DeCSS 5

Content Scramble System (CSS) je metoda kojom se kriptira sadržaj na DVD medijima kako bi mu mogli pristupati samo licencirani uređaji. U varijanti ovog sustava kojom se bavimo, ključ K je niz od točno 42 bita k1, k2, . . . , k42, dok je sadržaj niz od n byte-ova. Sadržaj se kriptira tako da se najprije na temelju ključa generira takozvani tok ključa T(K) – također niz od n byte-ova te se, zatim, primijeni operacija bitovni ekskluzivni ILI na odgovarajuće elemente sadržaja i toka ključa.

Ako je poznat kriptirani tekst, te neki byte-ovi sadržaja, onda možemo odrediti odgovarajuće byte-ove toka ključa. Vaš je zadatak da na temelju djelomično poznatog toka ključa T(K) odredite jedan mogući ključ K.

Funkcija T(K) koja generira tok ključa se zasniva logičkom sklopu Linear-feedback shift register (LFSR). Stanje LFSR-a se sastoji od m bitova b1, b2, . . . , bm, a funkcionalnost se definira tako da se odredi skup povratnih pozicija. U jednom ciklusu LFSR generira jedan bit izlaza te promjeni stanje na sljedeći način:

1. Izračuna se izlazni bit b tako da se zbroje bitovi na povratnim pozicijama. Ako je rezultat paran onda je b jednak 0, a inače je jednak 1. Dakle, b je ekskluzivno ILI bitova na povratnim pozicijma.
2. Svi bitovi stanja se pomiču ulijevo, bit b1 se odbacuje, dok se bit b postavlja na zadnju poziciju. Dakle novo stanje je b2, b3, . . . , bm, b.

Jedan korak LFSR-a se sastoji od 8 ciklusa, a rezultat je jedan byte koji čine izlazni bitovi ciklusa redom s desna nalijevo. Točnije, ako su izlazni bitovi ciklusa redom i1, i2, . . . , i8, onda je rezultat koraka cijeli broj između 0 i 255 čiji je binarni zapis (i8i7...i1)2.

CSS koristi dva ovakva sklopa:

• LFSR17 veličine 17 bitova u kojem su pozicije 1 i 15 označene kao povratne, a početno stanje čine redom bitovi ključa k1, k2, . . . , k17.
• LFSR25 veličine 25 bitova u kojemu su pozicije 1, 4, 5, i 13 označene kao povratne, a početno stanje čine redom bitovi ključa k18, k19, . . . , k42.

Slika 1: Generiranje toka ključa

Tok ključa T(K) se generira na sljedeći način:

1. Sklopovi LFSR17 i LFSR25 se postave u početno stanje pomoću ključa K na opisani način.

2. Vrijednost varijable c se postavi na 0.

3. Ponavlja se n puta:

   1. Izvede se jedan korak sklopa LFSR17, neka je x rezultat koraka.
   2. Izvede se jedan korak sklopa LFSR25, neka je y rezultat koraka.
   3. Izračuna se zbroj z = x + y + c
   4. Ukoliko je z ≥ 256, z se umanji za 256, a c se postavi na 1. Inače se c postavi na 0.
   5. Sljedeći byte toka ključa je upravo z.

Zadan je tok ključa u kojem su neki byte-ovi poznati, a neki su nepoznati. Odredite jedan mogući ključ K od kojeg se na opisani način može dobiti tok koji odgovara zadanom.

Prvi red sadrži prirodni broj n, duljinu zadanog toka ključa. Sljedeći red sadrži n cijelih brojeva t1, t2, . . . , tn – redom byte-ovi toka ključa. Ukoliko je k-ti byte nepoznat vrijedi tk = −1, a ukoliko je poznat vrijedi 0 ≤ tk ≤ 255.

U prvi red ispišite bitove traženog ključa k1, k2, . . . , k42 bez razmaka.

Napomena: Rješenje će uvijek postojati, iako ne mora biti jedinstveno.

Pojašnjenje prvog primjera: Sljedeća tablica sadrži detalje generiranja prva četiri byte-a toka ključa. Prvi redak tablice sadrži početno stanje, a svi ostali redci stanje neposredno nakon završetka određenog ciklusa odnosno koraka. U svakom LFSR-u su sivom bojom označene povratne pozicije te je podcrtan posljednji bit koji je ujedno bio i izlazni bit u tom ciklusu.