Record Details

FAST DISTINGUISHING ATTACK ON NTRUCipher + ENCRYPTION SCHEME

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title FAST DISTINGUISHING ATTACK ON NTRUCipher + ENCRYPTION SCHEME
БЫСТРАЯ РАЗЛИЧАЮЩАЯ АТАКА НА ШИФРОСИСТЕМУ NTRUCipher+
ШВИДКА РОЗРІЗНЮВАЛЬНА АТАКА НА ШИФРОСИСТЕМУ NTRUCipher+
 
Creator Олексійчук, Антон Миколайович; Інститут спеціального зв’язку та захисту інформації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Матійко, Александра Андріївна; Інститут спеціального зв’язку та захисту інформації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
 
Subject —
—
—
—
—
—
—
постквантова криптографія, криптосистеми на решітках, розрізнювальна атака, дискретне перетворення Фур’є, NTRUEncrypt, NTRUCipher.
УДК 621.391:519.2
 
Description The NTRUCipher encryption system was proposed in 2017 as a symmetric version of the encryption scheme NTRUEncrypt, which is currently one of the fastest post-quantum cryptographic algorithms based on lattices in Euclidean space. The purpose of building NTRUCipher is to create a symmetric encryption scheme for practical applications, the security of which, similarly asymmetric, is based on the difficulty of solving only one computational problem. Preliminary exploring of this encryption scheme have been conducted, however the question of NTRUCipher’s security against distinguishing attacks aimed at constructing statistical criteria for distinguishing sequences of encrypted messages and purely random sequences. This article shows that the NTRUCipher and even its natural improvement NTRUCipher+ proposed by analogy with the well-known provable secure version of asymmetric NTRU encryption scheme, are vulnerable to distinguishing attacks. Fast distinguishing attack on the NTRUCipher+ and (for a special case) even faster modification of this attack are proposed. Analytical estimates of both attacks’ complexity are obtained, from which follows that they have polynomial time complexity and can be implemented in real-time (for standard parameters of the cipher). The obtained results show that other general constructions should be used to build symmetric NRTU-like encryption schemes.
Шифрсистему NTRUCipher предложено в 2017 г. как симметричную версию алгоритма шифрования NTRUEncrypt, который является сегодня одним из самых быстрых постквантових криптографических алгоритмов, основанных на решетках в эвклидовом пространстве. Целью построения NTRUCipher является создание симметричной шифрсистемы для практических применений, стойкость которой, аналогично асимметричным, базируется на сложности решения только одной вычислительной задачи. Проведены предварительные исследования указанной шифрсистемы, однако остается вопрос о стойкости NTRUCipher относительно различающих атак, направленных на построение статистических критериев для различия последовательностей шифрованных сообщений шифрсистемы и полностью случайных последовательностей. В данной статье показано, что шифрсистема NTRUCipher и даже её естественное усовершенствование – NTRUCipher+, предложенное по аналогии с известной обоснованно стойкой версией асимметричной криптосистемы NTRU, уязвимы к различающим атакам. Предложено быструю различающую атаку на шифрсистему NTRUCipher+ и (для частного случая) еще более быструю модификацию этой атаки. Получены аналитические оценки трудоёмкости обеих атак, из которых следует, что они имеют полиномиальную временную сложность и могут быть реализованы в режиме реального времени (для стандартного набора параметров шифрсистемы). Полученные результаты свидетельствуют о том, что для построения симметричных NRTU-подобных криптосистем следует использовать другие общие конструкции.
Шифросистему NTRUCipher запропоновано в 2017 р. як симетричну версію алгоритму шифрування NTRUEncrypt, який є на сьогодні одним з найшвидших постквантових криптографічних алгоритмів, що базуються на решітках у евклідовому просторі. Метою побудови NTRUCipher є створення симетричної шифросистеми для практичних застосувань, стійкість якої, аналогічно асиметричним, базується на складності розв’язанні лише однієї обчислювальної задачі. Проведені попередні дослідження зазначеної шифросистеми, проте за їх рамками залишається питання про стійкість NTRUCipher відносно розрізнювальних атак, спрямованих на побудову статистичних критеріїв для розрізнення послідовностей шифрованих повідомлень шифросистеми та суто випадкових послідовностей. У даній статті показано, що шифросистема NTRUCipher та навіть її природне удосконалення – NTRUCipher+, запропоноване по аналогії з відомою обґрунтовано стійкою версією асиметричної криптосистеми NTRU, є вразливими відносно розрізнювальних атак. Запропоновано швидку розрізнювальну атаку на шифросистему NTRUCipher+ та (для окремого випадку) ще більш швидку модифікацію цієї атаки. Отримано аналітичні оцінки трудомісткості обох атак, з яких випливає, що вони мають поліноміальну часову складність та можуть бути реалізовані в режимі реального часу (для стандартного набору параметрів шифросистеми). Отримані результати свідчать про те, що для побудови симетричних NRTU-подібних криптосистем слід використовувати інші загальні конструкції.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2020-12-14
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ZI/article/view/14981
10.18372/2410-7840.22.14981
 
Source Ukrainian Information Security Research Journal; Том 22, № 3 (2020); 183-189
Защита информации; Том 22, № 3 (2020); 183-189
Захист інформації; Том 22, № 3 (2020); 183-189
 
Language en
 
Relation http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ZI/article/downloadSuppFile/14981/39072
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms: Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоронности, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