线性和非线性层的建模:面向寻找差分与不可差分传播的MILP方法
密码学与安全
2024-05-02 v1
摘要
对称密钥密码学是确保现代电子通信框架安全的基本支柱。经典对称密钥密码的密码分析涉及传统方法和技术,旨在破解或分析这些密码学系统。在新密码的评估中,抗线性和差分密码分析能力通常是关键的设计准则。块密码的宽旁设计技术有助于证明其对线性和差分密码分析的安全性。评估密码方案抗差分攻击的安全性通常涉及确定该密码所有轮次的活跃S盒数的最小值。密码学组件(如S盒)的传播特性可以表示为布尔函数。混合整数线性规划(MILP)是解决布尔函数的有价值技术。我们对布尔函数建立一组不等式,并由MILP求解器求解。为了高效地对布尔函数进行建模并选择最小集合的不等式,必须解决两个关键挑战。我们提出了算法来解决第二个挑战,旨在找到更优化的线性和非线性组件。我们的方法应用于对S盒(最多6位)和EXOR操作(任意输入数)的建模。此外,我们引入了一个基于MILP的自动工具,用于在密码中探索差分和不可差分传播。该工具成功应用于五个轻量级块密码:Lilliput、GIFT64、SKINNY64、Klein和MIBS。
引用
@article{arxiv.2405.00441,
title = {Modeling Linear and Non-linear Layers: An MILP Approach Towards Finding Differential and Impossible Differential Propagations},
author = {Debranjan Pal and Vishal Pankaj Chandratreya and Abhijit Das and Dipanwita Roy Chowdhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.00441},
year = {2024}
}
备注
42 pages, 2 figures, 21 tables, 7 algorithms