Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Improved Objective Functions to Search for 8 × 8 Bijective S-Boxes With Theoretical Resistance Against Power Attacks Under Hamming Leakage Models

Creators

  • 1. University of Havana
  • 2. Universidad Panamericana
  • 3. Airlangga University

Description

Many research focuses on finding S-boxes with good cryptographic properties applying a heuristic method and a balanced, objective function. The design of S-boxes with theoretical resistance against Side-Channel Attacks by power consumption is addressed with properties defined under one of these two models: the Hamming Distance leakage model and the Hamming Weight leakage model. As far as we know, a balanced search criterion that considers properties under both, at the same time, remains an open problem. We define two new optimal objective functions that can be used to obtain S-boxes with good cryptographic properties values, keeping high theoretical resistance for the two leakage models; we encourage using at least one of our objective functions. We apply a Hill Climbing heuristic method over the S-box's space to measure which objective function is better and to compare the obtained S-boxes with the S-boxes in the actual literature. We also confirm some key relationships between the properties and which property is more suitable to be used.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تركز العديد من الأبحاث على العثور على صناديق S ذات خصائص تشفير جيدة تطبق طريقة إرشادية ووظيفة متوازنة وموضوعية. يتم التعامل مع تصميم صناديق S ذات المقاومة النظرية ضد هجمات القنوات الجانبية عن طريق استهلاك الطاقة بخصائص محددة بموجب أحد هذين النموذجين: نموذج تسرب مسافة الهامينج ونموذج تسرب وزن الهامينج. على حد علمنا، لا يزال معيار البحث المتوازن الذي يأخذ في الاعتبار العقارات في إطار كليهما، في الوقت نفسه، مشكلة مفتوحة. نحدد وظيفتين موضوعيتين أمثل جديدتين يمكن استخدامهما للحصول على صناديق S ذات قيم خصائص تشفير جيدة، مع الحفاظ على مقاومة نظرية عالية لنموذجي التسرب ؛ نحن نشجع استخدام واحدة على الأقل من وظائفنا الموضوعية. نطبق طريقة إرشادية لتسلق التلال على مساحة صندوق S لقياس الوظيفة الموضوعية الأفضل ومقارنة صناديق S التي تم الحصول عليها مع صناديق S في الأدبيات الفعلية. نؤكد أيضًا بعض العلاقات الرئيسية بين العقارات وأي العقارات أكثر ملاءمة للاستخدام.

Translated Description (French)

De nombreuses recherches se concentrent sur la recherche de S-box avec de bonnes propriétés cryptographiques en appliquant une méthode heuristique et une fonction équilibrée et objective. La conception de S-box avec une résistance théorique contre les attaques par canal latéral par consommation d'énergie est abordée avec des propriétés définies sous l'un de ces deux modèles : le modèle de fuite de Hamming Distance et le modèle de fuite de Hamming Weight. Pour autant que nous le sachions, un critère de recherche équilibré qui considère les propriétés sous les deux, en même temps, reste un problème ouvert. Nous définissons deux nouvelles fonctions objectives optimales qui peuvent être utilisées pour obtenir des S-box avec de bonnes valeurs de propriétés cryptographiques, en conservant une résistance théorique élevée pour les deux modèles de fuite ; nous encourageons l'utilisation d'au moins une de nos fonctions objectives. Nous appliquons une méthode heuristique de Hill Climbing sur l'espace de la S-box pour mesurer quelle fonction objective est la meilleure et pour comparer les S-box obtenues avec les S-box dans la littérature réelle. Nous confirmons également certaines relations clés entre les propriétés et quelle propriété est la plus appropriée pour être utilisée.

Translated Description (Spanish)

Muchas investigaciones se centran en encontrar cajas S con buenas propiedades criptográficas aplicando un método heurístico y una función equilibrada y objetiva. El diseño de cajas-S con resistencia teórica frente a Ataques de Canal Lateral por consumo de energía se aborda con propiedades definidas bajo uno de estos dos modelos: el modelo de fuga de Distancia de Hamming y el modelo de fuga de Peso de Hamming. Por lo que sabemos, un criterio de búsqueda equilibrado que considere las propiedades bajo ambos, al mismo tiempo, sigue siendo un problema abierto. Definimos dos nuevas funciones objetivo óptimas que se pueden utilizar para obtener cajas S con buenos valores de propiedades criptográficas, manteniendo una alta resistencia teórica para los dos modelos de fuga; fomentamos el uso de al menos una de nuestras funciones objetivo. Aplicamos un método heurístico de Hill Climbing sobre el espacio de la caja S para medir qué función objetivo es mejor y comparar las cajas S obtenidas con las cajas S en la literatura real. También confirmamos algunas relaciones clave entre las propiedades y qué propiedad es más adecuada para ser utilizada.

Files

09690873.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:75295fd51d7491cbdea927342439e055
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
وظائف موضوعية محسنة للبحث عن 8 × 8 Bijective S - Boxes مع مقاومة نظرية ضد هجمات الطاقة في ظل نماذج تسرب الهامينج
Translated title (French)
Fonctions objectives améliorées pour rechercher des S-Box 8 × 8 bijectives avec une résistance théorique contre les attaques de puissance sous des modèles de fuite Hamming
Translated title (Spanish)
Funciones objetivas mejoradas para buscar cajas S biyectivas de 8 × 8 con resistencia teórica contra ataques de potencia bajo modelos de fugas de Hamming

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4206972602
DOI
10.1109/access.2022.3145990

Is supplement to
https://openalex.org/W5280335 (Other)
https://openalex.org/W4384807855 (Other)
https://openalex.org/W4323926098 (Other)
https://openalex.org/W2782264121 (Other)
https://openalex.org/W2507607395 (Other)
https://openalex.org/W2425598453 (Other)
https://openalex.org/W2164725015 (Other)
https://openalex.org/W2022533428 (Other)
https://openalex.org/W2013165531 (Other)
https://openalex.org/W182679101 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Cuba

References

  • https://openalex.org/W1595334710
  • https://openalex.org/W1981359558
  • https://openalex.org/W2096094378
  • https://openalex.org/W2170334586
  • https://openalex.org/W2296263736
  • https://openalex.org/W2397105043
  • https://openalex.org/W2499186340
  • https://openalex.org/W2563397511
  • https://openalex.org/W2571701298
  • https://openalex.org/W3040330020
  • https://openalex.org/W3096977645
  • https://openalex.org/W3106674947
  • https://openalex.org/W3188680007
  • https://openalex.org/W3193706267
  • https://openalex.org/W3215718484
  • https://openalex.org/W33889421
  • https://openalex.org/W34779720
  • https://openalex.org/W4246565613