International Data Encryption Algorithm

L'International Data Encryption Algorithm (IDEA) è un algoritmo crittografico a blocchi sviluppato in Svizzera da Xuejia Lai e James Massey, della prestigiosa università svizzera ETH Zurich, e pubblicato per la prima volta nel 1991. L'algoritmo doveva rappresentare un sostituto del DES. L'IDEA nacque originariamente nel 1990 come PES (Proposed Encryption Standard): questo fu poi migliorato e presentato nel 1991 come Improved PES. Nel 1992 il nome viene cambiato nell'attuale IDEA.

L'algoritmo, nato come risultato di un contratto di ricerca con la Fondazione Hasler (poi acquisita dalla Ascom-Tech AG), è brevettato in diverse Nazioni ma è liberamente utilizzabile in software di tipo non commerciale; anche il nome "IDEA" è brevettato. I brevetti scadranno nel 2010-2011, ed attualmente la licenziataria dell'IDEA è la società MediaCrypt.

L'IDEA viene raccomandato da diversi organismi di standardizzazione quali ISO, ITU e Swiss Telebanking Security Standard per la sua elevata robustezza: a tutt'oggi risulta infatti ancora inviolato. E' inoltre l'algoritmo utilizzato dal software di sicurezza PGP.

Descrizione dell'algoritmo

L'IDEA è un algoritmo di cifratura a blocchi simmetrico, per cui necessita di una unica chiave per cifrare e per decifrare. Opera su blocchi di dati di 64 bit utilizzando una chiave di 128 bit effettuando una serie di 8 passaggi identici (definiti in inglese round) durante i quali vengono eseguite le seguenti operazioni, tutte su numeri a 16 bit (vedi figura inserita nella tabella descrittiva dell'algoritmo):

• XOR (OR esclusivo), indicato con un ⊕ blu;
• addizione modulo 2¹⁶, indiciata con un verde;
• moltiplicazione modulo 2¹⁶+1 (dove un numero con tutte cifre 0 è interpretato come 2¹⁶), indicato con un File:Odot.png rosso.

La rotazione della chiave

Ad ogni passaggio la chiave viene divisa in blocchi di 16 bit ciascuno, denominati sottochiavi ed indicati in figura con K1...K6. Di questi ne vengono impiegati solo i primi 6: questo significa che ad ogni passaggio sono utilizzati solo 96 dei 128 bit della chiave. Dopo ogni passaggio (compreso l'ultimo prima del passaggio finale), la chiave viene ruotata di 25 bit a sinistra e vengono ripresi i primi 6 blocchi di 16 bit ciascuno della chiave stessa.

La rete a permutazione e sostituzione

Ad ogni passaggio vengono utilizzati 6 sottochiavi ed un blocco di dati da 64 bit diviso in 4 sottoblocchi da 16 bit ciascuno. Durante ogni passaggio i 4 sottoblocchi sono moltiplicati e sommati modulo 2¹⁶ con 4 sottochiavi, dopodiché i 4 blocchi risultanti da questi calcoli sono combinati a due a due con un'operazione di XOR per ottenere 2 blocchi da 16 bit. Questi ultimi sono moltiplicati/sommati modulo 2¹⁶ con le restanti 2 sottochiavi ancora non utilizzate nel passaggio. I 2 sottoblocchi finali vengono combinati con lo XOR con i 4 sottoblocchi dell'operazione precedente in modo da avere in output 4 sottoblocchi da 16 bit ciascuno. Alla fine di 8 di questi passaggi, viene eseguito un semi-passaggio denominato "trasformazione finale" in cui i 4 sottoblocchi finali sono combinati con le prime 4 sottochiavi mediante operazioni di moltiplicazione ed addizione modulo 2¹⁶.

Sicurezza

L'algoritmo è uno dei più resistenti e ad oggi non risulta che sia stato violato: i progettisti dell'IDEA lo hanno realizzato in modo che fosse praticamente immune ad attacchi condotti con la crittanalisi differenziale ma si è anche dimostrato molto resistente a quelli condotti con la crittanalisi lineare tant'è che ad oggi il migliore attacco indica come violabili solo 6 degli 8,5 passaggi dell'algoritmo. Per attacchi a forza bruta si calcola che la violazione di una chiave a 128 bit impieghi nel migliore dei casi 2×10¹⁵ anni per la riuscita.

La questione dei brevetti

L'algoritmo (ed il nome IDEA) risulta brevettato in Austria, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Spagna, Svezia, Svizzera, Gran Bretagna, Stati Uniti d'America e Giappone: per questo motivo la sua diffusione è limitata nonostante si tratti di uno dei migliori e sicuri algoritmi in circolazione e nonostante ne sia concesso l'uso in applicazioni non commerciali.

IDEA NXT

La società detentrice dei diritti, MediaCrypt, ha rilasciato nel 2005 un successore dell'IDEA denominato IDEA NXT (noto precedentemente come FOX): in questa versione migliorata la chiave può assumere qualunque lunghezza fino a 256 bit, i blocchi dati possono essere lunghi anche 128 bit e la struttura è basata sullo schema Lai-Massey.