2 Kryptografie s tajným klíčem
2.2 Algoritmy proudových šifer

Proudová šifra je symetrická šifra, která pracuje s časově proměnnou transformací individuálních prvků otevřeného textu. Toho se dosáhne matematickou operací mezi bity otevřeného textu a bity klíče. Klíč je v tomto případě pseudonáhodná posloupnost (posloupnost, která se jeví útočníkovi jako náhodná) produkovaná konečným automatem, jehož počáteční stav je určený tajným klíčem a veřejným parametrem.

Bezpečnost proudových šifer je výlučně závislá na pseudonáhodné postupnosti. Ta musí být nepředvídatelná, aby se předešlo úspěšným útokům.

Obr. 2.8 Proudová šifra Trivium

Proudové šifry někdy požadují méně zdrojů jak blokové šifry, např. délka kódu, nebo velikost čipu. Z tohoto důvodu jsou atraktívní pro použití v zařízeních s omezenou velikostí, jako např. mobilní telefony.

V mnoha oblastech (např. internetová bezpečnost) jsou proudové šifry méně populární než blokové šifry. Existuje však několik výjimek. Jednou z nich je proudová šifra RC4.

## Typy proudových šifer

Proudová šifra generuje následující prvky proudu dat na základě interního stavu. V synchronní proudové šifře je mechanismus aktualizace vnitřního stavu aktualizován nezávisle na otevřeném nebo zašifrovaném textu. Naopak proudová šifra se zpětnou vazbou aktualizuje svůj stav na základě předešlých bitů zašifrovaného textu.

Synchronní proudová šifra

Synchronní proudová šifra je taková proudová šifra, v které je pseudo-náhodná posloupnost generovaná nezávisle na otevřeném nebo zašifrovaném textu. Pseudo-náhodná posloupnost je obvykle vytvářená generátorem pseudo-náhodné postupnosti. Vstupním parametrem generátoru je tajný klíč celého schématu.

Obr. 2.9 Synchronní proudová šifra

Některé důležité vlastnosti synchronních proudových šifer:

- Žádné šíření chyby: jednoduchá chyba v cj ovlivní jen odpovídající prvek otevřeného textu pj. Přijatá chyba neovlivní dešifrování žádného jiného prvku.
- Aby se dosáhlo správného dešifrování, potřebují být odesílatel i příjemce synchronizováni. Jakmile se ztratí jeden bit v průběhu přenosu, je potřeba resynchronizace.

Proudová šifra se zpětnou vazbou

Hovoříme-li o proudové šifře se zpětnou vazbou, resp. asynchronní proudové šifře, závisí pseudo-náhodná posloupnost na tajném klíči, ale i na určitém počtu bitů (označme t) zašifrovaného textu (které už byly vytvořeny).

Obr. 2.10 Proudová šifra se zpětnou vazbou

Hlavní výhody proudové šifry se zpětnou vazbou jsou následující:

- Zpětná vazba: jsou-li smazány či změněny některé bity zašifrovaného textu během přenosu, je šifra schopna automaticky obnovit správné dešifrování po dešifrování několika znaků.
- Omezené šíření chyb: vliv osamocené chyby je omezený. Tato chyba ovlivní správné dešifrování pouze po několik znaků zašifrovaného textu.