Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 1

An approach to evaluation of S-boxes

10.15199/48.2017.01.20

Krzysztof BUCHOLC

nr katalogowy: 103192
10.15199/48.2017.01.20

The paper presents an approach to analysis of substitution boxes (S-boxes) used in block ciphers. The proposed method can serve as an additional criterion for evaluation of S-box quality. In some cases the method may reveal that the S-box design is based on some simple mathematic formula. Streszczenie. W pracy przedstawiono pewne podejście do analizy własności bloków podstawieniowych (s-bloków) wykorzystywanych w szyfrach blokowych. Zaproponowana metoda może służyć jako dodatkowe kryterium do oceny kryptograficznych własności s-bloków. W niektórych przypadkach możliwe jest wykrycie, że s-blok został zaprojektowany z wykorzystaniem prostego przekształcenia matematycznego. (Pewne podejście do ewaluacji s-bloków). Keywords: Block cipher, S-box. Słowa kluczowe: Szyfr blokowy, S-box Introduction The Substitution Block (S-box) is the fundamental cryptographic component which plays an important role in fulfilling the Shannon’s property of confusion in block ciphers. In the two major design strategies for block ciphers, Feistel networks and Substitution/Permutation networks, the S-boxes form the only non-linear part of a block cipher. The strength of the cipher to a great extent depends on the quality of the used s-box (s-boxes). An S-box takes some number of input bits, m, and transforms them into some number of output bits, n, where n is not necessarily equal to m. An m×n S-box can be implemented as a lookup table with 2m words of n bits each. The problem to find optimal S-boxes is hard due to the fact that the number of permutations mapping m-bits to nbits is very big even for small values of m. Therefore exhaustively checking all permutations to find good S-boxes is not practical for m > 4 [1]. In practice S-boxes are either designed or generated randomly. In each case it is important to evaluate the S-box quality. Previous work The most important property of the S-box is robustness against known attacks (eg. differential [...]

Bibliografia

[1] Saarinen, M.-J.O.: Cryptographic Analysis of All 4 x 4-Bit SBoxes. In: Miri, A.,Vaudenay, S. (eds.) SAC 2011. LNCS, vol. 7118 (2012),. Springer, Heidelberg pp. 118-133
[2] Braeken, A.: Cryptographic Properties of Boolean Functions and S-Boxes. PhD thesis. Katholieke Universiteit Leuven (2006)
[3] Knudsen, L.R., Robshaw, M.: The Block Cipher Companion. Information Security and Cryptography. Springer (2011)
[4] Burnett, L.D.: Heuristic Optimization of Boolean Functions and Substitution Boxes for Cryptography. PhD thesis. Queensland University of Technology (2005)
[5] Biham, E., Shamir, A.: Differential Cryptanalysis of DES-like Cryptosystems. In: Menezes, A., Vanstone, S.A. (eds.) Advances in Cryptology - CRYPTO 1990. LNCS, vol. 537, Springer, Heidelberg (1991) pp. 2-21.
[6] Daemen, J., Rijmen, V.: The Design of Rijndael. Springer-Verlag New York, Inc.,Secaucus (2002)
[7] Picek, S., Batina, L., Jakobović, D., Ege, B., Golub, M, S-box, SET, Match: A Toolbox for S-box Analysis Volume of the series LNCS Vol. 8501, (2014), pp 140-149.
[8] Biryukov, A., Perrin L., On Reverse-Engineering S-Boxes with Hidden Design Criteria or Structure, Advances in Cryptology -- CRYPTO 2015, Springer-Verlag, (2015), pp. 116-140.
[9] Bucholc K., Chmiel K., Grocholewska-Czuryło A., Idzikowska E., Janicka-Lipska I., Stokłosa J., Scalable PP-1 block cipher. International Journal of Applied Mathematics and Computer Science, vol. 20, No. 2, (2010), 401-411.
[10] Piret G. and Quisquater J.-J., A differential fault attack technique against SPN structures, with application to the AES and Khazad, Proc. of CHES 2003, pp. 77-88.
[11] Daemen, J., Rijmen, V.: The Design of Rijndael. Springer- Verlag New York, Inc.,Secaucus (2002).
[12] SKIPJACK and KEA Algorithm Specifications (1998),http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/documents/skipjack /skipjack.pdf
[13] Federal Agency on Technical Regulation and Metrology (GOST). Block ciphers, 2015. http://www.tc26.ru/en/standard/draft/ENG_GOST_R_bsh.pdf.
[14] Fuller J.,Millan W.,Linear Redundancy in S-Boxes, LNCS vol. 2887, (2003), pp.74-86.
[15] Massey J.L..SAFER K-64: A byte-oriented block-ciphering algorithm, LNCS Vol. 809, (2005), pp. 1-17.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 103192 "An approach to evaluation..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2017-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma