贝诺·科利亚蒂;多迪斯，Yevgeniy;乔纳森·卡茨;Lee，Jooyoung先生;约翰·斯坦伯格;Aishwarya Thiruvengadam;张哲 基于置换置换网络的（可调整的）分组密码的可证明安全性。 （英语） Zbl 1444.94055号 Shacham，Hovav（编辑）等人，《密码学进展——密码2018》。2018年8月19日至23日，第38届国际密码学年会，美国加利福尼亚州圣巴巴拉。诉讼程序。第一部分查姆：施普林格。勒克特。注释计算。科学。10991, 722-753 (2018). 摘要：置换置换网络（SPN）是指一系列构造，这些构造从（n）位公共置换（通常称为S盒）构建wn-bit分组密码，该置换利用这种S盒交替无键和“本地”置换步骤，以及非加密的键和“全局”置换步骤。许多广泛部署的分组密码都是基于SPN构造的，但SPN基本上没有可证明的安全性结果。{}在这项工作中，我们对SPN作为（可能是可调整的）wn-bit分组密码的可证明安全性进行了全面研究，其中底层的（n）位置换被建模为公共随机置换。当置换步骤是线性的（这是大多数现有设计的情况）时，我们证明了3次SPN轮次对于安全是必要的和充分的。另一方面，当允许非线性时，即使是单轮SPN也可以是安全的。此外，两轮非线性SPN可以实现“超越生日”（最多可达（2^{2n/3}）对抗性查询）安全性，并且，随着非线性轮数的增加，我们的边界对于接近（2^n）的查询数是有意义的。最后，我们的非线性SPN可以通过将调整合并到排列层中来进行调整，并提供良好的多用户安全性。{}作为一个应用程序，我们的构造可以将两个公共（n）位置换（或固定密钥分组密码）转换为一个可调整的分组密码，用于wn-bit输入、（6n）位密钥和（n）比特调整（对于任何（w\geq 2））；可调整的分组密码在随机置换模型中提供高达（2^{2n/3}）个对抗查询的安全性，而只需要对每个置换进行（w）调用，以及对每个wn-bit输入进行（3w）字段乘法。有关整个系列，请参见[Zbl 1394.94003号]. 引用于11文件 MSC公司： 94A60型 密码学 关键词：置换置换网络;可调整分组密码;分组密码的域扩展;超越生日安全 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit｛B.Cogliati｝等人，Lect。注释计算。科学。10991、722--753（2018年；Zbl 1444.94055） 全文： 内政部 链接 参考文献： [1] Biryukov，A。；布伊拉盖，C。；Khovratovich，D。；Sarkar，P。；Iwata，T.，基于ASASA结构的密码方案：黑盒、白盒和公钥（扩展摘要），密码学进展-ASIACRYPT 2014，63-842014，海德堡：施普林格，海德堡·Zbl 1306.94030号 ·doi:10.1007/978-3-662-45611-84 [2] Bleichenbacher，D.，Desai，A.：超级伪随机密码的构造，1999年2月。未发表的手稿 [3] Bertoni，G.、Daemen，J.、Peeters，M.、Van Assche，G.：Keccak海绵功能家族主要文件。提交给NIST（第2轮）（2009年）。http://keccak.noekeon.org/keccak-main-2.0.pdf [4] Biryukov，A.，Khovratovich，D.：对SASASASAS的分解攻击。http://eprint.iacr.org/2015/646 [5] DJ伯恩斯坦；Fischer，W。；Homma，N.，Gimli:跨平台置换，密码硬件和嵌入式系统-CHES 2017，299-320，2017，Cham:Springer，Cham·doi:10.1007/978-3319-66787-4_15 [6] Biryukov，A。；Shamir，A.，SASAS的结构密码分析，J.Cryptol。，23, 4, 505-518, 2010 ·Zbl 1201.94076号 ·doi:10.1007/s00145-010-9062-1 [7] 科隆，J-S；多迪斯，Y。；曼达尔，A。；Seurin，Y。；Micciancio，D.，理想密码的域扩展器，《密码学理论》，273-2892010年，海德堡：斯普林格·Zbl 1274.94054号 ·doi:10.1007/978-3642-11799-2-17 [8] 科隆，J-S；霍伦斯坦，T。；Künzler，R。；Patarin，J。；Seurin，Y。；Tessaro，S.，《如何构建理想的密码：Feistel结构的无差别性》，J.Cryptol。，29, 1, 61-114, 2016 ·Zbl 1351.94037号 ·doi:10.1007/s00145-014-9189-6 [9] Coglati，B.，Lee，J.：基于置换置换网络的宽可调分组密码：超越生日界限的安全性。IACR Cryptology ePrint Archive，报告2018/488（2018）。http://eprint.iacr.org/2018/488 [10] 陈，S。；兰佩，R。；Lee，J。；Seurin，Y。；斯坦伯格，J。；JA加雷；Gennaro，R.，最小化两轮Even-Mansour密码，密码学进展-密码学2014，39-562014，海德堡：Springer，Heidelberg·Zbl 1317.94095号 ·doi:10.1007/978-3-662-44371-23 [11] 科利亚蒂，B。；兰普，R。；Seurin，Y。