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10.1.2
KASUMI
KASUMI
ist eine Weiterentwicklung von MISTY1 aus dem Jahr 1999
[KASUMI]. Das Verfahren wurde speziell für den Einsatz im UMTS-Standard
geschaffen. Die Änderungen gegenüber MISTY1 haben den Zweck, KASUMI für
die UMTS-Rahmenbedingungen zu optimieren. KASUMI ist daher etwas schnel-
ler als MISTY, besser an die gängige Hardware angepasst und hat eine einfachere
Schlüsselaufbereitung. Der Name ist von einer Figur aus der Zeichentrickserie
Pokémon abgeleitet, die in der deutschen und englischen Fassung Misty, im japa-
nischen Original jedoch Kasumi heißt. Durch die Nutzung im UMTS-Standard
zählt KASUMI derzeit zu den am weitesten verbreiteten symmetrischen Ver-
schlüsselungsverfahren überhaupt.
Funktionsweise von KASUMI
Wie in Abbildung 10-1 zu sehen, ist KASUMI eine Feistel-Chiffre. Der Aufbau
ähnelt dem DES, es gibt jedoch nur acht Runden sowie keine Permutationen am
Anfang und am Ende. Die Rundenfunktion von KASUMI setzt sich aus den bei-
den Einheiten
FL
und
FO
zusammen, deren Reihenfolge sich von Runde zu
Runde umkehrt. Beide Einheiten nehmen einen jeweils 32 Bit langen Subschlüssel
entgegen. Das Interessante am Design von KASUMI (ebenso von MISTY1) ist,
dass der Inhalt von FL und FO erneut wie eine Feistel-Chiffre aussieht. Im Falle
von FO ist dies ein Ablauf mit drei Runden, der einem Drei-Runden-DES ähnelt.
Die Rundenfunktion bildet eine
FI
genannte Einheit, die einer weiteren Feistel-
Chiffre (dieses Mal mit zwei Runden) entspricht. Deren Rundenfunktion ist eine
einfache Funktion, die aus zwei einfachen Bit-Operationen besteht (diese sind
nicht dieselbe für beide Runden). Der Inhalt von FI ist eine Feistel-Chiffre mit vier
Runden, in deren Rundenfunktion jeweils eine von zwei S-Boxen zum Einsatz
kommt.
Schlüsselaufbereitung
KASUMI benötigt in jeder der acht Runden einen Subschlüssel der Länge 128 Bit.
Da die Schlüssellänge selbst ebenfalls 128 Bit beträgt, muss die Schlüsselaufberei-
tung eine Ausdehnung des Schlüssels auf das Achtfache bewerkstelligen. Aus der
Funktionsweise von KASUMI ergibt sich zudem, dass jeder Subschlüssel in klei-
nere Einheiten aufgeteilt werden muss. Der in FL eingehende Teil heißt
KL
und
besteht aus zwei 16-Bit-Blöcken. Die Schlüsselteile, die in FO und FI einfließen,
heißen
KO
bzw.
KI
und haben jeweils eine Länge von dreimal 16 Bit. Der erste
Schritt der Schlüsselaufbereitung sieht vor, dass der Schlüssel in acht 16-Bit-Blö-
cke aufgeteilt wird, die
K
1
,
K
2
,...,
K
8
genannt werden. Durch die Exklusiv-oder-
Verknüpfung von
K
i
mit jeweils einer Konstante
C
i
(i=1, 2,..., 8) entstehen acht
weitere 16-Bit-Blöcke, die
K
1
',
K
2
',...,
K
8
' genannt werden. Es gilt also
K
i
'=
K
i
⊕
C
i
.
Die Konstanten nehmen folgende Werte an (in hexadezimaler Schreibweise):
