Security arguments and tool-based design of block ciphers

  • Block ciphers form, without doubt, the backbone of today's encrypted communication and are thus justifiably the workhorses of cryptography. While the efficiency of modern designs improved ever since the development of the DES and AES, the case with the corresponding security arguments differs. The thesis at hand aims at two main points, both in the direction of improving security analysis of block ciphers. Part I studies a new notion for a better understanding of a special type of cryptanalysis and proposes a new block cipher instance. This instance comes with a tight bound on any differential, to the best of our knowledge the first such block cipher. Part II turns to automated methods in design and analysis of block ciphers. Our main contribution here is an algorithm to propagate subspaces through encryption rounds, together with two applications: an algorithmic security argument against a new type of cryptanalysis and an idea towards the automation of key recovery attacks.
  • Blockchiffren bilden ohne Zweifel das Rückgrat unserer heutigen digitalen Kommunikation und werden somit zu Recht als Arbeitstier der Kryptographie bezeichnet. Während die Effizienz neuer Chiffren stetig steigt, gilt dies nur bedingt für deren Sicherheitsargumente. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit zwei Hauptthemen. In Teil I untersuchen wir eine neue Notation einer speziellen Kryptanalyse-Technik und geben neue theoretische Einsichten zu dieser. Außerdem konstruieren wir eine Blockchiffre und zeigen scharfe Schranken für jedes Differential; nach bestem Wissen die erste solche Chiffre. In Teil II wenden wir uns algorithmischen Methoden für Design und Analyse von Blockchiffren zu. Der Hauptbeitrag ist ein Algorithmus um Unterräume durch Chiffren-Runden zu propagieren. Abschließend diskutieren wir zwei Anwendungen: ein Sicherheitsargument für eine neue Kryptanalyse-Technik und einen Ansatz zur Automatisierung von Key Recovery-Angriffen.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author:Friedrich WiemerORCiDGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-70444
DOI:https://doi.org/10.13154/294-7044
Referee:Nils-Gregor LeanderORCiDGND, Alexander MayORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2020/03/09
Date of first Publication:2020/03/09
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Mathematik
Date of final exam:2019/12/13
Creating Corporation:Fakultät für Mathematik
GND-Keyword:Kryptologie; Kryptoanalyse; Blockchiffre; Chiffrierung; Sicherheit
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