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Design and analysis of lightweight block ciphers

  • Lots of cryptographic schemes are based on block ciphers. Formally, a block cipher can be defined as a family of permutations on a finite binary vector space. A majority of modern constructions is based on the alternation of a nonlinear and a linear operation. The scope of this work is to study the linear operation with regard to optimized efficiency and necessary security requirements. Our main topics are - the problem of efficiently implementing multiplication with fixed elements in finite fields of characteristic two. - a method for finding optimal alternatives for the ShiftRows operation in AES-like ciphers. - the tweakable block ciphers Skinny and Mantis. - the effect of the choice of the linear operation and the round constants with regard to the resistance against invariant attacks. - the derivation of a security argument for the block cipher Simon that does not rely on computer-aided methods.
  • Viele kryptographische Verfahren basieren auf Blockchiffren. Formal kann eine Blockchiffre als eine Familie von Permutationen auf einem endlichen binären Vektorraum definiert werden. Eine Vielzahl moderner Konstruktionen basiert auf der wechselseitigen Anwendung von nicht-linearen und linearen Abbildungen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die lineare Abbildung im Hinblick auf Effizienzoptimierung und notwendige Sicherheitseigenschaften studiert. Unsere Hauptthemen sind - das Problem der effizienten Implementierung der Multiplikation mit festen Elementen in endlichen Körpern der Charakteristik zwei. - eine Methode für das Finden optimaler Alternativen für die ShiftRows Operation in AES-ähnlichen Chiffren. - die veränderbaren Blockchiffren Skinny und Mantis. - die Auswirkung der Wahl der linearen Abbildung und der Rundenkonstanten auf die Resistenz gegen Invariantangriffe. - das Herleiten eines nicht auf Computerberechnungen beruhenden Sicherheitsargumentes für die Blockchiffre Simon.

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Metadaten
Author:Christof BeierleGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-56347
Subtitle (English):a focus on the linear layer
Referee:Nils-Gregor LeanderORCiDGND, Alexander MayORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2018/03/12
Date of first Publication:2018/03/12
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Mathematik
Date of final exam:2018/02/09
Creating Corporation:Fakultät für Mathematik
GND-Keyword:Kryptologie; Blockchiffre; Internet der Dinge; Kryptoanalyse; Chiffrierung
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Mathematik
faculties:Fakultät für Mathematik
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht