A Robust DES-like cryptographic algorithm against Differential Cryptanalysis

Differential 공격에 강한 DES-like 암호 알고리즘

Due to the cryptographic functional structure including the S-box, DES is not robust against differential cryptoanalysis (DC). Therefore, to increase the security against DC, we have to redesign the S-box or modify DES algorithm to decrease the probability for the N-1 round characteristics. However, it has been shown that a new design for the S-box is not secure enough. Rather, if will be more reliable to devise a modified cryptographic algorithm. In this paper, we propose a modified DES algorithm to decrease the probability of N-1 round characteristics to be robust against DC. According to our comparative study, the proposed algorithm is shown to be more robust against the DC than DES.

DES가 Differential Cryptanalysis(이하 DC)에 쉽게 공격받을 수 있는 결정적인 취약점은 5-box를 포함한 암호함수의 구조에 있다 따라서 DES의 DC에 대한 대응방안으로는 XOR분포가 완전하게 균일(입력 XOR가 zero일 경우는 제외)하도록 5-box를 재구성하는 방법과 N-1 라운드 특성이 구성될 확률을 낮추기 위해 DES 알고리즘의 일부를 수정하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나 Dawson과 Tavares가 제안한 완전히 균일한 XOR분포 테이블을 갖는 S-box는 오히려 균일하지 않을 매보다 더 취약하다고 Pieprzyk의 연구결과에 의해 증명되었다 결국 DES가 DC에 대응하기 위해서는 5-box의 재설계만으로는 부족하며 암호함수 자체를 수정해야 할 것이다. 본 논문에서는 DES의 암호함수를 일부 수정하여 DC에 대한 반복 특성이 구성될 확률을 낮추는 방안을 제안하고자 한다. 비교 분석 결과 제안된 알고리즘이 기존의 DES보다 DC 공격에 강함을 확인하였다.