Analysis of three block cipher based hash functions: Whirlpool, grøstl and grindahl

Abstract

Bu tez, zincirleme yapısının her zincirinde blok şifreleri kullanan kriptografik özet fonksiyonlar hakkındadır ve özünde üç özet fonksiyonuyla, Whirlpool, Grøstl ve Grindahl'un analizi ile ilgilidir. Bu üç özet fonksiyon, blok şifre olarak (Gelişmiş Şifreleme Standardı) AES'e benzeyen şifreler kullanır; ve tezde bu blok şifrelerin integral atağına karşı davranışları incelenmektedir.Çığ testi ve çarpışma testi gibi istatistiksel testler, özet fonksiyonlarının güvenlik incelemesinde kullanılan olağan tekniklerdir. Bu çalışmada üç özet fonksiyonunun istatistiksel özellikleri incelenmiş ve çarpışmalar aranmıştır. Algoritmaların aslı için çarpışma bulmak çok zor olsa da, yapılarında ufak değişiklikler oluşturularak bazı çarpışmalar bulunmuştur. Değiştirilmiş herhangi bir yapı için çarpışma bulunmasındaki kolaylık veya zorluk, o yapıyı oluşturmak için özet fonksiyonun ana yapısından çıkarılan kolun önem derecesinin de bir göstergesidir.

The subject of this thesis is the study of cryptographic hash functions, which utilize block ciphers as underlying chain functions. It is mainly concerned with the analysis of the three hash algorithms, the Whirlpool, Grøstl and Grindahl. All these hash functions have underlying block ciphers that are modified versions of the Advance Encryption Standard and we investigate the behavior of these block ciphers under the integral attack.Statistical tests, such as the avalanche test and the collision test, are the regular tools for examining the hash function security. In this work, we inspect the statistical behavior the three hash functions and search for collisions. Although it is very difficult to obtain collisions for the actual algorithms, we find some collisions under slight modifications of the original constructions. The ease or difficulty of finding a collision for a modified version also shows the respective importance of the specific hash function branch, missing in the modified version.