Criptoanálise Linear do Sistema AES Simplificado Modificado por Sequências Caóticas

Abstract

Resumo-Este artigo descreve a criptoanálise linear para o esquema Advanced Encryption Standard (AES) simplificado com a introdução de uma técnica de randomização desta cifra empregando mapas caóticos. Mostra-se que com a utilização de mapas caóticos o adversário precisa de uma quantidade substancialmente maior de pares de texto claro e texto cifrado para descobrir bits de chave com certa confiabilidade. Com este resultadoé possível entender o impacto dos bits caóticos no algoritmo AES original.Palavras-Chave-Cifra de bloco, criptoanálise linear, mapas caóticos, padrão avançado de criptografia simplificado.Abstract-This paper describes the linear cryptanalysis of the simplified Advanced Encryption Standard (AES) with the introduction of a randomization technique employing chaotic maps. It is shown that with the use of chaotic maps the adversary needs a larger number of pairs of plaintext and ciphertexts to discover key bits with a certain reliability. Given these results, it is possible to understand the impact of the chaotic bits in the original AES algorithm. Keywords-Block chipher, linear cryptanalysis, chaotic maps, simplified advanced encryption standard. I. INTRODUÇÃO O Advanced Encryption Standard (AES)é o algoritmo padrão adotado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST, National Institute of Standards and Technology) para substituir o Data Encryption Standard (DES) para a proteção de informações sigilosa. Trata-se do Rijndael com comprimento do bloco de dados fixo em 128 bits [1], podendo, em sua versão original, operar também com blocos de 192 e 256 bits. O NIST detalha este padrão em seu FIPS PUB 197 (Federal Information Processing Standards Publications 197), um documento aberto para consulta geral [2]. Em [3] foi apresentado um algoritmo AES modificado (a saída de cada S-Boxé somada com bits gerados por um mapa caótico) com a finalidade da redução da complexidade e número de operações realizadas no algoritmo original. O algoritmo modificadoé denominado de AES1 e uma versão simplificada (denominada de AES2) também foi proposta em [3]. Estes algoritmos foram analisados por diferentes quantificadores comumente usados para avaliar tanto a aleatoriedade do texto cifrado como a capacidade de resistênciaà ataques estatísticos [3]. Outras análises também devem ser realizadas em algoritmos criptográficos, como por exemplo a sua robustez contra a criptoanálise linear (CL). Um trabalho precursor da CL foi introduzido por Matsui [4] em 1992. Em 1993, esta técnica foi usada como um ataque ao DES [5]. foi parcialmente financiado pelo CNPq e FACEPE. O esforço computacional para avaliar a eficácia do CL no Rijndael pode ser proibitivo, como solução, empregase uma versão mais simples deste algoritmo. Em [6] foi proposto o algoritmo AES simplificado (SAES) que apresenta o comprimento do bloco de dados menor que o AES, sem contudo perder a essência do algoritmo original. Isso significa que, ao entender o algoritmo SAES e expandir seus conceitos, pode-se entender o comportamento da criptoanálise do AES de fo...