Predstavljen je projekt ITB, ki razvija simetrični kriptografski izolator, namenjen ovijanju standardnih psevdonaključnih funkcij (PRF) in hash-primitivov (AES, BLAKE2/3, Areion in drugih) v povezani kombinatorni in topološki ovire. Za razliko od klasičnih blokovnih in tokovnih načinov šifriranja, arhitektura ITB cilja na strukturno izolacijo notranjega primitiva, preprečuje širjenje diferencialnih in linearnih karakteristik, algebrijske linearizacije ter neposrednih kodiranj za reševalce SAT/SMT in MILP čez meje ovire. Koda je napisana v jeziku Go z nizkotasrnimi optimizacijami v assemblerju za arhitekture x86_64 in ARM64 (Aarch64) in se distribuira pod licenco Apache 2.0.
Pretvorba podatkov v ITB je razdeljena na dva povezana nivoja (Interlocked Barrier), ki sta nadzorovana z osmimi izoliranimi ključnimi semeni (8-seed isolation) z lokalno evolucijo ključa prek verige s neposredno povezavo (ChainHash). Na prvem nivoju bariera rangiranja (Rank Barrier) izvaja ključno kombinatorno permutacijo vsakega 48-bitnega bloka (ali 168-bitnega bloka za 512-bitne primitive), razporeja bite odprtega besedila po treh neodvisnih regijah na podlagi dvostopenjskega iskanja kombinacij po njegovem številu (prostorsko uravnotežena razčlenitev C(48, 16) * C(32, 16) znaša približno 2^70.20, v 168-bitnem načinu pa C(168, 56) * C(112, 56) — približno 2^258.60). Na drugem nivoju pikselna ovira (Pixel Barrier) preslika podatke na mrežo 8-bajtnih elementov (8 kanalov po 7 bitov podatkov in 1 bit psevdonaključnega šuma v vsakem bajtu) z bitnim 7-bitnim cikličnim pomikom po pikselih, maskiranjem 7-bitnih kanalov in izbiro pozicije šumnega bita.
Glavne značilnosti projekta:
- Eksperimentalna preizkušnja izolacijskih lastnosti na očitno nekryptografskih funkcijah (stresni test s šibkimi primitivi). V sestavku repozitorija je laboratorijski stoj, ki vnaša običajno hash-funkcijo FNV-1a znotraj ovire. Zaradi nelinearnega kombinatornega razranga, razdelitve bajtov čez meje 7-bitnih kanalov (GCD(7, 8) = 1) in injekcije šumnih bitov v vsak bajt se praktično izpolnjevanje ali zgraditev rešljive SAT/SMT-modela za odprto in šifrirano besedilo blokira že v fazi oblikovanja sistema enačb.
- Машинно проверенная формальная верификация на языке Lean 4. Все 12 базовых математических, комбинаторных и бит-векторных теорем конструкции (а также прикладная схема гибридного согласования ключей 3-to-8 из трех независимых KEM-каналов в APPS.md), описанные в документе PROOFS.md, полностью доказаны в Lean 4 без использования аксиом и пропусков доказательств.
- Встроенный инструментарий криптоаналитического тестирования, включающий автоматизированные проверки: статистические батареи тестов, оценку алгебраической степени и нелинейности, проверку изоляции сидов при отсеивании позиций шума через CCA-оракул и поиск уязвимостей с помощью внешних решателей.
- Два режима работы: стандартный аутентифицированный режим (AEAD по схеме MAC-Inside-Encrypt, где имитовставка вычисляется и шифруется внутри контейнера) и режим правдоподобного отрицания (Plausible Deniability) на базе безусловного кодирования COBS, при котором расшифрование произвольным неверным ключом выдаёт синтаксически корректные данные без индикатора ошибки.
- В паре с быстрыми современными PRF (AES, BLAKE2/3, Areion) конструкция пригодна для защищённого обмена сообщениями, хранения файлов и сетевых VPN-туннелей (при групповой пакетной очереди накладные расходы формата составляют около 15%). Для защиты от атак по сторонним каналам ядра выполняются за постоянное время (constant-time) с полной принудительной очисткой стековых фреймов и процессорных регистров (GPR, XMM/YMM/ZMM, NEON) после вызовов.
- Для архитектуры x86_64 реализованы ассемблерные ядра с использованием инструкций BMI2 (PEXT/PDEP), AES-NI, VAES, AVX2 и AVX-512, а для ARM64 (Aarch64) — на базе расширений NEON, Crypto Extensions и SVE2 (с переносимым откатом на чистый Go). Поверх единого C ABI (libitb3) подготовлены обвязки для 33 языков программирования.
Izvor: opennet.ru
