Browsing by Author "Khoma, V. V."

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    Евристичний метод для bitsliced подання випадково згенерованих 8×8 криптографічних S-Box
    (Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Совин, Я. Р.; Хома, В. В.; Sovyn, Ya. R.; Khoma, V. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
    Розглянуто питання щодо підвищення безпеки та ефективності програмної реалізації симетричних блокових шифрів. Використано bitslice-підхід до безпечної імплементації криптоалгоритмів, який має такі потенційні переваги, як високу швидкодію і невимогливість до обчислювальних ресурсів. Проте, відомі bitsliced-методи мають обмеження, оскільки працюють з детермінованими S-Box або розраховують S-Box менших розмірів. Запропоновано новий евристичний метод bitsliced-подання криптографічних 8×8 S-Box, що містять випадково згенеровані значення. Метод засновано на декомпозиції таблиці істинності, яка описує S-Box, на дві частини. Одна частина таблиці формує логічні маски, а інша – розбивається на бітові вектори, для знаходження логічного опису яких застосовано вичерпний пошук. Після знаходження опису всіх векторів ці дві частини таблиці об'єднуються в одну за допомогою логічних операцій. Використання запропонованого методу, орієнтованого на програмну реалізацію в логічному базисі {AND, OR, XOR, NOT}, забезпечує мінімізацію довільних 8×8 S-Box. Цей метод допускає імплементацію з використанням стандартних логічних інструкцій на будь-яких 8/16/32/64-бітних процесорах. Також можливе використання логічних SIMD-інструкцій із розширень SSE, AVX, AVX-512 для х86-64 процесорів, що забезпечує високу швидкодію завдяки використанню довгих регістрів. Розроблено відповідне програмне забезпечення, яке реалізує метод пошуку bitsliced-подання заданого S-Box, а також автоматично формує для нього С++ код на базі SSE, AVX і AVX-512 інструкцій. Досліджено ефективність методу на S-Box відомих блокових шифрів, зокрема Національного стандарту шифрування "Kalyna". Встановлено, що розроблений алгоритм потребує майже вдвічі менше вентилів для bitsliced-опису довільного S-Box, ніж кращий відомий алгоритм (370 вентилів проти 680 відповідно). Для шифрів, у яких використовуються дві або чотири таблиці S-Box, внаслідок спільної мінімізації можна отримати до 330 або 300 вентилів на таблицю відповідно.