• ETRI Journal
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• 제35권1호
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• pp.131-141
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• 2013

Integral cryptanalysis, which is based on the existence of (higher-order) integral distinguishers, is a powerful cryptographic method that can be used to evaluate the security of modern block ciphers. In this paper, we focus on substitution-permutation network (SPN) ciphers and propose a criterion to characterize how an r-round integral distinguisher can be extended to an (r+1)-round higher-order integral distinguisher. This criterion, which builds a link between integrals and higher-order integrals of SPN ciphers, is in fact based on the theory of direct decomposition of a linear space defined by the linear mapping of the cipher. It can be directly utilized to unify the procedure for finding 4-round higher-order integral distinguishers of AES and ARIA and can be further extended to analyze higher-order integral distinguishers of various block cipher structures. We hope that the criterion presented in this paper will benefit the cryptanalysts and may thus lead to better cryptanalytic results.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권11호
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• pp.4502-4521
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• 2020

At EUROCRYPT 2015, Todo proposed a new technique named division property, and it is a powerful technique to find integral distinguishers. The original division property is also named word-based division property. Later, Todo and Morii once again proposed a new technique named the bit-based division property at FSE 2016 and find more rounds integral distinguisher for SIMON-32. There are two basic approaches currently being adopted in researches under the bit-based division property. One is conventional bit-based division property (CBDP), the other is bit-based division property using three-subset (BDPT). Particularly, BDPT is more powerful than CBDP. In this paper, we use Boolean Satisfiability Problem (SAT)-aided cryptanalysis to search integral distinguishers. We conduct experiments on SIMON-32/-48/-64/-96, SIMON (102)-32/-48/-64, SIMECK-32/-48/-64, LBlock, GIFT and Khudra to prove the efficiency of our method. For SIMON (102)-32/-48/-64, we can determine some bits are odd, while these bits can only be determined as constant in the previous result. For GIFT, more balanced (zero-sum) bits can be found. For LBlock, we can find some other new integral distinguishers. For Khudra, we obtain two 9-round integral distinguishers. For other ciphers, we can find the same integral distinguishers as before.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.875-888
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• 2021

본 논문에서는 경량 블록 암호 PIPO에 대한 인테그랄 구별자(integral distinguisher)을 탐색한 결과를 통해 8-라운드 PIPO-64/128에 대한 키 복구 공격을 수행한다. ICISC 2020에서 제안된 경량 블록 암호 PIPO는 고차 마스킹 구현을 고려한 설계를 통해 부채널 공격에 대한 저항성을 갖는 효율적인 구현이 가능하다. 동시에 차분 분석, 선형 분석 등의 다양한 분석법을 적용하여 PIPO의 안전성을 보였다. 그러나 인테그랄 공격에 대해, 5-라운드 이상의 인테그랄 구별자가 존재하지 않을 것이라고 제안되었을 뿐 인테그랄 공격에 대한 안전성 분석은 현재까지 수행된 바 없다. 본 논문에서는 MILP 기반 Division Property를 통해 PIPO에 대한 인테그랄 구별자를 탐색하는 방법을 제시하고, 기존의 결과와 달리 6-라운드 인테그랄 구별자가 존재함을 보인다. 뿐만 아니라, PIPO의 라운드 함수 구조를 활용하여 입출력에 대한 선형 변환을 고려하는 인테그랄 구별자 탐색 방법을 통해 총 136개의 6-라운드 인테그랄 구별자를 제시한다. 마지막으로, 획득한 6-라운드 인테그랄 구별자 중 4개를 이용하여 2^124.5849의 시간 복잡도와 2⁹³의 메모리 복잡도를 가지는 8-라운드 PIPO-64/128 키 복구 공격을 제안한다.