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BOGI 전략으로 설계된 블록 암호의 차분 공격에 대한 안전성 분석
Security Analysis of Block Ciphers Designed with BOGI Strategy against Differential Attacks 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.29 no.6, 2019년, pp.1259 - 1270  

이상협 (고려대학교) ,  김성겸 (고려대학교) ,  홍득조 (전북대학교) ,  성재철 (서울시립대학교) ,  홍석희 (고려대학교)

초록
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블록 암호를 설계할 때, 설계자는 주로 차분 특성 확률의 상한을 이용하여 라운드 수를 결정한다. 라운드 수는 블록 암호의 성능에 영향을 미치므로, 더 적은 라운드를 갖기 위해 차분 특성 확률의 상한을 정밀하게 계산하는 것이 중요하다. 이전까지의 활성 S-box의 최소 개수를 탐색하는 방법들은 비선형 연산과 선형 연산을 각각 제약식으로 구성하여 차분 특성 확률의 상한을 계산하였다. 하지만 선형 연산이 비선형 연산에 의존적으로 선택되는 BOGI 설계전략(Bad-Output Good-Input Design Strategy)의 경우 이전 탐색방법으로 구한 상한은 정밀하지 않을 수 있다. 본 논문에서는 BOGI 전략의 성질을 이용하여 기존의 방법보다 더 정밀한 차분 특성 확률의 상한을 구하는 새로운 방법을 제안한다. 그리고 이 방법을 이용하여 구한 상한의 타당성을 수학적으로 증명한다. 제안한 방법을 BOGI가 사용된 GIFT-64와 GIFT-128에 각각 적용하여 9라운드까지 차분 특성 확률의 상한을 탐색하였다. GIFT-64의 7라운드와 GIFT-128의 9라운드에 대해 기존의 방법을 적용하면 차분 특성 확률의 상한이 각각 2-18.395와 2-26.885이었으나, 제안한 방법을 적용하면 각각 2-19.81과 2-28.3으로 더 정밀하게 계산된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The upper bound of differential characteristic probability is mainly used to determine the number of rounds when constructing a block cipher. As the number of rounds affects the performance of block cipher, it is critical to evaluate the tight upper bound in the constructing process. In order to cal...

주제어

표/그림 (14)

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차분 분석(Differential Cryptanalysis)이란?  차분 분석(Differential Cryptanalysis)은 현재까지 블록 암호의 안전성을 분석하는데 널리 사용되는 분석법이다[1]. 차분 분석을 통해 블록 암호의 안전성을 분석하는 방법은 크게 2가지가 있다.
차분 특성 확률의 상한을 계산하는 방법은? 일부 암호들의 경우에는 가장 큰 실제 차분 특성의 확률을 구하는 것이 어렵다. 따라서 활성 S-box의 최소 개수를 구하여 S-box의 최대 차분 확률(MDP, Maximum Differential Probability)을 곱하는 것으로 차분 특성 확률의 상한을 계산한다.
암호 설계자들이 차분 특성 확률의 상한을 계산하는 것으로 안전성을 보인 블록 암호는 어떠한 것이 있는가? 그러므로 암호 설계자들은 차분 분석에 안전성을 보이기 위해 주어진 시간 안에 실제 차분 특성의 확률을 구하는 것이 어려운 경우에는 차분 특성 확률의 상한을 계산하는 것으로 안전성을 보인다. 이 방법을 이용하여 안전성을 보인 블록 암호로는 AES, PRESENT, CLEFIA 등이 있다[2, 3, 4]. 예를 들어 CLEFIA의 경우 12-라운드 활성 S-box의 최소 개수는 28개이고, 여러 가지의 S-box 중 가장 큰 확률을 S-box 개수에 곱하여 차분 특성 확률의 상한을 계산하였다.
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