[논문]SP F-함수를 갖는 4-브랜치 GFN-2 구조에 대한 기지키 공격

홍득조

doi:10.13089/jkiisc.2020.30.5.795

SP F-함수를 갖는 4-브랜치 GFN-2 구조에 대한 기지키 공격
Known-Key Attacks on 4-Branch GFN-2 Structures with SP F-Functions 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.30 no.5, 2020년, pp.795 - 803

초록
AI-Helper

본 논문에서는 SP 구조의 F-함수를 가진 4-브랜치 GFN-2 구조에 대한 기지키 구별 공격(Known-Key Distinguishing Attack) 및 부분 충돌 공격(Partial-Collision Attack)을 연구한다. 첫 번째로, 이 구조에 대해 기지키 구별 공격이 15 라운드까지 가능함이 밝혀진다. 두 번째로, 마지막 라운드에 셔플 연산이 있는 경우, 부분 충돌 공격이 14 라운드까지 가능함이 밝혀진다. 마지막으로, 마지막 라운드에 셔플 연산이 없는 경우, 부분 충돌 공격이 15 라운드까지 가능함이 밝혀진다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we study known-key distinguishing and partial-collision attacks on GFN-2 structures with SP F-functions and various block lengths. Firstly, we show the known-key distinguishing attack is possible up to 15 rounds. Secondly, for the case that the last round function has the shuffle operation, we show that the partial-collision attack is possible up to 14 rounds. Finally, for the case that the last round function has no shuffle operation, we show that the partial-collision attacks are possible up to 11 rounds.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Structure of F-function with a = 4
그림 Fig. 2. i-th round of GFN-2 with t = 4
그림 Fig. 3. Differences in the inbound structure of F-function with a = 4
그림 Fig. 4. Matyas-Meyer-Oseas(MMO) mode (Left) and Miyaguchi-Preneel(MP) mode (Right)
표 Table 1. Hexadecimal representation for two consecutive words
그림 Fig. 5. Differential trail for the 5-round inbound structure of 4-branch GFN-2
표 Table 2. Transition from input difference form to output difference form of F function
표 Table 3. Difference propagation from 5-round inbound structure of 4-branch GFN-2
표 Table 4. Known-key distinguishing and w-word partial-collision attacks on 4-branch GFN-2

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기지키 공격의 개념은 누가 처음 제시하였나?	기지키 공격(Known-Key Attack)의 개념은 2007년에 Rijmen과 Knudsen이 처음으로 제시하였다[1]. 이 공격은 공격자가 블록암호의 키 입력값을 알고 있을 때, 어떤 평문-암호문 블록 집합에 대해 균등(Uniform) 확률 보다 높은 확률로 성립할 수 있는 기지키 구별자(Known-Key Distinguisher)를 이용한다.
	2011년에 Sasaki와 Yasuda는 기지키 구별자를 어떻게 구성하였는가?	이 공격은 공격자가 블록암호의 키 입력값을 알고 있을 때, 어떤 평문-암호문 블록 집합에 대해 균등(Uniform) 확률 보다 높은 확률로 성립할 수 있는 기지키 구별자(Known-Key Distinguisher)를 이용한다. 2011년에 Sasaki와 Yasuda는 F-함수가 암호학적으로 강한 S-box와 MDS 행렬로 구성된 Feistel 네트워크에 대하여 리바운드 기법[9]을 이용해 기지키 구별자들을 구성하였고, 이를 사용하여 블록암호의 해시모드에 대한 충돌 공격(Collision Attack) 또는 부분 충돌 공격 (Partial–Collision Attack)이 가능함을 보였다[2] 부분 충돌(Partial Collision 또는 Near Collision)이란, 해시값의 일부에서만 충돌이 발생하는 현상을 의미함). 이 후, 그들의 결과는 Feistel 네트워크의 변종 구조들에 응용되었다[3,4,5].
	기지키 공격은 무엇을 사용하는 공격법인가?	기지키 공격(Known-Key Attack)의 개념은 2007년에 Rijmen과 Knudsen이 처음으로 제시하였다[1]. 이 공격은 공격자가 블록암호의 키 입력값을 알고 있을 때, 어떤 평문-암호문 블록 집합에 대해 균등(Uniform) 확률 보다 높은 확률로 성립할 수 있는 기지키 구별자(Known-Key Distinguisher)를 이용한다. 2011년에 Sasaki와 Yasuda는 F-함수가 암호학적으로 강한 S-box와 MDS 행렬로 구성된 Feistel 네트워크에 대하여 리바운드 기법[9]을 이용해 기지키 구별자들을 구성하였고, 이를 사용하여 블록암호의 해시모드에 대한 충돌 공격(Collision Attack) 또는 부분 충돌 공격 (Partial–Collision Attack)이 가능함을 보였다[2] 부분 충돌(Partial Collision 또는 Near Collision)이란, 해시값의 일부에서만 충돌이 발생하는 현상을 의미함).

참고문헌 (12)

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HyungChul Kang, Deukjo Hong, Jaechul Sung, and Seokhie Hong, "Known-Key Attack on SM4 Block Cipher," IEICE Transactions on Fundamentals., Vol. 100-A, No. 12, pp. 2985-2990, 2017.
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ISO/IEC 29192-2:2019, Information security - Lightweight cryptography - Part 2: Block ciphers, Nov. 2019.
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Florian Mendel, Christian Rechberger, Martin Schlaffer, and Soren S. Thomsen, "The Rebound Attack: Cryptanaly sis of Reduced Whirlpool and Grostl," FSE 2009, LNCS 5665, pp. 260-276, Springer, 2009.
Deukjo Hong, Jaechul Sung, Seokhie Hong, Jongin Lim, Sangjin Lee, Bons eok Koo, Changhoon Lee, Donghoon Chang, Jesang Lee, Kitae Jeong, Hyun Kim, Jongsung Kim, and Seongtaek Chee, "HIGHT: A New Block Cipher Su itable for Low-Resource Device," CHES 2006, LNCS 4249, pp. 46-59, Springer, 2006.
L. Dong, Y. Wang, W. Wu, and J. Zou, "Known-key distinguishers on 15-round 4-branch type-2 generalised Fei stel networks with single substitution-permutation functions and near-collision attacks on its hashing modes," IET Information Security, 9(5): 277-283, 2015.

상세보기
Alfred Menezes, Paul Oorschot, and Scott Vanstone, Handbook of Applied Cryptography, CRC Press, Oct. 1996.

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