Eine leichte Blockverschlüsselung basierend auf einer dynamischen S-Box

Blockchiffren, ein Zweig der modernen Kryptographie, spielen mit der Entwicklung der 5G-Technologie eine immer wichtigere Rolle beim Schutz der Informationssicherheit. Obwohl Verschlüsselungsalgorithmen der traditionellen Feistel-Struktur große Vorteile hinsichtlich der konsistenten Verschlüsselung und Entschlüsselung bieten, weisen sie nur geringe Diffusionseffekte auf.

Darüber hinaus können sie sich nicht an die Kommunikationsumgebung mit hohem Durchsatz und an ressourcenbeschränkte Geräte anpassen. Die S-Box ist die entscheidende nichtlineare Komponente in der Blockverschlüsselung und bestimmt maßgeblich die Sicherheit eines Algorithmus. Leider existiert der Großteil der S-Boxen statisch, was es schwierig macht, kryptografische Angriffe, die auf bestimmten S-Boxen basieren, wirksam abzuwehren.

Um die Probleme zu lösen, veröffentlichte ein Forschungsteam unter der Leitung von Lang Li seine neue Forschung in Grenzen der Informatik.

Das Team schlug eine leichte Blockverschlüsselung basierend auf einer dynamischen S-Box namens DBST für Geräte mit begrenzten Hardwareressourcen und hohen Durchsatzanforderungen vor. Die runde Funktion von DBST verwendet eine neuartige verallgemeinerte Feistel-Variantenstruktur, die die Diffusionsfähigkeit der traditionellen Feistel-Struktur dramatisch verbessert. Die S-Box im Algorithmus integriert die Bit-Slice-Technologie mit Unterschlüsseln, um ein schlüsselabhängiges dynamisches S-Box-Modell zu erstellen, das die Mängel statischer S-Boxen ausgleicht.

Im Rahmen der Forschung führen sie Sicherheitsanalysen und Hardwareexperimente an DBST durch. Die experimentellen Daten zeigen, dass der vorgeschlagene Algorithmus eine hohe Sicherheit, eine hohe Durchsatzrate und geringe Hardwareressourcen aufweist. Darüber hinaus beweist die Differentialanalyse der S-Boxen, dass die S-Boxen von DBST weniger Differentialeigenschaften aufweisen als die S-Boxen von RECTANGLE.

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