；Gennaro，R。；Robshaw，M.，Tweaking Even-Mansour密码，密码学进展-密码学2015，189-208，2015，海德堡：Springer，Heidelberg·Zbl 1369.94526号 ·doi:10.1007/978-3-662-47989-69 [12] 查克拉博蒂，D。；Sarkar，P。；Robshaw，M.，《提供可调整的强伪随机排列的新加密模式》，《快速软件加密》，293-3092006年，海德堡：斯普林格·Zbl 1234.94034号 ·doi:10.1007/11799313_19 [13] 陈，S。；斯坦伯格，J。；Nguyen，PQ；Oswald，E.，密钥交替密码的严格安全边界，密码学进展-EUROCRYPT 2014，327-350，2014，海德堡：施普林格，海德堡·Zbl 1317.94096号 ·doi:10.1007/978-3-642-55220-5_19 [14] Daemen，J.：基于线性和差分密码分析的密码和散列函数设计策略。鲁汶大学博士论文（1995年） [15] Dinur，I.，Dunkelman，O.，Kranz，T.，Leander，G.：分解ASASA分组密码构造。http://eprint.iacr.org/2015/507 [16] Dodis，Y.，Katz，J.，Steinberger，J.P.，Thiruvengadam，A.，Z.：置换-置换网络的可证明安全性。IACR加密电子打印档案，2017/016年报告（2017年）。http://eprint.iacr.org/2017/016 [17] Dodis，Y。；斯塔姆·M。；斯坦伯格，J。；刘，T。；费希林，M。；科隆，J-S，《混淆扩散网络的无差别性》，《密码学进展-EUROCRYPT 2016》，679-7042016，海德堡：斯普林格，海德伯格·兹比尔1371.94632 ·doi:10.1007/978-3-662-49896-5_24 [18] 偶数，S。；Mansour，Y.，从单个伪随机置换构造密码，J.Cryptol。，10, 3, 151-162, 1997 ·Zbl 1053.94552号 ·doi:10.1007/s001459900025 [19] Feistel，H.，《密码学和计算机隐私》，科学。美国，228，5，15-23，1973·doi:10.1038/科学美国人0573-15 [20] 格兰杰，R。；Jovanovic，P。；Mennink，B。；Neves，S。；费希林，M。；Coron，J-S，《改进可调整分组密码的掩蔽与认证加密应用》，《密码学进展-EUROCRYPT 2016》，263-293，2016，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1384.94065号 ·doi:10.1007/978-3-662-49890-3_11 [21] Halevi，S。；Menezes，A.，《可逆通用散列和TET加密模式》，《密码学进展-密码2007》，412-4292007，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1215.94049号 ·doi:10.1007/978-3-540-74143-5_23 [22] Holenstein，T.，Künzler，R.，Tessaro，S.：重温了随机预言模型和理想密码模型的等价性。摘自：Fortnow，L.，Vadhan，S.P.（编辑）《计算理论研讨会-STOC 2011》，第89-98页。ACM（2011）·Zbl 1288.94065号 [23] Halevi，S。；罗加韦，P。；Boneh，D.，《一种可调整的加密模式》，《密码学进展-密码学》2003，482-499，2003，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1122.94374号 ·doi:10.1007/978-3-540-45146-4_28 [24] Halevi，S。；罗加韦，P。；Okamoto，T.，《可并行加密模式》，《密码学主题-CT-RSA 2004》，292-304，2004，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1196.94055号 ·doi:10.1007/978-3-540-24660-223 [25] Hoang，弗吉尼亚州；罗加韦，P。；Rabin，T.，《关于广义Feistel网络的密码学进展——2010年密码体制》，海德堡：斯普林格·Zbl 1283.94068号 ·doi:10.1007/978-3-642-14623-7_33 [26] Hoang，弗吉尼亚州；Tessaro，S。；Robshaw，M。；Katz，J.，密钥交替密码和密钥长度扩展：精确边界和多用户安全，密码学进展-CRYPTO 2016，3-322016，海德堡：施普林格，海德堡·Zbl 1351.94051号 ·doi:10.1007/978-3-662-53018-4-1 [27] 岩田，T。；K.黑泽明。；古斯，G。；Hartmanis，J。；van Leeuwen，J。；Schneier，B.，《关于AES决赛选手的伪随机性——RC6和serpent》，《快速软件加密》，231-2432001年，海德堡：斯普林格·兹比尔0994.68630 ·doi:10.1007/3-540-44706-7_16 [28] Joux，A。；Biham，E.