SCI Библиотека

В рамках вероятностной модели шифра рассмотрена задача разложения (декомпозиции) в некоторой ортогональной системе координат дискретного пространства Q элементарных событий на пары семейств несовместных событий, независимых с любым событием другого семейства. Показано, что для составного числа N (мощности дискретного пространства элементарных событий) существуют пары независимых подпространств пространства, а для простых чисел N независимых подпространств не существует. Построены примеры, иллюстрирующие полученные теоретические утверждения.

В 2022 г. в Российской Федерации приняты рекомендации по стандартизации, определяющие режим работы блочных шифров DEC, используемый для защиты носителей информации с блочно-ориентированной структурой. Данный режим представляет собой модификацию режима гаммирования со специальным алгоритмом выработки синхропосылки и начальным значением счётчика из номера раздела и номера сектора носителя информации. В работе представлена модель доказуемой (редукционистской) стойкости, формализующая обеспечение конфиденциальности в условиях наличия у нарушителя доступа к квантовому оракулу. В рамках данной модели предложена атака различения на режим DEC, требующая единственный запрос к оракулу. Атака основана на возможности перехода к незапутанному состоянию регистров открытого и шифрованного текстов в случае зашифрования непосредственно открытого текста, переданного нарушителем, и невозможности такого перехода при зашифровании результата применения случайной подстановки к открытому тексту.

Предложен способ быстрой выработки ключевой последовательности большого объёма с помощью квантового канала связи и открытого канала. По открытому каналу связи, доступному всем пользователям, передаётся последовательности независимых одинаково распределённых бит, выработанных квантовым генератором случайных чисел, а по квантовому каналу - информация о способе выбора бит из этой последовательности. Приведены оценки количества попыток перебора противником ключевых последовательностей и вероятности совпадения этих последовательностей у разных пользователей.

Основным компонентом криптографической хеш-функции MD4 является 48-шаговая функция сжатия. В 2007 г. прообраз 39-шаговой функции сжатия MD4 был найден с помощью CDCL - основного полного алгоритма решения проблемы булевой выполнимости (SAT). В 2022г. с помощью параллельного SAT-алгоритма Cube-and-Conquer был найден прообраз 43-шаговой функции сжатия MD4. В настоящей работе исследуется 44-шаговая версия функции сжатия MD4, такая, что 44-й шаг ослаблен разными способами. С помощью Cube-and-Conquer найдены прообразы нескольких таких функций. На основе решённых задач предложена оценка времени, необходимого для нахождения прообраза 44-шаговой функции сжатия MD4.

Введён класс разностно-линейных атак различения на блочные шифры. Построена атака (названная разностно-сингулярной), оптимальная в данном классе. Проведены вероятностно-статистические эксперименты с шифрсистемами семейства SmallPresent с длинами блока n ∈ {8,12,16} и R ∈ {3,…, 9} раундами.

Вычисляется восьмая степень матрицы переходных вероятностей схемы Луби - Ракофф, даются оценки объёма материала j-векторных (j = 1, 2) разностно-спектральных атак различения на 8 раундов схемы Луби - Ракофф в модели независимых двублочных текстов.

Изучаются периодические, частотные и автокорреляционные характеристики отрезков промежуточных и выходных последовательностей, вырабатываемых алгоритмом поточного шифрования GEA-1. Результаты получены с использованием известных оценок тригонометрических сумм, зависящих от знаков линейных рекуррентных последовательностей.

Исследуются схемы для обработки сигнала, получаемого с кольцевых осцилляторов; преобразованные последовательности тестируются на свойства случайности. Предложено пять вариантов преобразования выходного сигнала. В качестве инструментов преобразования использованы комбинации метода фон Неймана и Математические методы криптографии 71 операции XOR. Тестирование полученных последовательностей выполнено с помощью пакета тестов NIST STS. Последовательность, полученная после преобразования №5, показала наилучший результат по итогам тестирования и была сравнена с последовательностью, зашифрованной алгоритмом AES в режиме счётчика. Сравнение показало, что количество успешно пройденных тестов преобразованной последовательности выше, чем у последовательности, зашифрованной алгоритмом AES.

Приводятся результаты анализа схемы VKO и комбинированной схемы VKO+подпись в моделях обобщённой группы и биективного случайного оракула. Получена верхняя оценка сложности задачи различения выхода схемы VKO от случайной равновероятной строки (в эвристике обобщенной группы), а также показано, что возможности получения подписи сообщений по алгоритму genGOST не даёт никакой дополнительной информации противнику в этой задаче (в эвристике биективного случайного оракула).

Вводится новый класс атак, применимых к низкоресурсным функциям симметричной криптографии. Основная идея атак основана на использовании специальных функций, получаемых из оригинальных за счёт рассмотрения малого числа выходных бит. Задачи обращения специальных функций существенно более просты для используемых в алгебраическом криптоанализе комбинаторных алгоритмов (SAT-решателей), чем задачи обращения функций, из которых они строятся. Однако для специальной функции, ввиду того, что её выход существенно короче входа, задача обращения имеет не единственное решение. Для достижения единственности по ключу описывается процедура клонирования функции, в рамках которой специальные функции строятся для одного ключа и нескольких различных фрагментов открытых данных. Операция клонирования специальных функций выполняется на And-Inverter-графах (AIG), представляющих данные функции. Во многих случаях размер AIG может быть существенно уменьшен за счёт применения алгоритмов AIG-минимизации. Результатом совместного использования перечисленных техник являются алгебраические атаки, которые для ряда поточных шифров могут бытв существенно более эффективными в сравнении с аналогичными атаками на функции, представляющие рассматриваемые шифры стандартным образом.