Basic cryptanalysis methods on block ciphers

Abstract

Diferansiyel kriptanaliz ve lineer kriptanaliz blok şifreler üzerine uygulanmış olan ilk önemliataklardır. Bu kriptanaliz metotları günümüzde uygulanan çoğu atağın temellerini oluşturmaktadır.Ayrıca, bir şifre dizayn ederken bu ataklar göz önünde bulundurulmalı ve şifreler bu ataklaradayanıklı olarak hazırlanmalıdır.Diferansiyel kriptanaliz ve lineer kriptanaliz hala önemli ataklar olmalarına rağmen, teknolojiningelişmesiyle birlikte etkilerini yitirmeye başlamışlardır ve bu yüzden geliştirilmişlerdir.Bunlara örnek olarak, yüksek dereceli diferansiyel kriptanaliz (higher order differential cryptanalysis),kesik diferansiyel kriptanaliz (truncated differential cryptanalysis), genelleştirilmişlineer kriptanaliz (generalized linear cryptanalysis), bölmeli lineer kriptanaliz (partitioninglinear cryptanalysis), çoklu denklemler kullanılarak yapılan lineer kriptanaliz (linear cryptanalysisusing multiple linear approximations) verilebilir. Bu geliştirilmiş versiyonların önemliuygulamaları bulunmaktadır.Cebirsel atak bir şifreyi denklemler sistemi olarak ifade ettikten sonra, bu sistemi çözmeyedayanan bir kriptanaliz yöntemidir. Şimdiye kadar bu metot ile pratik olarak uygulanabilenatak sayısı çok azdır. Fakat, gelecek vaat eden önemli bir kriptanaliz yöntemidir çünkü atağıuygulamak için az miktarda düz metin ve onların şifrelenmiş metinleri gereklidir.Bu tez yukarıda değinilmiş olan bütün atakları kapsayan bir araştırmadır. Bu kriptanalizyöntemlerini içeren bazı önemli makalelerin özetleri verilmiş ve örneklendirilmiştir.

Differential cryptanalysis and linear cryptanalysis are the first significant methods used to attackon block ciphers. These concepts compose the keystones for most of the attacks in recentyears. Also, while designing a cipher, these attacks should be taken into consideration andthe cipher should be created as secure against them.Although differential cryptanalysis and linear cryptanalysis are still important, they started tobe inefficient due to the improvements in the technology. So, these attacks are extended. Forinstance, higher order differential cryptanalysis, truncated differential cryptanalysis, generalizedlinear cryptanalysis, partitioning linear cryptanalysis, linear cryptanalysis using multiplelinear approximations are introduced as the extended versions of these attacks. There existssignificant applications of these extended attacks.Algebraic attack is a method of cryptanalysis that consists of obtaining a representation of thecipher as a system of equations and then, solving this system. Up to today, just a few attacksthat are practically possible to mount are presented. However, due to the fact that algebraiccryptanalysis requires only a handful of known plaintexts to perform, it is a promising andsignificant attack.This thesis is a survey covering all the methods of attacks described above. Illustrations and summaries of some important papers including these cryptanalysis techniques are given.