，EMD操作模式的密码分析，密码学进展-EUROCRYPT 2003，1-162003，海德堡：施普林格·Zbl 1038.94536号 ·doi:10.1007/3-540-39200-9_1 [29] J.Katz。；Lindell，Y.，《现代密码学导论》，2015年，伦敦：查普曼和霍尔/CRC出版社，伦敦·Zbl 1323.94001号 [30] 兰普，R。；Patarin，J。；Seurin，Y。；王，X。；Sako，K.，迭代Even-Mansour密码的渐近严格安全性分析，密码学进展-ASIACRYPT 2012，278-2952012，海德堡：斯普林格·Zbl 1293.94085号 ·doi:10.1007/978-3-642-34961-4_18 [31] 卢比，M。；Rackoff，C.，《如何从伪随机函数构造伪随机排列》，SIAM J.Comput。，17, 2, 373-386, 1988 ·Zbl 0644.94018号 ·doi:10.1137/0217022 [32] M.利斯科夫。；铆钉，RL；Wagner，DA，可调分组密码，J.Cryptol。，24, 3, 588-613, 2011 ·Zbl 1258.94040号 ·doi:10.1007/s00145-010-9073-y [33] Mennink，B。；Robshaw，M。；Katz，J.，XPX：改进安全保证的通用可调整Even-Mansour，《密码学进展-密码2016》，64-94，2016，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1351.94058号 ·doi:10.1007/978-3-662-53018-43 [34] 麦格鲁，DA；元首，SR；亚当斯，C。；Miri，A。；Wiener，M.，《扩展码本（XCB）操作模式的安全性》，《密码学中的选定区域》，311-3272007年，海德堡：斯普林格·Zbl 1154.94420号 ·doi:10.1007/978-3-540-77360-3_20 [35] 莫雷尔，UM；Renner，R。；霍伦斯坦，C。；Naor，M.，《可微性、约简上的不可能性结果及其在随机预言方法学中的应用》，《密码学理论》，21-392004年，海德堡：斯普林格出版社·Zbl 1197.94196号 ·doi:10.1007/978-3-540-24638-12 [36] 莫里斯，B。；罗加韦，P。；Stegers，T。；Halevi，S.，《如何在小域上加密消息》，《密码学进展-密码2009》，286-302，2009年，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1252.94090号 ·doi:10.1007/978-3-642-03356-8_17 [37] 迈尔斯，E。；Viola，E.，《置换置换网络、伪随机函数和自然证明》，J.ACM，62，6，46，2015·兹比尔1426.68084 ·doi:10.1145/2792978 [38] Naor，M。；Reingold，O.，《伪随机排列的构造：Luby-Rackoff重访》，J.Cryptol。，12, 1, 29-66, 1999 ·Zbl 0936.94010号 ·doi:10.1007/PL00003817 [39] Patarin，J。；Boneh，D.，Luby-Rackoff:7发子弹就足够了（2^{n（1-\epsilon）}）安全，密码学进展-2003，513-529，2003，海德堡：斯普林格，海德伯格·Zbl 1122.94395号 ·数字对象标识代码：10.1007/978-3-540-45146-4_30 [40] 帕塔林，J。；Franklin，M.，具有5轮或更多轮的随机Feistel方案的安全性，密码学进展-2004，106-1222004，海德堡：Springer，Heidelberg·Zbl 1104.94035号 ·doi:10.1007/978-3-540-28628-87 [41] Patarin，J。；Avanzi，RM；Keliher，L。；Sica，F.，“系数H”技术，密码学选刊，328-3452009，海德堡：施普林格，海德堡·Zbl 1256.94060号 ·doi:10.1007/978-3642-04159-4_21 [42] Patarin，J.：具有线性非等式的平衡和非平衡Feistel方案的安全性。IACR Cryptology ePrint Archive，报告2010/293（2010）。http://eprint.iacr.org/2010/293 [43] Shannon，C.，保密系统的通信理论，贝尔系统。《技术期刊》，1949年第28、4、656-715页·Zbl 1200.94005号 ·doi:10.1002/j.1538-7305.1949.tb00928.x [44] Tessaro，S。；岩田，T。；Cheon，JH，理想基元的最优安全分组密码，密码学进展-ASIACRYPT 2015，437-4622015，海德堡：施普林格·Zbl 1382.94165号 ·doi:10.1007/978-3-662-48800-3_18 [45] 瓦格纳，D。；Knudsen，L.，回旋镖攻击，快速软件加密，156-1701999，海德堡：施普林格·Zbl 0942.94022号 ·doi:10.1007/3-540-48519-8_12 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。