Просмотр статьи


Номер журнала: 2013.1

Заголовок статьи: Анализ эффективности градиентной статистической атаки на блоковые шифры RC6, MARS, CAST-128, IDEA, Blowfish в системах защиты информации

Резюме

Данная работа посвящена экспериментальному исследованию статистических методов в криптоанализе на примере блоковых шифров RC6, MARS, CAST-128, IDEA и Blowfish. Предложенная градиентная атака основана на статистическом тесте «стопка книг». Описанные схемы и модификации атаки позволяют значительно уменьшить трудоёмкость нахождения секретного ключа по сравнению с ранее известными видами атак. В данной работе проведены исследования эффективности градиентной статистической атаки, показаны пределы её современной практической и теоретической применимости (9 раундов шифра RC6, 21 раунд MARS и 4 раунда CAST-128), выведены аналитические зависимости между эффективно атакуемыми раундами и временно́й и аппаратной сложностью атаки. Кроме того, для шифров RC6 и MARS разработаны модификации градиентной атаки, значительно сокращающие временну́ю и операционную сложность. Также в дан-ной работе показан метод подбора оптимальных параметров атаки; исследована операционная и пространственная трудоёмкости и их зависимости от параметров теста и объёма шифротекста; показаны теоретические потребности в вычислительных ресурсах, необходимых для осуществления атаки.

Авторы

А.С. Лысяк, Б.Я. Рябко, А.Н. Фионов

Библиография

1. Knudsen L., Meier W. Correlations in RC6 with a reduced number of rounds // FSE 2000. LNCS 1978(2000). Springer–Verlag. P. 94–108.
2. Меняшев А.А., Монарев В.А., Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Применение градиентной статистической атаки к блоковым шифрам RC5, RC6 И SAFER // Научно-практический журнал «Информационное противодействие терроризму», 2006. №7. С. 189-193.
3. Монарёв В.А., Лубкин А.М. Эффективная атака на блоковый шифр RC6 // Вестник СибГУ-ТИ, 2010. №4. С. 55-60.
4. Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Криптографические методы защиты информации, 2006, Москва. С. 181-202.
5. Pябко Б.Я., Монарев В.А., Шокин Ю.И. Новый тип атак на блоковые шифры // Проблемы передачи информации, 2005. т. 41. н.4. С. 181– 128.
6. Шнайер Б. Прикладная криптография// NewYork:Wiley, 1996. P. 124-147.
7. Ryabko B.Ya., Monarev V.A. Using information theory approach to randomness testing // Journal of Statistical Planning and Inference, 2005. Vol. 133. № 1. PP. 95-110.
8. Рябко Б.Я., Пестунов А.И. «Стопка книг» как новый статистический тест для случайных чисел // Пробл. передачи информации, 2004. Т. 40. вып. 1. C. 73-78.
9. L'Ecuyer P. Tables of linear congruential generators of different sizes and good lattice structure // Math. of Comp, 1999. Vol. 68. P. 249-260.
10. Кнут Д.Э. Искусство программирования. Т. 2: Получисленные алгоритмы. М.: Изд. дом «Вильямс», 2000.С. 60-148.
11. Pestunov A. Statistical Analysis of the MARS Block Cipher // Cryptology ePrint Archive. Re-port 2006/217 [Электронный ресурс]. URL:http://eprint.iacr.org/2006/217 (дата обращения: 18.06.2011).
12. Ryabko B., Monarev V. Using information theory approach for randomness testing // J. of Sta-tistical Planning and Reference. 2005. Vol. 133, N 1. P. 95-110.
13. Doroshenko S., Ryabko B. The experimental distinguishing attack on RC4 // Cryptology ePrint Archive. Report 2006/070. 2006. [Электронный ресурс]. URL:http://eprint.iacr.org/ 2006/070 (дата обращения: 21.10.2011).
14. Пестунов А.И. Теоретическое исследование свойств статистического теста «стопка книг». Вычислительные технологии 2006, Т.11, №6. C. 96-102.
15. Пестунов А.И. Дифференциальный криптоанализ блочного шифра MARS // Прикладная дискретная математика 2009. №6. C. 56-63.
16. Biham E., Dunkelman O., Keller N. A New Attack on 6-Round IDEA // Lecture Notes in Com-puter Science. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. V. 4593. P. 211-224.
17. Schneier Bruce. The Blowfish Encryption Algorithm -- One Year Later // Dr. Dobb's Journal, 1995. P. 101-137.
18. Meier W., Brugg-Windisch HTL., Switzerland. Workshop on the theory and application of cryp-tographic techniques on Advances in Сryptology EUROCRYPT '93 Proceedings. Secaucus, NJ, USA: Springer-Verlag New York, Inc, 1994. P. 371-385.
19. Rivest R.L., Robshaw M.J.B., Sidney R., and Yin Y.L. The RC6 BlockCipher, 1998. P. 42-57.
20. Carolynn Burwick Don Coppersmith. The MARS Encryption Algorithm. [Электронный ре-сурс]. URL: http://csis.bits-pilani.ac.in (дата обращения: 24.05.2011).
21. Schneier Bruce. Applied Cryptography, (2nd edition). John Wiley & Sons. 1996. PP. 334–335.
22. Demirci Hüseyin, Türe Erkan, Selçuk Ali Aydin. A New Meet in the Middle Attack on The IDEA Block Cipher, 10th Annual Workshop on Selected Areas in Cryptography, 2004.

Ключевые слова

градиентная атака, статистическая атака, криптоанализ, блоковые шифры, RC6, MARS, CAST-128, IDEA, Blowfish.

Скачать полный текст