SIBCiphers - symmetric iterative block ciphers composed of boolean functions depending on small number of variables | Applied Discrete Mathematics. Supplement. 2014. № 7.

SIBCiphers - symmetric iterative block ciphers composed of boolean functions depending on small number of variables

A class of symmetric iterative block ciphers called SIBCiphers is defined. Each round of a cipher in this class encrypts bitstrings of length n into bit-strings of length n according to a system of n Boolean functions each depending on k ^ n arguments taken from the bitstring on the inputs of the round and jointly representing an injective mapping. Formally, for l-th round in a r-round SIBCipher, there exist an injection : {0,1} ^ {0,1} , Boolean functions : {0,1} ^ {0,1}, and mappings : {1,2,...,k} ^ {1,2, ...,n}, i = 1,2,...,n, such that {n (j) : i = 1, 2,...,n; j = 1, 2,..., k} = {1, 2,...,n} and if u = м 1м 2 ... u n G {0,1} , then g (u) = й!^)^^)... g?(v„), where v = Ui xUi 2... Ui k and j = n (j), i = 1, 2,..., n; j = 1, 2,..., k. A round key consists of some of Boolean functions (g ) at the round and of numbers (n (j)) of their actual arguments. The ciphertext bitstring is obtained by permuting the bits on the outputs of the last (r-th) round. Contemporary symmetric iterative block ciphers with additive round keys form a subclass of SIBCiphers. Two other subclusses of SIBCiphers called by names Lucifer and Feistel are constructed according to the known cryptographic schemes originally suggested by H. Feistel and implemented in ciphers LUCIFER and DES respectively. In SIBCipher of Feistel's subclass, g (u) = L 1R 1 if u = L 0R 0 for L 0,R 0 G {0,1} , L 1 = R 0 and R 1 = p (L 0) 0 f (R 0), where p : {0,1} ^ {0,1} is a permutation = o f (1) (z) = 1 1 2 2 . . . f^C^), i = ii i2 . . . j = n for some Boolean functions f i : {0,1} ^ {0,1} and for a surjective system of mappings : {1, 2,..., k} ^ {1, 2,... , n/2}, i = 1, 2,..., n/2; j = 1, 2,... , k. SIBCipher of the subclass Lucifer is characterized by the folloving properties: (a) n = = ks, s > 1; (b) for any pair (l, i), l = 1, 2,..., r and i = 1, 2,..., s, the mapping G : {0,1} ^ {0,1} defined as (z) = gL^^^L^z).. .^(z) for all z G {0,1} , is a substitution; (c) n(i- 1) k+1 = n(i _ 1) k+2 = ... = Пг^; and (d) the mappingp : {0,1} ^ ^ {0,1} , where p (u) = p1 (u)p2 (u).. .pS°(u) and pi (u) = u^o (1)u nci)( 2). ..u v(i)^ k) for i =1, 2,..., s, is a permutation.

Download file
Counter downloads: 375

Keywords

криптография, булевы функции, симметричные итеративные блочные шифры, сеть Фейстеля, шифр Люцифер, cryptography, Boolean functions, symmetric iterative block ciphers, Feistel network, cipher LUCIFER

Authors

NameOrganizationE-mail
Agibalov G. P.agibalov@isc.tsu.ru
Всего: 1

References

Хоффман Л. Дж. Современные методы защиты информации. М.: Сов. радио, 1980. 264 с.
Агибалов Г. П. Методы решения систем полиномиальных уравнений над конечным полем // Вестник Томского государственного университета. Приложение. Август 2006. №17. С. 4-9.
Courtois N. and Pieprzyk J. Cryptanalysis of block ciphers with overdefined systems of equations // ASIACRYPT 2002. LNCS. 2002. V.2501. P. 267-287.
Biham E. and Shamir A. Differential cryptanalysis of DES-like cryptosystems // J. Cryptology. 1991. No. 4. P. 3-72.
Агибалов Г. П. Элементы теории дифференциального криптоанализа итеративных блочных шифров с аддитивным раундовым ключом // Прикладная дискретная математика. 2008. №1. С. 34-42.
Агибалов Г. П., Панкратова И. А. Статистические аналоги дискретных функций и их применение в криптоанализе симметричных шифров // Прикладная дискретная математика. 2010. №3(9). С. 51-68.
Matsui M. Linear cryptanalysis method for DES cipher // LNCS. 1993. V. 765. P. 386-397.
Matsui M. The first experimental cryptanalysis of the Data Encryption Standard // LNCS. 1994. V. 839. P. 1-11.
Агибалов Г. П. Распознавание операторов, реализуемых в автономных автоматах // Конф. по теории автоматов и искусственному мышлению. Ташкент, 27-31 мая 1968. Аннотации докладов и программа. М.: ВЦ АН СССР, 1968. С. 7-8.
Агибалов Г. П., Левашников А. А. Статистическое исследование задачи опознания булевых функций одного класса // Тез. докл. к Всесоюзному коллоквиуму по автоматизации синтеза дискретных вычислительных устройств, 20-25 сентября 1966. Новосибирск, 1966. С. 40-45.
Агибалов Г. П. Минимизация числа аргументов булевых функций // Проблемы синтеза цифровых автоматов. М.: Наука, 1967. С. 96-100.
Агибалов Г. П. О некоторых доопределениях частичной булевой функции // Труды Сибирского физико-технического института. Проблемы кибернетики. 1970. Вып. 49. С. 12-19.
Агибалов Г. П., Сунгурова О. Г. Криптоанализ конечно-автоматного генератора ключевого потока с функцией выходов в качестве ключа // Вестник Томского государственного университета. Приложение. Август 2006. № 17. С. 104-108.
Введение в криптографию / под ред. В. В. Ященко. М.: МЦНМО, «ЧеРо», 1998. 272 с.
Панкратова И. А. Булевы функции в криптографии: учеб. пособие. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. 88 с.
 SIBCiphers - symmetric iterative block ciphers composed of boolean functions depending on small number of variables | Applied Discrete Mathematics. Supplement. 2014. № 7.

SIBCiphers - symmetric iterative block ciphers composed of boolean functions depending on small number of variables | Applied Discrete Mathematics. Supplement. 2014. № 7.