Cryptanalysis of Block Ciphers using Mixed-Integer Linear Programming
Dissertation
IHAB SHAKIR
Mathematics, Statistics and Computer Science
1401
85p.
cd
M.S.
APPLIED MATHEMATICS – NUMERICAL ANALYSIS
1401/09/02
Block ciphers are an illustration of a symmetric key encryption technique, which is utilised in a variety of different devices. The ever-increasing number of users has resulted in the development of novel approaches to cryptanalysis. As a result, one of the most important and absolutely necessary needs for the designers of block ciphers is to measure the security limits on the cipher. Differential and linear cryptanalysis are two the most successful attacks on block ciphers. The efficiency of both attacks is connected with number of S-boxes in use the cipher after the specific number rounds. As a consequence of this, one of the methods that may be utilised to assess the security limits is counting a number active S-boxes. There are a lot of ways to compute this number, both mathematically and mechanically, and each one has its own set of advantages and disadvantages. This thesis focuses on computing the minimal number of active S-boxes automatically and, more specifically, on doing so with the use of an optimization approach known as Mixed Integer Linear Programming. This method has gained notable success in both the academic and business worlds. This thesis will provide an overview of the research that has been conducted on how to compute the minimal number of active S-boxes using MILP.
رمزهای بلوکی تصویری از تکنیک رمزگذاری کلید متقارن است که در دستگاههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. افزایش روزافزون تعداد کاربران منجر به توسعه رویکردهای جدید برای تحلیل رمز شده است. در نتیجه یکی از مهم ترین و کاملا ضروری ترین نیازهای طراحان رمزهای بلوکی اندازه گیری محدودیت های امنیتی روی رمز است. رمزنگاری دیفرانسیل و خطی دو حمله موفق به رمزهای بلوکی هستند. کارایی هر دو حمله با تعداد جعبه های S در استفاده از رمز پس از تعداد دور مشخص مرتبط است. در نتیجه، یکی از روش هایی که ممکن است برای ارزیابی محدودیت های امنیتی مورد استفاده قرار گیرد، شمارش تعدادی جعبه S فعال است. روش های زیادی برای محاسبه این عدد وجود دارد، چه از نظر ریاضی و چه مکانیکی، و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. این پایان نامه بر محاسبه حداقل تعداد جعبه های S فعال به صورت خودکار و به طور خاص تر، بر روی انجام این کار با استفاده از رویکرد بهینه سازی معروف به برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط تمرکز دارد. این روش هم در دنیای آکادمیک و هم در دنیای تجارت موفقیت قابل توجهی به دست آورده است. این پایان نامه مروری بر تحقیقات انجام شده در مورد نحوه محاسبه حداقل تعداد جعبه های S فعال با استفاده از MILP ارائه می دهد.
تحلیل رمزهای بلوکی با استفاده از برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط
Differential cryptanalysis, Linear Cryptanalysis, Mixed-Integer Linear Programming, MILP, AES
تحليل تفاضلی , تحلیل خطی , برنامه ریزی خطی milp , AES