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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-03-05 10:40 ストリーム暗号Salsa20における新たな線形バイアスの改良 ○大石朝陽・宮地充子（阪大）  IT2024-75 ISEC2024-89 WBS2024-72 RCC2024-77 |
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| 抄録 | （和） | ストリーム暗号の一つであるSalsa20は, TLS1.3に選定されたChaChaの前身であり, その安全性解析は重要な課題となっている. Salsa20は, bit加算，巡回シフト及び排他的論理和のみを用いた暗号で, 解析手法では入力に差分を加える差分解析と線形近似式を利用する線形解析がよく知られている. また, 近年では差分解析と線形解析を組み合わせた差分線形解析と呼ばれる解析手法が提案されている. 差分線形解析では，解析の計算量の評価に線形近似式のバイアスである線形バイアスの理論値を評価に用いる. このため, 差分線形解析では, 実験値を詳細に反映する線形バイアスの理論値の導出が重要である. Salsa20に対する識別攻撃で最も強力な結果はContihoらによって提案されており, 8ラウンドのSalsa20が$2^{215.62}$の計算量で攻撃が可能であることが示されている. この識別攻撃は5ラウンドの差分解析と6-8ラウンドの線形解析で構成され, 6-8ラウンドの線形近似式の線形バイアスが$2^{-34}$であることが証明されている. ここで6－8ラウンドの線形近似式は4つの部分線形式から構成されるが, 4つの部分線形式のうち3つの式の理論値は実験値との差がかなり大きく, 最も大きいもので$|$(理論値-実験値)/理論値$|$が3.028となることが報告されている. しかしながら, その理由についてはこれまでわかっていなかった. 本研究では, 該当の線形近似式を改良し, より詳細に実験値を反映する理論値を新たに提案する. 我々の導出した理論値を用いると, $|$(理論値-実験値)/理論値$|$が3.028から0.057となり. 実験値をより厳密に近似していることがわかる． |
| （英） | Salsa20, one of stream ciphers, is the predecessor of ChaCha, which was selected for TLS1.3, and its security analysis is an important issue. Salsa20 is a cryptosystem using only bit addition, cyclic shift, and exclusive OR, and well-known analysis methods are differential analysis adding differences to the input, and linear analysis using a linear approximation formula. Recently, an analysis method called differential linear analysis combined differential analysis and linear analysis, has been proposed. In differential linear analysis, the theoretical value of linear bias, which is the bias of the linear approximation equation, is used to evaluate the complexity of the analysis. Therefore, in differential linear analysis, it is important to derive theoretical values of linear bias that reflect experimental values in detail. The strongest result for the distinguisher attack on Salsa20 was proposed by Contiho et al. It is shown that 8 rounds of Salsa20 can be attacked with a complexity of $2^{215.62}$. This distinguisher attack consists of 5 rounds of differential analysis and 6-8 rounds of linear analysis. It is proved that the linear bias of the linear approximation formula for the 6-8 rounds is $2^{-34}$. The 6-8 round linear approximation formula consists of four sub-linear forms, and it is reported that the theoretical values of three of the four sub-linear forms are considerably different from the experimental values, the largest of which is $|$(theoretical value - experimental value)/theoretical value$|$=3.028. However, the reason for this difference has not been clarified. In this study, we improve the relevant linear approximation and propose a new theoretical value that reflects the experimental value in more detail. Using our derived theoretical values, $|$(theoretical value - experimental value)/theoretical value$|$ is reduced from 3.028 to 0.057. It can be seen that the experimental values are more closely approximated. |
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| キーワード | （和） | ストリーム暗号 / Salsa20 / 線形式 / 識別攻撃 / / / / |
| （英） | stream cipher / Salsa20 / linear approximation / distinguisher attack / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 397, ISEC2024-89, pp. 16-23, 2025年3月. | |
| 資料番号 | ISEC2024-89 | |
| 発行日 | 2025-02-26 (IT, ISEC, WBS, RCC) | |
| 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) | |
| 査読に ついて |
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| PDFダウンロード | IT2024-75 ISEC2024-89 WBS2024-72 RCC2024-77 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | WBS ISEC IT RCC |
| 開催期間 | 2025-03-05 - 2025-03-06 |
| 開催地（和） | 大阪大学中之島センター |
| 開催地（英） | Nakanoshima Center, Osaka University |
| テーマ（和） | ISEC/IT/RCC/WBS合同研究会 |
| テーマ（英） | Joint Workshop of ISEC, IT, RCC, and WBS |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | ISEC |
| 会議コード | 2025-03-WBS-ISEC-IT-RCC |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | ストリーム暗号Salsa20における新たな線形バイアスの改良 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Improved new Linear Bias of Stream Cipher Salsa20 |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | ストリーム暗号 / stream cipher |
| キーワード(2)（和/英） | Salsa20 / Salsa20 |
| キーワード(3)（和/英） | 線形式 / linear approximation |
| キーワード(4)（和/英） | 識別攻撃 / distinguisher attack |
| 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） | 大石 朝陽 / Asahi Oishi / オオイシ アサヒ |
| 第1著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 宮地 充子 / Atsuko Miyaji / ミヤジ アツコ |
| 第2著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-03-05 10:40:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | ISEC |
| 資料番号 | IT2024-75, ISEC2024-89, WBS2024-72, RCC2024-77 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.396(IT), no.397(ISEC), no.398(WBS), no.399(RCC) |
| ページ範囲 | pp.16-23 |
| ページ数 | 8 |
| 発行日 | 2025-02-26 (IT, ISEC, WBS, RCC) |
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