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| 講演名 | 2024-07-22 16:05 複数線形層を用いた低遅延ブロック暗号の設計 ○中田和磨・石川達也（兵庫県立大）・阪本光星（三菱電機）・峯松一彦（NEC）・五十部孝典（兵庫県立大）  ISEC2024-22 SITE2024-19 BioX2024-32 HWS2024-22 ICSS2024-26 EMM2024-28 |
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| 抄録 | （和） | ブロック暗号 Midori は，SPN 構造を持つ低遅延ブロック暗号である．CSS 2023 において，ラウンドによっ て異なる複数線形層を用いることで，差分・線形攻撃の安全性の指標である Active S-box 評価において Midori よりも良い性質を持つ構成が示された．低遅延実装においては,全てのラウンドを実装するアンロール実装が一般的であり,本研究の複数のセル置換の利用は遅延や回路規模に関しての実装上のオーバーヘッドはほとんどない.本研究では，複数線形層と非線形層を適切に組み合わせることで，差分/線形攻撃に対する安全性の観点で Midori よりも良い性能を もつ構成を提案する. 具体的には，複数線形層と低遅延で実装可能な3種類の非線形層の組み合わせを検討することで，差分/線形攻撃に対する安全性の観点で全ラウンドにおいて Midori 以上の安全性を保証可能な構成を示す．特に，Midori に対するもっとも効果的な攻撃である線形攻撃に対しては Midori よりも低いラウンドで安全性を保証可能な構成である.また，3種類の非線形層のうち2種類については Midori128 で使用されている S-box よりも遅延性能が高いため，Midori128 よりも安全性と遅延性能がともに高い構成となっている. |
| （英） | Midori is a low-latency block cipher with an SPN (Substitution-Permutation Network) structure.At CSS 2023, a de- sign that uses multiple linear layers differing by rounds was presented, demonstrating better properties in terms of Active S-box evaluation―a measure of resistance to differential and linear attacks―compared to Midori. In low-latency implementations, it is common to use an unrolled implementation where all rounds are implemented, and the use of multiple cell permutations in this study incurs minimal implementation overhead in terms of latency and circuit size. In this study, by appropriately combining multiple linear layers and nonlinear layers, we propose a design that achieves better performance than Midori in terms of security against differential and linear attacks. Specifically, by considering combinations of multiple linear layers and three types of nonlinear layers that can be implemented with low latency, we demonstrate a design that guarantees higher security than Midori against differential and linear attacks in all rounds. In particular, for the most effective attack against Midori, the linear attack, we propose a design that can guarantee security with fewer rounds than Midori. Additionally, for two of the three types of nonlinear layers, which have higher latency performance than the S-box used in Midori128, the proposed design achieves both higher security and latency performance compared to Midori128. | |
| キーワード | （和） | 軽量ブロック暗号 / SATソルバー / 差分解析 / / / / / |
| （英） | Low-latency block cipher / SAT solver / differential cryptanalysis / / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 120, ISEC2024-22, pp. 96-103, 2024年7月. | |
| 資料番号 | ISEC2024-22 | |
| 発行日 | 2024-07-15 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | ISEC2024-22 SITE2024-19 BioX2024-32 HWS2024-22 ICSS2024-26 EMM2024-28 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | EMM BioX ISEC SITE ICSS HWS IPSJ-CSEC IPSJ-SPT |
| 開催期間 | 2024-07-22 - 2024-07-23 |
| 開催地（和） | 札幌コンベンションセンター |
| 開催地（英） | Sapporo Convention Center |
| テーマ（和） | セキュリティ、一般 （セキュリティサマーサミット2024） |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | ISEC |
| 会議コード | 2024-07-EMM-BioX-ISEC-SITE-ICSS-HWS-CSEC-SPT |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 複数線形層を用いた低遅延ブロック暗号の設計 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Design of Low-Latency Block Ciphers with Multiple Linear Layers |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 軽量ブロック暗号 / Low-latency block cipher |
| キーワード(2)（和/英） | SATソルバー / SAT solver |
| キーワード(3)（和/英） | 差分解析 / differential cryptanalysis |
| キーワード(4)（和/英） | / |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 中田 和磨 / Kazuma Nakata / ナカタ カズマ |
| 第1著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学 (略称： 兵庫県立大) University of Hyogo (略称： Hyogo Uiv.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 石川 達也 / Tatsuya Ishikawa / イシカワ タツヤ |
| 第2著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学 (略称： 兵庫県立大) University of Hyogo (略称： Hyogo Uiv.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 阪本 光星 / Kosei Sakamoto / サカモト コウセイ |
| 第3著者 所属（和/英） | 三菱電機株式会社 (略称： 三菱電機) Mitsubishi Electric Corporation (略称： Mitsubishi Electric) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 峯松 一彦 / Kazuhiko Minematsu / ミネマツ カズヒコ |
| 第4著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 (略称： NEC) NEC Corporation (略称： NEC) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 五十部 孝典 / Takanori Isobe / イソベ タカノリ |
| 第5著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学 (略称： 兵庫県立大) University of Hyogo (略称： Hyogo Uiv.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2024-07-22 16:05:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | ISEC |
| 資料番号 | ISEC2024-22, SITE2024-19, BioX2024-32, HWS2024-22, ICSS2024-26, EMM2024-28 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.120(ISEC), no.121(SITE), no.122(BioX), no.123(HWS), no.124(ICSS), no.125(EMM) |
| ページ範囲 | pp.96-103 |
| ページ数 | 8 |
| 発行日 | 2024-07-15 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) |
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