Đề xuất S-hộp có tính chất mật mã tốt cho hoán vị của hàm băm Keccak

11:00 | 01/02/2021 | MẬT MÃ DÂN SỰ

CSKH-01.2020. Tóm tắt—Keccak là hàm băm giành được chiến thắng trong cuộc thi SHA-3 của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Mỹ (NIST) tổ chức. Có nhiều tấn công thám mã khai thác bậc đại số thấp trong hoán vị của hàm băm này. Chính những kết quả này mà nhóm tác giả thiết kế Keccak đã tăng số vòng từ 18 lên 24 trong hoán vị của nó. Trên cơ sở đó, bài báo tập trung phân tích tính chất đại số của hoán vị Keccak-f trong hàm băm này, sau đó đề xuất một thành phần S-hộp mới có tính chất mật mã tốt để sử dụng trong hoán vị của hàm băm Keccak.

Abstract—Keccak is the winner of the SHA-3 competition of National Institute of Standards and Technology (NIST). There are many cryptographic attacks that exploit the low algebraic degree in permutation of this hash function. Due to these results, the Keccak design team increased the number of rounds from 18 to 24 in its permutation. On that basis, the paper focuses on analyzing the algebraic properties of the Keccak-f permutation in this hash function, then proposes a new S-box with good cryptographic properties used in Keccak’s permutation.

References

[1] NIST, SHA-3 Stadard: Permutation-Based Hash And Extendable Output Functions. 8/2015.

[2] Boura, C. and A. Canteaut. Zero-sum distinguishers for iterated permutations and application to Keccak-f and Hamsi-256. in International Workshop on Selected Areas in Cryptography. 2010. Springer.

[3] Boura, C. and A. Canteaut. A zero-sum property for the Keccak-f permutation with 18 rounds. in 2010 IEEE International Symposium on Information Theory. 2010. IEEE.

[4] Boura, C., A. Canteaut, and C. De Canniere. Higher-order differential properties of Keccak and Luffa. in International Workshop on Fast Software Encryption. 2011. Springer.

[5] Boura, C. and A. Canteaut. On the algebraic degree of some SHA-3 candidates. in Proceedings of the Third SHA-3 Candidate Conference, Washington DC. 2012.

[6] Aumasson, J.-P. and W. Meier, Zero-sum distinguishers for reduced Keccak-f and for the core functions of Luffa and Hamsi. rump session of Cryptographic Hardware and Embedded Systems-CHES, 2009. 2009: p. 67.

[7] Duan, M. and X. Lai, Improved zero-sum distinguisher for full round Keccak-f permutation. Chinese Science Bulletin, 2012. 57(6): p. 694-697.

[8] Song, L., G. Liao, and J. Guo. Non-full sbox linearization: applications to collision attacks on round-reduced Keccak. in Annual International Cryptology Conference. 2017. Springer.

[9] Qiao, K., et al. New collision attacks on round-reduced Keccak. in Annual International Conference on the Theory and Applications of Cryptographic Techniques. 2017. Springer.

[10] Dinur, I., O. Dunkelman, and A. Shamir. New attacks on Keccak-224 and Keccak-256. in International Workshop on Fast Software Encryption. 2012. Springer.

[11] Li, M. and L. Cheng. Distinguishing property for full round keccak-f permutation. in Conference on Complex, Intelligent, and Software Intensive Systems. 2017. Springer.

[12] Guo, J., et al., Practical collision attacks against round-reduced SHA-3. Journal of Cryptology, 2020. 33(1): p. 228-270.

[13] Rajasree, M.S. Cryptanalysis of Round-Reduced KECCAK Using Non-linear Structures. in International Conference on Cryptology in India. 2019. Springer.

[14] Bertoni, G., et al. Sponge functions. in ECRYPT hash workshop. 2007. Citeseer.

[15] Nguyễn Văn Long. “”. Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin, ISSN 2615-9570, No 08. Vol 02. 2018.

[16] Bertoni, G., et al., Keccak implementation overview. URL: , 2012.

Thông tin trích dẫn: Nguyễn Văn Long, Lê Duy Đức, “Đề xuất S-hộp có tính chất mật mã tốt cho hoán vị của hàm băm Keccak”, Ấn phẩm Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin, Tạp chí An toàn thông tin, ISSN 2615-9570, Vol. 11, No. 01, 2020, pp. 32-45.

