A Study of Design Principles for Tamper-Resistant Logic-Based Lightweight Block Ciphers

基于防篡改逻辑的轻量级分组密码设计原理研究

基本信息

批准号：
20K11817
负责人：
神永正博
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tohoku Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11817/
关键词：
暗号理論耐タンパー技術暗号実装ブロック暗号公開鍵暗号

项目摘要

2022年度は新型コロナウイルスの影響と大学の移転に伴う業務のため、暗号の理論解析に集中するとともに、研究期間を1年延長した。2022年度には、3つの方向から研究を行った。１）格子を用いたフェイステル型ブロック暗号を提案し、大学院生（大宮悠暉）とともにその差分特性を研究し、部分的な結果を電気関係学会東北支部連合大会で発表した。現在、この研究をさらに発展させ、格子ブロック暗号LBF(Lattice based Feistel cipher)を提案し、東北学院大学講師の森島佑氏とともに差分解読法の詳細を検討し、良好な差分特性を持つブロック暗号の構成ができたと考えており、詳細をまとめた論文を準備中である。２）遺伝的アルゴリズムを格子の最短ベクトル探索問題(SVP)に応用する論文を1本投稿し、Iran Journal of Computer Science誌に採録された。３）ランダム格子の係数ベクトルの性質を格子のグラム行列の最小固有値の分布を通して調べた神永の単著論文を電子情報通信学会の英文誌に投稿中である。格子に関する研究を行っている理由は、格子行列を非線形変換部に持つフェイステル型ブロック暗号の安全性の検討のためである。論理演算型ブロック暗号の非線形変換部には様々な構成があり得るが、例えば、ブール多項式をその安全性を数学的に保証することは困難である。この点、ランダム格子を利用することで、少なくとも確率的な安全性が保証される可能性がある。この構成を取る場合、ランダム格子に関する暗号理論的性質、例えば、差分解読法、線形解読法に関する耐性を調べる必要がある。この観点でランダム格子を調べた例はなく、さらなる研究が必要である。今後もこの方向で研究を進めていく。

2022年，由于新型冠状病毒的影响以及与大学搬迁相关的工作，我们重点研究密码学的理论分析，并将研究周期延长了一年。 2022年，从三个方向进行研究。 1）我们提出了一种使用格的Feistel型分组密码，与研究生（Yuki Omiya）一起研究了其微分特性，并在电气工程学会东北分会联合会会议上发表了部分结果。目前，我们正在进一步开展这项研究，提出基于格的 Feistel 密码（LBF），与东北学院大学讲师 Tasuku Morishima 先生一起研究差分密码分析的细节，并开发出具有良好差分特性的分组密码。我们已经完成了结构，目前正在准备一篇总结细节的论文。 2）我提交了一篇将遗传算法应用于格上最短向量搜索问题（SVP）的论文，并被伊朗计算机科学杂志接受。 3）Kaminaga的单人论文，通过随机晶格的Gram矩阵的最小特征值的分布来研究随机晶格的系数向量的性质，目前正在向电子信息研究所的英文期刊投稿和通信工程师。我们进行格研究的原因是为了检查非线性变换部分具有格矩阵的 Feistel 分组密码的安全性。逻辑运算型分组密码的非线性转换单元可以具有多种配置，但是例如，很难在数学上保证布尔多项式的安全性。在这方面，通过使用随机格，至少可以保证概率安全。当采用这种配置时，有必要研究关于随机格的密码特性，例如对差分密码分析和线性密码分析的抵抗力。目前还没有从这个角度研究随机格的例子，需要进一步研究。我们将继续朝这个方向进行研究。