한국멀티미디어학회논문지 (Journal of Korea Multimedia Society)

  • 제12권5호
  • /
  • Pages.644-652
  • /
  • 2009
  • /
  • 1229-7771(pISSN)
  • /
  • 2384-0102(eISSN)
한국멀티미디어학회 (Korea Multimedia Society)
권호 표지

유비쿼터스 환경에 적합한 경량 블록암호 mCrypton에 대한 안전성 분석

Security Analysis of Light-weight Block Cipher mCrypton Suitable for Ubiquitous Computing Environment

  • 이창훈 (한신대학교 컴퓨터공학부) ;
  • 이유섭 (고려대학교 정보경영공학전문대학원) ;
  • 성재철 (서울시립대학교대학교 수학과)
  • 발행 : 2009.05.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

유비쿼터스 센서 네트워크(USN), 휴대 인터넷(WiBro), 무선식별 시스템(RFID) 등의 새로운 통신 환경이 현실화 되고 있다. 이에, 이러한 제약된 자원을 사용하는 통신 환경에서 보안과 프라이버시 보호를 보장하기 위해 mCrypton, HIGHT, SEA, PRESENT와 같은 경량 블록 암호들이 제안되었다. mCrypton은 Crypton의 경량화 버전으로 64-비트, 96-비트, 128-비트 키를 지원하는 64-비트 블록 암호이다. 본 논문에서는 mCrypton에 대한 첫 번째 분석 결과로서, 128-비트 키를 사용하는 8-라운드 mCrypton에 대한 연관키 렉탱글 공격을 제안한다. 이를 위해 7-라운드 연관키 렉탱글 구별자를 구성하기 위해 사용하는 두 개의 연관키 부정 차분 특성을 설명하고 이를 기반으로 8-라운드 mCypton에 대한 연관키 렉탱글 공격을 제안한다. 본 공격은 $2^{45.5}$의 데이터와 $2^{45.5}$의 시간 복잡도를 필요로 한다.

New communication environments such as USN, WiBro and RFID have been realized nowadays. Thus, in order to ensure security and privacy protection, various light-weight block ciphers, e.g., mCrypton, HIGHT, SEA and PRESENT, have been proposed. The block cipher mCrypton, which is a light-weight version of Crypton, is a 64-bit block cipher with three key size options (64 bits, 96 bits, 128 bits). In this paper we show that 8-round mCrypton with 128-bit key is vulnerable to related-key rectangle attack. It is the first known cryptanalytic result on mCrypton. We first describe how to construct two related-key truncated differentials on which 7-round related-key rectangle distinguisher is based and then exploit it to attack 8-round mCrypton. This attack requires $2^{45.5}$dada and $2^{45.5}$time complexities which is faster than exhaustive key search.

