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1 共通鍵暗号系の最新の話題 名古屋大学大学院工学研究科岩田哲 MELT upフォーラム 2015 年 6 月 15 日中央大学 1

2 話題 CAESARコンペティション コンペティション紹介 CLOC/SILC 紹介 GCMの証明可能安全性 Iwata, Ohashi, Minematsu. Breaking and Repairing GCM Security Proofs. CRYPTO 2012 Niwa, Ohashi, Minematsu, Iwata. GCM Security Bounds Reconsidered. FSE

3 認証暗号化方式 Authenticated Encryption データの暗号化と認証を同時に かつ効率的に実現 共通鍵暗号技術 NIST 推奨方式 CCM: SP C (2004) GCM: SP D (2007) 3

4 認証暗号化方式 4

5 認証暗号化方式 AES_128_GCM 5

6 GCM の特徴 利点 ソフトウェア ハードウェアともに効率的 Haswell, AES NI: 1.03 cpb [Gueron2013] ブロック暗号の並列呼び出しが可能 オンライン 証明可能安全 [Iwata, Ohashi, Minematsu2012] 欠点 タグが短いときは効率的な偽造が可能 [Ferguson2005] 弱鍵の存在 [Handschuh, Preneel2008, Saarinen2012, Procter, Cid2013, Abdelraheem, Beelen, Bogdanov, Tischhauser2015] ナンスの繰り返しはハッシュ関数の鍵回復につながる [Joux2006] 6

7 CAESAR コンペティション GCM は最良の方式か? Competition for Authenticated Encryption: Security, Applicability, and Robustness 7

8 CAESAR コンペティション CAESAR will identify a portfolio of authenticated ciphers that (1) offer advantages over AES GCM and (2) are suitable for widespread adoption. 認証暗号化方式に特化したオープンなコンペティション world wideアカデミックコミュニティ主導 ポートフォリオの選定 (1) AES GCMよりも優れている (2) 広範な実用に適している 選定委員の投票による絞り込み NISTによるスポンサーシップ ( 約 USD) 8

9 CAESAR コンペティション 9

10 CAESAR コンペティション competitions 10

11 スケジュール : DIAC 2012 ストックホルム : Competitionのアナウンス : DIAC 2013 シカゴ : 投稿締切 : ソフトウェア実装投稿締切 : DIAC 2014 サンタバーバラ : Second round candidatesのアナウンス : DIAC 2015 シンガポール : Third round candidatesのアナウンス 2016 summer: DIAC 2016 日本 (?) : Finalistsのアナウンス 2017 summer: DIAC : Final portfolioのアナウンス 11

12 選定委員 22 名 (1/2) Steve Babbage (Vodafone Group, UK) Daniel J. Bernstein (University of Illinois at Chicago, USA, and Technische Universiteit Eindhoven, Netherlands); secretary, non voting Alex Biryukov (University of Luxembourg, Luxembourg) Anne Canteaut (Inria Paris Rocquencourt, France) Carlos Cid (Royal Holloway, University of London, UK) Joan Daemen (STMicroelectronics, Belgium) Christophe De Cannière (Google, Switzerland) Orr Dunkelman (University of Haifa, Israel) Henri Gilbert (ANSSI, France) Tetsu Iwata (Nagoya University, Japan) Lars R. Knudsen (Technical University of Denmark, Denmark) 12

13 選定委員 22 名 (2/2) Stefan Lucks (Bauhaus Universität Weimar, Germany) David McGrew (Cisco Systems, USA) Willi Meier (FHNW, Switzerland) Kaisa Nyberg (Aalto University School of Science, Finland) Bart Preneel (COSIC, KU Leuven, Belgium) Vincent Rijmen (KU Leuven, Belgium) Matt Robshaw (Impinj, USA) Phillip Rogaway (University of California at Davis, USA) Greg Rose (kitchen4140, USA) Serge Vaudenay (EPFL, Switzerland) Hongjun Wu (Nanyang Technological University, Singapore) 13

