)}=FSM(s_{15}^{(i)},r_{1}^{(i)},r_{2}^{(i)})\bigoplus (s_{0}^{(i)}\bigotimes \alpha )\bigoplus (s_{11}^{(i)}\bigotimes \alpha ^{-1})\bigoplus s_{13}^{(i)}}$ при режиме инициализации.
4. Выводится значение ${\displaystyle S_{i+1}=(s^{(i+1)},r^{(i+1)})}$.

Вход: Переменная состояния ${\displaystyle S_{i}=(s^{(i)},r^{(i)})}$.

Выход: ключевой поток ${\displaystyle Z_{i}}$.

1. Вычисляется значение ${\displaystyle Z_{i}=FSM(s_{15}^{(i)},r_{1}^{(i)},r_{2}^{(i)})\bigoplus s_{0}^{(i)}}$ .
2. Выводится значение ${\displaystyle Z_{i}}$ .

Функция конечного автомата ${\displaystyle FSM}$ используется в функциях ${\displaystyle Strm}$ и ${\displaystyle Next}$.

Вход : три 64-битных строки ${\displaystyle x_{1},x_{2},x_{3}}$.

Выход : 64-битная строка ${\displaystyle x}$.

1. Вычисляется значение ${\displaystyle x=(x_{1}+_{64}x_{2})\bigoplus x_{3}}$ .
2. Выводится значение ${\displaystyle x}$ .

• ${\displaystyle +_{64}}$ обозначает операцию сложения целых чисел по модулю 2⁶⁴ .