Nguyễn Văn Long, Lê Duy Đức

‹ › ×

Tin liên quan

Phân tích các thành phần mật mã trong hoán vị Keccak-p

09:00 | 18/10/2019

CSKH- 02.2018 - (Tóm tắt) - Keccak là hàm băm đã chiến thắng trong cuộc thi SHA-3. Nghiên cứu này sẽ tập trung phân tích và chi tiết một số tính chất mật mã của các biến đổi thành phần cấu thành nên hoán vị Keccak-p trong hàm băm Keccak. Cụ thể sẽ đưa ra lập luận chi tiết cho số nhánh của biến đổi tuyến tính trong hàm vòng của hoán vị Keccak-p và xem xét sự phụ thuộc giữa các bit đầu vào và đầu ra trong hàm vòng này. Mặt khác cũng đưa ra một vài phân tích về khả năng cài đặt của Keccak dựa trên những biến đổi thành phần này.

Cây băm Merkle và ứng dụng

09:00 | 09/03/2023

Cây băm Merkle là một kiến trúc dữ liệu đã được công bố từ thập niên 70 của thế kỉ trước, tuy nhiên những năm gần đây mới được đưa vào ứng dụng nhiều trong hệ thống công nghệ thông tin. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về cách thức xây dựng, các lợi ích chính và một số ứng dụng phổ biến của cây băm Merkle trong bảo mật thông tin.

Phân tích 64 lược đồ hàm nén trong mô hình hàm băm dựa trên mã khối

13:00 | 12/08/2019

Tóm tắt— Cấu trúc cho các hàm băm lặp dựa trên mã khối đã được nghiên cứu, trong đó kích thước giá trị băm bằng kích cỡ khối và kích cỡ khóa đã được quan tâm nghiên cứu rộng rãi. Bài báo này, chúng tôi chi tiết 64 lược đồ theo mô hình tổng quát được đề xuất bởi B. Preneel và các đồng sự, dựa trên 5 tấn công cơ bản. Chi tiết hóa phân loại lược đồ theo số lượng các biến đầu vào và thực hiện đánh giá độ an toàn của một trong số các lược đồ an toàn theo quan điểm thám mã vi sai.

Giới thiệu về thuật toán hàm băm Whirlpool

14:00 | 07/12/2017

Hàm băm Whirlpool được đề xuất trong dự án NESSIE vào năm 2000, hàm băm này dựa trên mã khối và được đánh giá là an toàn. Hàm nén sử dụng mã khối W (được xem như là một biến thể của AES) được thiết kế dành cho hàm băm và không sử dụng cho hàm mã hóa nhằm khắc phục điểm yếu của các hàm băm dựa trên mã khối.

Tin cùng chuyên mục

Sẽ có nhiều thay đổi trong công tác quản lý nhà nước về MMDS? (Phần 1)

08:00 | 16/07/2024

Trước nhu cầu về bảo mật an toàn thông tin trong hệ thống các cơ quan nhà nước, các tổ chức, doanh nghiệp và cá nhân ngày càng gia tăng, hoạt động kinh doanh sản phẩm, dịch vụ mật mã dân sự và xuất khẩu, nhập khẩu sản phẩm mật mã dân sự cũng tăng lên nhanh chóng với quy mô rộng trên phạm vi cả nước. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về sự thay đổi của hành lang pháp lý phải phù hợp với bối cảnh thực tế.

Hội thảo về Mật mã hạng nhẹ lần thứ 6 của NIST

09:00 | 17/07/2023

Trong hai ngày 21-22/6/2023, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) đã tổ chức Hội thảo công khai (ảo) về Mật mã hạng nhẹ lần thứ 6 để giải thích cụ thể hơn về quy trình lựa chọn và thảo luận các khía cạnh khác nhau của tiêu chuẩn mật mã hạng nhẹ.

Lấy ý kiến xây dựng Báo cáo tổng kết thi hành Nghị định số 58/2016/NĐ-CP

10:00 | 24/03/2023

Sau một thời gian triển khai thực hiện, Nghị định số 58/2016/NĐ-CP quy định về kinh doanh sản phẩm, dịch vụ mật mã dân sự và xuất khẩu, nhập khẩu sản phẩm mật mã dân sự gặp phải một số hạn chế, bất cập. Để có cơ sở báo cáo, đề nghị Chính phủ sửa đổi, bổ sung, Ban Cơ yếu Chính phủ gửi văn bản đề nghị tổ chức, doanh nghiệp cung cấp thông tin để xây dựng Báo cáo tổng kết thi hành Nghị định.

Đổi mới trong công tác quản lý nhà nước về mật mã dân sự (phần 1)

15:00 | 28/07/2022

Đây là chủ đề của buổi Tọa đàm do Tạp chí An toàn thông tin tổ chức vào sáng ngày 27/7, với sự tham dự của Đại tá, TS. Hồ Văn Hương, Cục trưởng Cục Quản lý mật mã dân sự và Kiểm định sản phẩm mật mã, Ban Cơ yếu Chính phủ.