تحلیل الگوریتم های رمز قالبی مبتنی بر تمایزگرهای تفاضل مبنا
چکیده
امروزه رمزهای قالبی به دلیل ساختار قابل اتکاء و به تبع آن برخورداری از ضریب امنیت عملی مطلوب، به جایگاهی ویژه در امنیت اطلاعات و شبکه دست یافته اند. به فراخور این امر، طی چهار دهه گذشته و همگام با رشد و توسعه صورت گرفته در زمینه طراحی رمزهای قالبی، ارائه روش هایی جهت شکست و تحلیل امنیت این گونه الگوریتم ها، که از آن به اختصار تعبیر به حمله می شود، نیز به شکلی جدی مورد توجه قرار گرفته است. در این میان روش های تحلیل مبتنی بر تمایزگرهای تفاضل مبنا سهم قابل ملاحظه ای را در این حوزه از علوم به خود اختصاص می دهند. محوریت رساله حاضر، دو شیوه تحلیل تفاضل ناممکن و بایکلیک است که اساس هر دو روش بر پایه این نوع از تمایزگرها قرار گرفته است. هر دو روش مزبور از جمله حملات قطعی (غیراحتمالاتی) محسوب می شوند و نیز با توجه به ماهیت تفاضلی آنها، سناریوی حمله در هر دو روش تحلیل مبتنی بر متن اصلی منتخب است و این در حالی است که این دو حمله به ترتیب از دو تکنیک متضاد، یعنی حذف در میانه و ملاقات در میانه، برای جستجوی مقدار صحیح کلید رمز در دورهای اضافه شده به تمایزگر بهره می برند. در رابطه با روش تحلیل تفاضل ناممکن که از جمله شناخته شده ترین روش های تحلیل تفاضل مبنا است، ابتدا ضمن یافتن مشخصه های تفاضل ناممکن جدید برای رمزهای قالبی zodiac و 3d، دو حمله ارتقاء یافته به آنها ارائه می شوند. همچنین به بحث نظری درباره پیچیدگی محاسباتی حملات تفاضل ناممکن می پردازیم و با تعریف مفهومی تحت عنوان حمله ایده آل، اثبات می کنیم که پیچیدگی زمانی حمله تفاضل ناممکن تنها وابسته به تعداد بیت زیرکلیدهای درگیر در این حمله است. دیگر موضوع مورد توجه در زمینه تحلیل تفاضل ناممکن، مشخصه های تفاضل ناممکن اند که در این مورد نیز بحثی نظری درباره گروه بندی این مشخصه ها خواهیم داشت. از سوی دیگر، حمله بایکلیک از جمله روش های نوین در تحلیل رمزهای قالبی محسوب می شود که در سه سال اخیر بسیار مورد توجه بوده است. به فراخور این موضوع در این رساله تلاش کرده ایم تا این روش حمله را ارتقاء دهیم که نتیجه آن روش حمله ای است که حمله بایکلیک ناهمگون نامیده شده و می توان آن را توسیعی از حمله بایکلیک پایه (اولیه) دانست. در این روش حمله که بر اساس یک شیوه افراز نامتقارن فضای کلید قرار گرفته ، تحلیل گر قادر است تا علاوه بر الگوریتم تولید زیرکلید از ویژگی های لایه انتشار رمز قالبی نیز برای کنترل انتشار در تفاضل های کلید مرتبط استفاده نماید که نتیجه آن دستیابی به بایکلیک های مستقل طولانی تر در رمزهای قالبی است که پیش از این نسبت به حمله بایکلیک پایه مقاوم بوده اند. در این بین نمونه ای از این حمله جدید نیز به رمز قالبی mcrypton ارائه می شود.