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이차원 셀룰라 오토마타 기반 해쉬함수에 대한 충돌쌍 공격
Collision Attack of a Hash Function based on 2D Cellular Automata 원문보기

한국방송공학회 2008년도 동계학술대회, 2008 Feb. 02, 2008년, pp.81 - 84  

최준근 (고려대학교 정보경영공학전문대학원) ,  류한성 (고려대학교 정보경영공학전문대학원) ,  이제상 (고려대학교 정보경영공학전문대학원) ,  홍석희 (고려대학교 정보경영공학전문대학원)

초록
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김재겸은 2005년 한국 멀티미디어 학회 논문지에 새로운 이차원 셀룰라 오토마타 설계 방법을 소개하고 이 설계 방법으로 구성된 이차원 셀룰라 오토마타를 이용한 해쉬함수를 제안하였다. 본 논문에서는 이 해쉬함수에 대한 첫 번째 분석 결과를 소개한다. 이 해쉬함수는 8 라운드로 구성되고 한 라운드는 두 개의 비선형 연산 부분을 포함하고 있으며, 메시지는 두 비선형 연산 부분에 모두 사용된다. 메시지 차분이 비선형 연산 부분을 거친 뒤 사라질 확률은 $2^{-14}$이다. 따라서 1 라운드 후 약 $2^{-28}$의 확률로 이 해쉬함수의 충돌쌍을 찾을 수 있다. 본 논문의 분석 결과를 통하여 이 해쉬함수는 매우 취약함을 알 수 있다.

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문제 정의

  • 본 논문에서는 2차원 셀룰라 오토마타를 기반으로 한 해쉬함수를 분석하였다. 본 논문에서 제안한 공격을 이용하여 충돌쌍을2-28의 확률로 찾을 수 있었다.
  • 본 절에서는 2005년 한국 멀티미디어 학회 논문지에 김재겸이 제안한 2CAH에 대하여 간략히 소개한다.
  • 본 절에서는 2CAH의 전체라운드 차분특성을 구성하고, 구성된 차분특성을 이용한 충돌쌍 공격을 소개한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
셀룰라 오토마타의 확산 특성과 국소적인 상호작용이 암호시스템을 설계하는데 적합하여 무엇의 대안으로 제시되었는가? 셀룰라 오토마타(CA, Cellular Automata)란 공간과 시간을 이산 적으로 다루고 셀룰라 공간의 기본 단위인 각 셀(Cell)의 상태를 유한하게 처리하며, 각 셀의 상태가 국소적 상호작용에 의해 동시에 갱신되는 시스템이다. 이런 셀룰라 오토마타의 확산 특성과 국소적인 상호작용은 암호시스템을 설계하는데 적합하여 LFSR의 대안으로 제시되었으며, 의사난수 생성기나 알고리즘 설계 등 다양한 암호학적 분야에서 쓰이고 있다.
셀룰라 오토마타는 무엇인가? 셀룰라 오토마타(CA, Cellular Automata)란 공간과 시간을 이산 적으로 다루고 셀룰라 공간의 기본 단위인 각 셀(Cell)의 상태를 유한하게 처리하며, 각 셀의 상태가 국소적 상호작용에 의해 동시에 갱신되는 시스템이다. 이런 셀룰라 오토마타의 확산 특성과 국소적인 상호작용은 암호시스템을 설계하는데 적합하여 LFSR의 대안으로 제시되었으며, 의사난수 생성기나 알고리즘 설계 등 다양한 암호학적 분야에서 쓰이고 있다.
2CAH는 몇 라운드로 구성되어 있는가? 7라운드까지 입력되는 메시지의 차분이 0이므로, 7라운드 후 전체 셀룰라 공간의 차분은 0이 된다. 이후 8라운드에 사용되는 메시지 M[14]에 최초로 0이 아닌 차분 01000000x 이 입력되어 셀룰라 공간 C1의 차분은 01x이 되고, 나머지 공간들은 차분이 0이 된다. 선형단계1 이후의 전체 셀룰라 공간의 차분은 확률 1로 [그림 4]와 같이 구성된다.
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