14 Submissions ACORN Artemia FASER LAC PANDA SILC ++AE Ascon HKC Marble π Cipher Silver AEGIS AVALANCHE HS1 SIV McMambo POET STRIBOB AES CMCC Calico ICEPOLE Minalpher POLAWIS Tiaoxin AES COBRA CBA ifeed[aes] MORUS PRIMATEs TriviA ck AES COPA CBEAM Joltik NORX Prøst Wheesht AES CPFB CLOC Julius OCB Raviyoyla YAES AES JAMBU Deoxys Ketje OMD Sablier AES OTR ELmD Keyak PAEQ SCREAM AEZ Enchilada KIASU PAES SHELL 14

15 Submissions ACORN Artemia FASER LAC PANDA SILC ++AE Ascon HKC Marble π Cipher Silver AEGIS AVALANCHE HS1 SIV McMamboPOET STRIBOB AES CMCC Calico ICEPOLE Minalpher POLAWIS Tiaoxin AES COBRA CBA ifeed[aes] MORUS PRIMATEs TriviA ck AES COPA CBEAM Joltik NORX Prøst Wheesht AES CPFB CLOC Julius OCB Raviyoyla YAES AES JAMBU Deoxys Ketje OMD Sablier AES OTR ELmD Keyak PAEQ SCREAM AEZ Enchilada KIASU PAES SHELL 15

16 Submissions ACORN Artemia FASER LAC PANDA SILC ++AE Ascon HKC Marble π Cipher Silver CLOC: Compact Low Overhead CFB Iwata, Minematsu, Guo, Morioka AEGIS AVALANCHE HS1 SIV McMamboPOET STRIBOB AES CMCC Calico ICEPOLE Minalpher POLAWIS Tiaoxin AES COBRA CBA ifeed[aes] MORUS PRIMATEs TriviA ck AES COPA CBEAM Joltik NORX Prøst Wheesht AES CPFB CLOC Julius OCB Raviyoyla YAES AES JAMBU Deoxys Ketje OMD Sablier SILC: SImple Lightweight CFB Iwata, Minematsu, Guo, Morioka, Kobayashi AES OTR ELmD Keyak PAEQ SCREAM AEZ Enchilada KIASU PAES SHELL 16

17 CLOC Iwata, Minematsu, Guo, Morioka. CLOC: Compact Low Overhead CFB. FSE

18 CLOC Iwata, Minematsu, Guo, Morioka. CLOC: Compact Low Overhead CFB. FSE 2014 仕様 CBC MACの修正版による認証タグ生成 CFBの修正版による暗号化 設計指針 短いデータ ( 例えば16バイト ) の処理に適した構成 重い事前計算や多くのメモリを必要としない 組み込みソフトウェア マイクロプロセッサ向け 証明可能安全性を有する 18

19 SILC Iwata, Minematsu, Guo, Morioka, Kobayashi. SILC: SImple Lightweight CFB. DIAC 2014 仕様 (CLOCと同様) CBC MACの修正版による認証タグ生成 CFBの修正版による暗号化 設計指針 CLOCを小型ハードウェア実装向けに修正 証明可能安全性を有する 19

20 CAESAR コンペティション動向 Competition for Authenticated Encryption: Security, Applicability, and Robustness 頑強性 ナンスが繰り返した時の影響 復号オラクルが未検証の平文を漏えいしたときの影響 20

21 GCM Galois/Counter Mode [McGrew, Viega2004] NIST SP D (2007) ISO/IEC 19772, IEEE P1619.1, NSA Suite B, IETF IPsec, SSH, SSLなど CAESARコンペティションベンチマーク方式 21

22 GCM の証明可能安全性 提案者による証明可能安全性 [McGrew, Viega2004] 22

23 GCM の証明可能安全性 提案者による証明可能安全性の証明に不備 [Iwata, Ohashi, Minematsu. Breaking and Repairing GCM Security Proofs. CRYPTO 2012] 新たな安全性証明を与えた おおよそ 2 22 倍攻撃成功確率が高い可能性 23

24 GCM の証明可能安全性 CRYPTO 2012 の安全性限界式の改善に成功 [Niwa, Ohashi, Minematsu, Iwata. GCM Security Bounds Reconsidered. FSE Best Paper Award] 24

25 まとめ CAESARコンペティション 認証暗号化方式のポートフォリオの選定 AES コンペティション NESSIE プロジェクト estreamプロジェクト SHA 3 プロジェクトに続く国際的なコンペティション GCMの証明可能安全性 25

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