Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Evolving Nonlinear S-Boxes With Improved Theoretical Resilience to Power Attacks
Creators
- 1. University of Havana
- 2. Universidad Panamericana
Description
Substitution boxes are the main nonlinear component of block ciphers. The security of these ciphers against linear, differential, or side-channel attacks is dependent on the design of such component and their intrinsic properties. There are several methods that aim to cryptographically define, generate, or search for strong substitution boxes. The application of combinatorial optimization algorithms is one of the most useful methodologies in this research area. In this article, we present a novel hybrid method based on the Leaders and Followers and hill-climbing over Hamming Weight Classes metaheuristics, coupled with a new trade-off fitness function that generates 8-bit bijective substitution boxes with good resisting properties towards classical cryptanalysis and side-channel attacks by power consumption. We address the best Pareto optimal solutions for the multi-objective optimization of non-linearity and confusion coefficient variance.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
صناديق الاستبدال هي المكون الرئيسي غير الخطي لأصفار الكتل. يعتمد أمن هذه الشفرات ضد الهجمات الخطية أو التفاضلية أو الجانبية على تصميم هذا المكون وخصائصه الجوهرية. هناك العديد من الطرق التي تهدف إلى تحديد مربعات الاستبدال القوية أو إنشائها أو البحث عنها بشكل مشفر. يعد تطبيق خوارزميات التحسين التوافقي أحد أكثر المنهجيات فائدة في هذا المجال البحثي. في هذه المقالة، نقدم طريقة هجينة جديدة تستند إلى القياديين والمتابعين وتسلق التلال فوق فئات وزن الهامينج metaheuristics، إلى جانب وظيفة لياقة بدنية جديدة للمقايضة تولد صناديق استبدال ثنائية الهدف 8 بت مع خصائص مقاومة جيدة نحو تحليل التشفير الكلاسيكي وهجمات القنوات الجانبية عن طريق استهلاك الطاقة. نحن نتعامل مع أفضل حلول باريتو المثلى للتحسين متعدد الأهداف لتباين معامل عدم الخطية والارتباك.Translated Description (French)
Les boîtes de substitution sont la principale composante non linéaire des chiffrements par blocs. La sécurité de ces chiffrements contre les attaques linéaires, différentielles ou par canaux secondaires dépend de la conception de ces composants et de leurs propriétés intrinsèques. Il existe plusieurs méthodes qui visent à définir, générer ou rechercher cryptographiquement des boîtes de substitution fortes. L'application d'algorithmes d'optimisation combinatoire est l'une des méthodologies les plus utiles dans ce domaine de recherche. Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode hybride basée sur les métaheuristiques des classes de poids de Hamming, couplée à une nouvelle fonction de remise en forme de compromis qui génère des boîtes de substitution bijectives de 8 bits avec de bonnes propriétés de résistance à la cryptanalyse classique et aux attaques par canaux secondaires par consommation d'énergie. Nous abordons les meilleures solutions optimales de Pareto pour l'optimisation multi-objectifs de la non-linéarité et de la variance des coefficients de confusion.Translated Description (Spanish)
Los cuadros de sustitución son el principal componente no lineal de los cifrados por bloques. La seguridad de estos cifrados contra ataques lineales, diferenciales o de canal lateral depende del diseño de dicho componente y sus propiedades intrínsecas. Existen varios métodos que tienen como objetivo definir, generar o buscar criptográficamente cajas de sustitución fuertes. La aplicación de algoritmos de optimización combinatoria es una de las metodologías más útiles en esta área de investigación. En este artículo, presentamos un novedoso método híbrido basado en la metaheurística de Leaders and Followers y la escalada sobre Hamming Weight Classes, junto con una nueva función de aptitud de compensación que genera cajas de sustitución biyectivas de 8 bits con buenas propiedades de resistencia hacia el criptoanálisis clásico y los ataques de canal lateral por consumo de energía. Abordamos las mejores soluciones óptimas de Pareto para la optimización multiobjetivo de la no linealidad y la varianza del coeficiente de confusión.Files
09246513.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c7328136a8ff0cdc023c64e3db734bf0
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطوير صناديق S غير الخطية مع مرونة نظرية محسنة لهجمات الطاقة
- Translated title (French)
- Évolution des S-Box non linéaires avec une résilience théorique améliorée aux attaques de puissance
- Translated title (Spanish)
- Cajas S no lineales en evolución con mejor resistencia teórica a los ataques de potencia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3096977645
- DOI
- 10.1109/access.2020.3035163
References
- https://openalex.org/W124803980
- https://openalex.org/W1458436632
- https://openalex.org/W1543918313
- https://openalex.org/W1578291629
- https://openalex.org/W1580329799
- https://openalex.org/W1611243483
- https://openalex.org/W162464270
- https://openalex.org/W1629301835
- https://openalex.org/W1776788878
- https://openalex.org/W1944544385
- https://openalex.org/W1964723977
- https://openalex.org/W2056182282
- https://openalex.org/W2082143349
- https://openalex.org/W2096094378
- https://openalex.org/W2150350582
- https://openalex.org/W2154909745
- https://openalex.org/W2173356534
- https://openalex.org/W2228658617
- https://openalex.org/W2294812025
- https://openalex.org/W2480301116
- https://openalex.org/W2499186340
- https://openalex.org/W2571701298
- https://openalex.org/W2638951890
- https://openalex.org/W2902630202
- https://openalex.org/W2909037315
- https://openalex.org/W2923032343
- https://openalex.org/W2954511206
- https://openalex.org/W2954599081
- https://openalex.org/W2963046897
- https://openalex.org/W2965398406
- https://openalex.org/W2986002835
- https://openalex.org/W3004257937
- https://openalex.org/W3009600022
- https://openalex.org/W3012385585
- https://openalex.org/W3019347299
- https://openalex.org/W3035231109
- https://openalex.org/W3036166288
- https://openalex.org/W3037778252
- https://openalex.org/W3038491906
- https://openalex.org/W3039486432
- https://openalex.org/W3040330020
- https://openalex.org/W33889421
- https://openalex.org/W34779720
- https://openalex.org/W4248135912