| 講演名 | 2022-03-11 AES instructionを用いたラージブロック置換の改良とその応用 中橋 元輝(兵庫県立大), 芝 廉太朗(兵庫県立大), 阪本 光星(兵庫県立大), Liu Fukang(兵庫県立大), 伊藤 竜馬(NICT), 峯松 一彦(NEC), 五十部 孝典(兵庫県立大/NICT/JST), |
|---|---|
| PDFダウンロードページ |  PDFダウンロードページへ |
| 抄録(和) | 256 bitや512 bitのブロック長を持つラージブロック置換は，ハッシュ関数や置換ベースのスポンジ関数での利用の観点で注目されている．既存のラージブロック置換としては，Feistel構造でAES-NI命令のみで実装可能なSimpira v2や，SPN構造でAES-NI命令とSIMD命令によるワード置換命令を用いて実装可能なHaraka v2がある．また，CSS2021において中橋らは，AES-NIのみを用いた最適なFeistel型ラージブロック置換を差分/線形攻撃に対する安全性評価の観点から示している．本研究では，中橋らがターゲットにした構成に対して不能差分/Integral攻撃に対する安全性評価も行ったうえで， AESの命令数やサイクル数の理論的/実験的評価により絞り込みを行い， 安全性と速度の観点で最適な256 bitや512 bit置換の構成方法を示す．さらに， 最適な置換から短入力ハッシュ関数を構成し，既存の構成との速度比較を行った．結果として，本研究の構成は，最新のIntelのプロセッサ(Ice Lake, Tiger Lake, Alder Lake)において既存の構成と比較して，17%以上の高速化を達成した．特に，512-bit置換の場合，置換単体と短入力ハッシュ関数それぞれの場合において25%以上の高速化を達成した． |
| 抄録(英) | In CSS2021, Nakahashi et al. showed an optimal Feistel-type large-state permutations using only AES-NI from the security evaluation against differential/linear attacks. In this study, we further evaluate the security of the constructions targeted by Nakahashi et al. against the impossible differential/integral attacks and search for optimal constructions. We also implemented the optimal constructions as a hash function and compared the speed with existing constructions. As a result, we show that the encryption with 256-bit and 512-bit permutations and hash functions we identified are faster than that with the existing constructions. |
| キーワード(和) | ラージブロック置換 / AES Instruction / 差分/線形攻撃 / 不能差分/Integral攻撃 / 短入力ハッシュ関数 |
| キーワード(英) | Large-state permuation / AES instruction / differential/linear attacks / impossible differential/integral attacks / short-input hash function |
| 資料番号 | IT2021-115,ISEC2021-80,WBS2021-83,RCC2021-90 |
| 発行日 | 2022-03-03 (IT, ISEC, WBS, RCC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | IT / ISEC / RCC / WBS |
|---|---|
| 開催期間 | 2022/3/10(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | ISEC・IT・RCC・WBS合同研究会 |
| テーマ（英） | Joint Meeting of ISEC, IT, RCC, and WBS |
| 委員長氏名（和） | 和田山 正(名工大) / 伊豆 哲也(富士通研) / 李 還幇(NICT) / 浜村 昌則(高知工科大) |
| 委員長氏名（英） | Tadashi Wadayama(Nagoya Inst. of Tech.) / Tetsuya Izu(Fujitsu Labs.) / HUAN-BANG LI(NICT) / Masanori Hamamura(Kochi Univ. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 小嶋 徹也(東京高専) / 國廣 昇(筑波大学) / 花岡 悟一郎(産総研) / 東 俊一(名大) / 石井 光治(香川大) / 庄納 崇(インテル) / 藤井 雅弘(宇都宮大) |
| 副委員長氏名（英） | Tetsuya Kojima(Tokyo Kosen) / Noboru Kunihiro(Tsukuba Univ.) / Goichiro Hanaoka(AIST) / Shunichi Azuma(Nagoya Univ.) / Koji Ishii(Kagawa Univ.) / Takashi Shono(INTEL) / Masahiro Fujii(Utsunomiya Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 松田 哲直(埼玉大) / 野崎 隆之(山口大) / 山本 大(富士通研) / 米山 一樹(茨城大) / 加川 敏規(電中研) / 林 直樹(阪大) / 中村 僚兵(防衛大) / 小室 信喜(千葉大) |
| 幹事氏名（英） | Tetsunao Matsuta(Saitamai Univ.) / Takayuki Nozaki(Yamaguchi Univ.) / Dai Yamamoto(Fujitsu Labs.) / Kazuki Yoneyama(Ibaraki Univ.) / Toshinori Kagawa(CRIEPI) / Naoki Hayashi(Osaka Univ.) / Ryohei Nakamura(National Defence Academy) / Nobuyoshi Komuro(Chiba Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 廣友 雅徳(佐賀大) / 松田 隆宏(産総研) / 単 麟(NICT) / 小蔵 正輝(阪大) / 木下 雅之(千葉工大) / 孫 冉(茨城大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Masanori Hirotomo(Saga Univ.) / Takahiro Matsuda(AIST) / SHAN LIN(NICT) / Masaki Ogura(Osaka Univ.) / Masayuki Kinoshita(Chiba Univ. of Tech.) / Sun Ran(Ibaraki Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Information Theory / Technical Committee on Information Security / Technical Committee on Reliable Communication and Control / Technical Committee on Wideband System |
|---|---|
| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | AES instructionを用いたラージブロック置換の改良とその応用 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Improved Large-state Permutation based on AES instruction and Its Applications |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | ラージブロック置換 / Large-state permuation |
| キーワード(2)（和/英） | AES Instruction / AES instruction |
| キーワード(3)（和/英） | 差分/線形攻撃 / differential/linear attacks |
| キーワード(4)（和/英） | 不能差分/Integral攻撃 / impossible differential/integral attacks |
| キーワード(5)（和/英） | 短入力ハッシュ関数 / short-input hash function |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 中橋 元輝 / Motoki Nakahashi |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学(略称：兵庫県立大) University of Hyogo(略称：Univ. Hyogo) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 芝 廉太朗 / Rentaro Shiba |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学(略称：兵庫県立大) University of Hyogo(略称：Univ. Hyogo) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 阪本 光星 / Kosei Sakamoto |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学(略称：兵庫県立大) University of Hyogo(略称：Univ. Hyogo) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | Liu Fukang / Fukang Liu |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学(略称：兵庫県立大) University of Hyogo(略称：Univ. Hyogo) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 伊藤 竜馬 / Ryoma Ito |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 国立研究開発法人 情報通信研究機構(略称：NICT) National Institute of Information and Communications Technology(略称：NICT) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 峯松 一彦 / Kazuhiko Minematsu |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社(略称：NEC) NEC Corporation(略称：NEC) |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 五十部 孝典 / Takanori Isobe |
| 第 7 著者 所属（和/英） | 兵庫県立大学/国立研究開発法人 情報通信研究機構/国立研究開発法人 科学技術振興機構(略称：兵庫県立大/NICT/JST) University of Hyogo/National Institute of Information and Communications Technology/PRESTO, Japan Science and Technology(略称：Univ. Hyogo/NICT/PRESTO) |
| 発表年月日 | 2022-03-11 |
| 資料番号 | IT2021-115,ISEC2021-80,WBS2021-83,RCC2021-90 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | IT-428,ISEC-429,WBS-430,RCC-431 |
| ページ範囲 | pp.188-195(IT), pp.188-195(ISEC), pp.188-195(WBS), pp.188-195(RCC), |
| ページ数 | 8 |
| 発行日 | 2022-03-03 (IT, ISEC, WBS, RCC) |