Prens (şifre) - Prince (cipher)

Prens düşük gecikmeli, kaydedilmemiş donanım uygulamalarını hedefleyen bir blok şifresidir. Sözde FX yapısına dayanmaktadır.^[2] En dikkate değer özelliği "alfa yansımasıdır": şifre çözme, hesaplanması çok ucuz olan ilgili bir anahtarla şifrelemedir. Diğer "hafif" şifrelerin çoğunun aksine, az sayıda mermi vardır ve bir turu oluşturan katmanlar düşük mantık derinliğine sahiptir. Sonuç olarak, tamamen açılmamış uygulama, çok daha yüksek frekanslara ulaşabilir. AES veya MEVCUT. Yazarlara göre, aynı zaman kısıtlamaları ve teknolojiler için PRINCE, PRESENT-80'den 6-7 kat daha az alan ve AES-128'den 14-15 kat daha az alan kullanır.^[3]

Genel Bakış

Blok boyutu 64 bit ve anahtar boyutu 128 bittir. Anahtar iki adet 64 bit anahtara bölünmüştür ${ displaystyle K_ {0}}$ ve ${ displaystyle K_ {1}}$. Giriş ile XORed ${ displaystyle K_ {0}}$, daha sonra kullanılarak bir çekirdek işlev tarafından işlenir ${ displaystyle K_ {1}}$. Çekirdek işlevin çıktısı, ${ displaystyle K '_ {0}}$ nihai çıktıyı üretmek için (${ displaystyle K_ {0} '}$ türetilen bir değerdir ${ displaystyle K_ {0}}$). Şifre çözme, değiştirilerek yapılır ${ displaystyle K_ {0}}$ ve ${ displaystyle K '_ {0}}$ ve temel işlevi besleyerek ${ displaystyle K_ {1}}$ sabit olarak gösterilen alfa ile xored.

Temel fonksiyon, toplamda 11 tur için 5 "ileri" tur, bir orta tur ve 5 "geri" tur içerir. Orijinal makale, açık bir şekilde tasvir etmeden 12 turdan bahsediyor; orta tur iki tur olarak sayılırsa (doğrusal olmayan iki katman içerdiği için), toplam tur sayısı 12'dir.

Bir ileri tur, XORed ile bir tur sabiti ile başlar. ${ displaystyle K_ {1}}$ardından doğrusal olmayan bir katman ${ displaystyle S}$ve son olarak doğrusal bir katman ${ displaystyle M}$. "Geriye doğru" turlar, yuvarlak sabitler dışında "ileri" turların tam tersidir.

Doğrusal olmayan katman, tek bir 4 bitlik S-kutusu bu, belirtilen 8 S kutusunun afin eşdeğeri arasından seçilebilir.

Doğrusal katman, 64x64 matris ile çarpmadan oluşur ${ displaystyle M '}$ ve şuradaki gibi bir vardiya satırı AES ancak bayt yerine 4 bitlik atlamalar üzerinde çalışıyor.

${ displaystyle M '}$ 16x16 matrislerden oluşturulmuştur ${ displaystyle M_ {0}}$ ve ${ displaystyle M_ {1}}$ öyle bir şekilde çarpma işlemi: ${ displaystyle M '}$ iki küçük çarpımla hesaplanabilir. ${ displaystyle M_ {0}}$ ve iki kullanarak ${ displaystyle M_ {1}}$.

Orta tur şunlardan oluşur: ${ displaystyle S}$ ardından katman ${ displaystyle M '}$ ardından ${ displaystyle S ^ {- 1}}$ katman.

Kriptanaliz

Prens şifresinin kriptanalizini teşvik etmek için arkasındaki kuruluşlar, "Prens meydan okuması".

"PRINCE'in güvenlik analizi" kağıdı^[1] özellikle karmaşıklık 2 saldırısı olmak üzere tam ve yuvarlak azaltılmış varyantlara birkaç saldırı sunar^125.1 ve 2 gerektiren ilgili bir anahtar saldırısı³³ veri.

FX yapıları için genel bir zaman-bellek-veri ödünleşimi, Prince'e yapılan bir başvuruyla yayınlandı.^[4] Makale, FX yapısının, yaygın olarak kullanılan bir şifrenin güvenliğini artırmak için iyi bir çözüm olduğunu savunuyor. DES-X için yaptı DES ) ancak yeni tasarımlar için şüpheli bir seçim olduğunu. Bu özel saldırı türüne karşı onu güçlendirmek için Prens şifresine bir ince ayar sunar.

Bir biklik kriptanaliz saldırı tam şifrede yayınlandı. Anahtar arama alanını 2 azalttığı için tasarımcıların tahminleriyle bir şekilde uyumludur.^1.28 (orijinal makale bir faktör 2'den bahseder).^[5]

"PRINCE Benzeri Şifrelerin Yansıma Kriptanalizi" makalesi alfa yansımasına odaklanır ve alfa sabiti için seçim kriterleri belirler. Kötü seçilmiş bir alfa'nın tam şifrede verimli saldırılara yol açacağını gösterir; ancak tasarımcıların rastgele seçtiği değer zayıf olanlar arasında değil.^[6]

Yuvarlak küçültülmüş sürümlerde birkaç ortada buluşma saldırısı yayınlandı.^[7][8][9]

Çok kullanıcılı ayarda yapılan bir saldırı, 2 kullanıcının anahtarlarını 2 set arasında bulabilir³² kullanıcı zamanı 2⁶⁵.^[10]

118.56 bitlik genel karmaşıklığa sahip 10 turda bir saldırı yayınlandı.^[11]

Zaman karmaşıklığı 2 olan 7 turda bir saldırı⁵⁷ operasyonlar yayınlandı.^[12]

Rastgele 4 bitlik yarım bayt hata modeli altında 7 hatalı şifre metni kullanılarak bir diferansiyel arıza saldırısı yayınlanmıştır.^[13]

"Yuvarlak-azaltılmış PRINCE şifreleme kriptanalizi için yeni yaklaşımlar" makalesi^[14] bumerang saldırısı sunar ve bilinen düz metin saldırısı 6 tura kadar azaltılmış yuvarlak versiyonlarda.

2015 yılında birkaç ek saldırı yayınlandı, ancak ücretsiz olarak kullanılamıyor.^[15][16]

Azaltılmış yuvarlak versiyonlarda en pratik saldırı

Referanslar

Dış bağlantılar

• http://eprint.iacr.org/2012/529.pdf orijinal kağıt: "PRINCE - Yaygın Bilgi İşlem Uygulamaları için Düşük Gecikmeli Blok Şifresi"
• https://www.emsec.rub.de/research/research_startseite/prince-challenge Prens meydan okuması ana sayfası
• https://github.com/sebastien-riou/prince-c-ref Yazılım Uygulamaları C
• https://github.com/weedegee/prince Yazılım Uygulamaları Python
• https://github.com/huljar/prince-vhdl Donanım Uygulaması VHDL