키워드

참고문헌

  1. C. Lim and T. Korkishko, "mCrypton - A Lightweight Block Cipher for Security of Low-Cost RFID Tags and Sensors," WISA 2005, LNCS 3786, pp. 243-258, Springer-Verlag, 2005.
  2. D. Hong, J. Sung, S. Hong, J. Lim, S. Lee, B. Koo, C. Lee, D. Chang, J. Lee, K.Jeong, H. Kim, J. Kim, and S. Chee, "HIGHT: a new block cipher suitable for low-resource device," CHES 2006, LNCS 4249, pp. 46-59, Springer-Verlag, 2006.
  3. F. Standaert, G. Piret, N. Gershenfeld, and J. Quisquater, "SEA: A Scalable Encryption Algorithm for Small Embedded Applications," CARDIS 2006, LNCS 3928, pp. 222-236, Springer-Verlag, 2006.
  4. A. Bogdanov, L.R. Knudsen, G. Leander, C. Paar, A. Poschmann, M.J.B. Robshaw, Y. Seurin, and C. Vikkelsoe, "PRESENT: An Ultra-Lightweight Block Cipher," CHES 2007, LNCS 4227, pp. 450-466, Springer-Verlag, 2007.
  5. C. Lim, Crypton, "A Revised Version of CRYPTON: CRYPTON v1.0," FSE 1999, LNCS 1636, pp. 31-45, Springer-Verlag, 1999.
  6. 김태현, 김종성, 성재철, 홍석희, “축소된 20-라운드 SMS4에 대한 차분 공격,”정보보호학회논문지, Vol.18, No.4, pp. 37-44, 2008.
  7. 김종성, 정기태, 이상진, 홍석희, “새로운 블록 암호 구조에 대한 차분/선형 공격의안전성 증명,” 정보보호학회논문지, Vol.17, No. 1, pp.121-125, 2007.
  8. 김구일, 김종성, 홍석희, 이상진, “축소 라운드 SHACAL-2의 차분-선형 유형 공격,”정보보호학회논문지, Vol.15, No.1, pp.57-66, 2005.
  9. J. Kim, G. Kim, S. Hong, S. Lee, and D. Hong, "The Related-Key Rectangle Attack - Application to SHACAL-1," ACISP 2004, LNCS 3108, pp. 123-136, Springer-Verlag, 2004.
  10. E. Biham, O. Dunkelman, and N. Keller, "Related-Key Boomerang and Rectangle Attacks," EUROCRYPT 2005, LNCS 3494, pp. 507-525, Springer-Verlag, 2005.
  11. S. Hong, J. Kim, S. Lee, and B. Preneel, "Related-Key Rectangle Attacks on Reduced Versions of SHACAL-1 and AES-192," FSE 2005, LNCS 3557, pp, 368-383, Springer-Verlag, 2005.
  12. J. Kim, S. Hong, and B. Preneel, "Related-Key Rectangle Attacks on Reduced AES-192 and AES-256," FSE 2007, LNCS 4593, pp. 225-241, Springer-Verlag, 2007.
  13. E. Biham, O. Dunkelman, and N. Keller, "A Related-Key Rectangle Attack on the Full KASUMI," ASIACRYPT 2005, LNCS 3788, pp. 443-461, Springer-Verlag, 2005.
  14. O. Dunkelman, N. Keller, and J. Kim, "Related-Key Rectangle Attack on the Full SHACAL-1," SAC 2006, LNCS 4356, pp. 28-44, Springer-Verlag, 2006.
  15. J. Kim, G. Kim, S. Lee, J. Lim, and J. Song, "Related-Key Attacks on Reduced-Rounds of SHACAL-2," INDOCRYPT 2004, LNCS 3348, pp. 175-190, Springer-Verlag, 2004.
  16. C. Lee, J. Kim, S. Hong, J. Sung, and S. Lee, "Security Analysis of the Full-Round DDO-64 Block Cipher," Journal of Systems and Software, Vol.81, No.1, pp. 2328-2335, 2008. https://doi.org/10.1016/j.jss.2008.04.039
  17. J. Lu, "Related-Key Rectangle Attack on 36 Rounds of the XTEA Block Cipher," International Journal of Information Security, in press, online first July 2008.
  18. J. Lu, and J. Kim, "Attacking 44 Rounds of the SHACAL-2 Block Cipher using Related-Key Rectangle Cryptanalysis," IEICE Transactions, Vol. 91-A(9), pp. 2588-2596, 2008.
  19. J. Lu, J. Kim, N. Keller, and O. Dunkelman, "Related-Key Rectangle Attack on 42-Round SHACAL-2," ISC 2006, LNCS 4176, pp. 85-100, Springer-Verlag, 2006.
  20. J. Lu, J. Kim, N. Keller, and O. Dunkelman, "Differential and Related-Key Rectangle Attacks on Reduced-Round SHACAL-1," INDOCRYPT 2006, LNCS 4329, pp. 17-31, Springer-Verlag, 2006.
  21. J. Lu, C. Lee, and J. Kim, "Related-Key Attacks on the Full-Round Cobra-F64a and Cobra-F64b," SCN 2006, LNCS 4116, pp. 95-110, Springer-Verlag, 2006.
  22. G. Wang, "Related-Key Rectangle Attack on 43-Round SHACAL-2," ISPEC 2007, LNCS 4464, pp. 33-42, Springer-Verlag, 2007.
  23. 김종성, 김구일, 이상진, 임종인, “4 축소 라운드 SHACAL-2의 연관키 공격,”정보보호학회논문지, Vol.15, No.3, pp. 115-126, 2005.
  24. 김종성, 김구일, 홍석희, 이상진, “SHACAL-1의l 축소 라운드에 대한 연관키 Rectangle 공격,” 정보보호학회논문지, Vol.14, No.5, pp. 57-68, 2004.
  25. M. Gorski and S. Lucks, "New Related-Key Boomerang Attacks on AES," INDOCRYPT 2008, LNCS 5365, pp. 266-278, Springer-Verlag, 2008.
  26. E. Lee, J. Kim, D. Hong, C. Lee, J. Sung, S. Hong, and J. Lim, "Weak-Key Classes of 7-Round MISTY 1 and 2 for Related-Key Amplied Boomerang Attacks," IEICE Transactions, Vol. 91-A(2), pp. 642-649, 2008.