تعميم سازوكار سوييچينگ لايه انتشار براي طراحي رمزهاي قالبي 256 بيتي

Extending the Switching Mechanism for 256 bit Block Ciphers Designing

يكي از روش­ هاي مهم براي بررسي مقاومت يك رمز قالبي در برابر تحليل ­هاي اساسي مانند تحليل تفاضلي و تحليل خطي، تعيين حداقل تعداد جعبه ­هاي جانشيني فعال در طول روند تحليل است. با توجه به اين شاخص، مي­توان نسبت حداقل جعبه­ هاي جانشيني فعال به كل جعبه­ هاي جانشيني به­ كار رفته در رمز قالبي را به‌دست آورد. بيشتر بودن اين نسبت بيانگر طراحي بهتر الگوريتم رمز قالبي است. در ساختارهاي فيستلي به دليل XOR كردن نيمه راست و چپ حالت، عمل حذف تفاضل ­ها رخ مي­دهد كه اين امر باعث كاهش نسبت ذكر شده مي­ شود. پيش از اين روشي براي كاهش حذف تفاضل ­ها در ساختارهاي فيستلي و بهبود نسبت جعبه­ هاي جانشيني فعال به كل جعبه ­هاي جانشيني ارائه شده كه در آن از ماتريس ­هاي MDS چندگانه استفاده ­شده است. اگرچه اين روش براي طراحي رمزهاي قالبي با طول قالب 128 بيت مناسب است، ولي براي طراحي رمزهاي قالبي با طول قالب بزرگ‌تر، مانند قالب 256 بيتي، به طور نسبي پيچيده و دشوار است. در اين مقاله، ابتدا مسئله پيدا كردن لايه­ هاي انتشار چندگانه مناسب براي ساختار سوييچينگ، با ابعاد بزرگ و روي ميدان­هاي بزرگ مورد مطالعه و بررسي قرار مي­گيرد. سپس يك الگوريتم جستجو ارائه شده است و با استفاده از آن چند دسته از لايه­ هاي انتشار بازگشتي چندگانه معرفي مي­شوند. در بخش ديگر اين مقاله، از لايه ­هاي انتشار بازگشتي چندگانه استفاده شده است و يك ساختار براي طراحي رمزهاي قالبي 256 بيتي مبتني بر ساختار سوييچينگ ارائه خواهد شد. با توجه به بررسي امنيت و كارايي ساختار پيشنهادي، مي­توان گفت كه طرح­ هاي مبتني بر اين ساختار در برابر حمله­ هاي مهمي مانند حمله تفاضلي، حمله خطي و حمله تفاضلي ناممكن مقاوم بوده و در مقايسه با الگوريتم‌هاي 256 بيتي موجود كارايي مناسبي دارند.

One of the most important methods for checking the resistant of a block cipher against linear and differential analysis is counting of minimum active s-boxes. According to this number, proportion of minimum active s-boxes to all used s-boxes can be obtained. In Feistel structure, left and right half XORing cause difference cancelation reducing this proportion. One method for reducing difference cancelation and improving this proportion is presented previously using multiple MDS matrix. However, this method is suitable for design of 128 bit block ciphers and hasn’t good efficiency in 256 bit block ciphers. In this paper, the problem of finding proper multiple diffusion layers for Switching Structure on big dimension and big field is firstly surveyed. Then, a search algorithm is presented, used for making several categories of Recursive Diffusion Layers. In the next section, by using this Recursive Diffusion Layers, a 256 bit block cipher is designed base on Switching Structure. We verify security and efficiency of this scheme is verified and it is concluded that this scheme is resistant to linear and differential attack showing impossible differential attack and also has a good efficiency compare to other 256 bit block cipher algorithm.