On statistical analysis of synchronous stream ciphers

Abstract

Senkronize akan şifreler simetrik anahtarlı kriptosistemlerin önemli bir parçasını oluşturur.2004 yılında duyurulan eSTREAM projesi üzerine, farklı tasarımlara sahip 34 akanşifre önerilmiştir. Bu tezde, senkronize akan şifrelerin istatistiksel analizi üzerine genelbir çerçeve verilmesi hedeflenmiştir. İlk olarak, akan şifreler rastgele sayı üreteçleriolarak düşünülmüş ve çıktılarının kalitesi çalışılmıştır. Tek boyutlu rastgele yürüyüşleredayanan üç test önerilmiştir. Ayrıca, teorik ve deneysel olarak testlerin birbirleri ileolan ilişkileri çalışılmıştır.Cebirsel, zaman-hafıza özdünleşimi ve ilinti ataklarının fikirleri üzerinde durularakayırt edici testler önerilmiştir. Güvenli olduğu düşünülen bazı şifrelerde deneysel zayıflıklargözlemlenmiştir.

Synchronous stream ciphers constitute an important class of symmetric ciphers.After the call of the eSTREAM project in 2004, 34 stream ciphers with different designapproaches were proposed. In this thesis, we aim to provide a general frameworkto analyze stream ciphers statistically. Firstly, we consider stream ciphers as pseudorandom number generators and study the quality of their output. We propose threerandomness tests based on one dimensional random walks. Moreover, we theoreticallyand experimentally analyze the relations of various randomness tests.We focus on the ideas of algebraic, time memory tradeoff (TMTO) and correlationattacks and propose a number of chosen IV distinguishers. We experimentally observestatistical weaknesses in some of the stream ciphers that are believed to be secure.