Cryptanalysis and Design of Lightweight Symmetric-key Cryptography and Its Application to IoT

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02141
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Takanori Isobe 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (30785465)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 卓也 国立研究開発法人情報通信研究機構, サイバーセキュリティ研究所セキュリティ基盤研究室, 研究員 (70739995)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 軽量暗号 / ブロック暗号 / ストレージ暗号 / ハッシュ関数 / 代数攻撃 / 差分攻撃

Outline of Final Research Achievements

We developed the low-area scale block cipher WARP, the low-latency cipher Orthrom, the low-power consumption cipher Atom, the high-speed cipher Rocca, and the low-latency hash function Areion. Each of these is an algorithm that has achieved world-leading performance in its respective implementation. Our results have been highly acclaimed academically, having been accepted at top cryptography conferences such as CHES, FSE, and SAC. Furthermore, we developed various analytical techniques based on algebraic attacks as a method for analyzing lightweight ciphers, and we have broken the analysis records for existing ciphers such as Rasta, LowMC, Friet, and Lesamnta. This technology has also been accepted at top conferences such as CRYPTO and ASIACRYPT.

Free Research Field

暗号

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では安全なSociety 5.0のため、軽量共通鍵暗号の厳密な安全性評価手法の開発、高い安全性と実装性能を有する軽量共通鍵暗号の構成方法の開発,、軽量共通鍵暗号をベースとした軽量暗号ソリューションの開発を実施した。解析技術としては、NISTの標準候補暗号に対して安全性の解析を行うことで世界的な標準化プロセスに貢献し、軽量共通鍵暗号に対する新しい解析手法を考案した。軽量暗号に対する安全性評価技術をベースに新しい軽量共通鍵暗号の開発を行った。本研究では、128 bit 安全性を有した上で、理論限界に近いハードウェア性能を持つ軽量暗号技術構造を明らかにした。