2 Kryptografia s tajným kľúčom
2.2 Algoritmy prúdových šifier

Prúdová šifra je symetrická šifra, ktorá pracuje s časovo premennou transformáciou individuálnych prvkov otvoreného textu. To sa dosiahne určitou operáciou medzi bitmi otvoreného textu a bitmi kľúča. Kľúč je v tomto prípade pseudonáhodná postupnosť (postupnosť, ktorá sa javí útočníkovi ako náhodná). Je produkovaná generátorom, ktorého počiatočný stav je určený tajným kľúčom a verejným parametrom.

Bezpečnosť prúdových šifier je výlučne závislá na pseudonáhodnej postupnosti. Tá musí byť nepredvídateľná, aby sa predišlo úspešným útokom.

Obr. 2.8 Prúdová šifra Trivium

Prúdové šifry sú niekedy menej náročné ako blokové šifry, napr. dĺžka kódu alebo veľkosť čipu. Z toho dôvodu sú atraktívne pre použitie v zariadeniach s obmedzenou veľkosťou, ako napr. mobilné telefóny.

V mnohých oblastiach (napr. internetová bezpečnosť) sú prúdové šifry menej populárne ako blokové šifry. Existuje niekoľko výnimiek. Jednou z týchto výnimiek je prúdová šifra RC4.

## Typy prúdových šifier

Na základe vstupných parametrov generuje prúdová šifra pseudonáhodnú postupnosť. V synchrónnej prúdovej šifre je generátor pseudonáhodnej postupnosti nezávislý od otvoreného alebo zašifrovaného textu. Na druhej strane, prúdová šifra so spätnou väzbou aktualizuje svoj stav na základe predošlých bitov zašifrovaného textu.

Synchrónna prúdová šifra

Synchrónna prúdová šifra je taká prúdová šifra, v ktorej je pseudonáhodná postupnosť generovaná nezávisle na otvorenom alebo zašifrovanom texte. Pseudonáhodná postupnosť je zvyčajne vytváraná generátorom pseudonáhodnej postupnosti. Vstupným parametrom generátora je tajný kľúč celej schémy.

Obr. 2.9 Synchrónna prúdová šifra

Niektoré dôležité vlastnosti synchrónnych prúdových šifier:

- Žiadne šírenie chyby: jednoduchá chyba v cj ovplyvní len zodpovedajúci prvok otvoreného textu pj. Prijatá chyba neovplyvní dešifrovanie žiadneho iného prvku.
- Aby sa dosiahlo správne dešifrovanie, odosielateľ aj príjemca potrebujú byť synchronizovaní. Ak sa jeden bit počas prenosu stratí, je potrebná resynchronizácia.

Prúdová šifra so spätnou väzbou

Ak hovoríme o prúdovej šifre so spätnou väzbou resp. asynchrónnej prúdovej šifre, pseudonáhodná postupnosť závisí od tajného kľúča, ale aj od určitého počtu bitov (označme t) zašifrovaného textu (ktoré už boli vytvorené).

Obr. 2.10 Prúdová šifra so spätnou väzbou

Hlavné výhody prúdovej šifry so spätnou väzbou sú nasledovné:

- Spätná väzba: ak sú niektoré bity zašifrovaného textu počas prenosu zmazané alebo zmenené, šifra je schopná automaticky obnoviť správne dešifrovanie po dešifrovaní niekoľkých bitov.
- Limitované šírenie chýb: vplyv jednoduchej chyby je limitovaný. Chyba ovplyvní správne dešifrovanie iba niekoľkých bitov zašifrovaného textu.