論文の概要: Quantum Key Recovery Attack on SIMON Block Cipher
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.08321v2
- Date: Wed, 2 Jun 2021 11:03:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 01:15:13.479746
- Title: Quantum Key Recovery Attack on SIMON Block Cipher
- Title（参考訳）: SIMONブロック暗号における量子キー回復攻撃
- Authors: Hui Liu, Li Yang
- Abstract要約: Q1モデルにおける量子振幅増幅アルゴリズムを用いてSIMONブロック暗号に対する量子鍵回復攻撃について検討する。
例えば、19ラウンドのSIMON32/64の量子攻撃を例に挙げ、鍵回復過程の量子回路を設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.112331561801605
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The quantum security of lightweight block ciphers is receiving more and more
attention. However, the existing quantum attacks on lightweight block ciphers
mainly focused on the quantum exhaustive search, while the quantum dedicated
attacks combined with classical cryptanalysis methods haven't been well
studied. In this paper, we study quantum key recovery attack on SIMON block
cipher using Quantum Amplitude Amplification algorithm in Q1 model. At first,
we reanalyze the quantum circuit complexity of quantum master key exhaustive
search on SIMON block cipher. The Clifford gates count is estimated more
accurately and the T gate count is reduced. We also reduce the T-depth and
Full-depth due to some minor modifications to the circuit. Then, based on the
differential cryptanalysis on SIMON32, SIMON48 and SIMON64 given by Biryukov et
al. in FSE 2014, we give quantum round key recovery attacks on these SIMON
variants and analyze quantum circuit complexity separately. We take the quantum
attack on 19-round SIMON32/64 for an example and design the quantum circuit of
the key recovery process. The two phases of this attack could be regarded as
two QAA instances separately, and the first QAA instance consists of four
sub-QAA instances. We conclude that the encryption complexity and circuit
complexity of quantum dedicated attacks on 19-round SIMON32/64, 19-round SIMON
48 and 26-round SIMON64/128 are both lower than those of the quantum exhaustive
search on these variants separately. Our work firstly studies the quantum
dedicated attack on SIMON block cipher from the perspective of quantum circuit
complexity, which is a more fine-grained analysis of quantum dedicated attacks'
complexity.
- Abstract（参考訳）: 軽量なブロック暗号の量子セキュリティはますます注目を集めている。
しかし、従来のブロック暗号に対する量子攻撃は主に量子徹底探索に焦点を当てているが、古典的な暗号解析法と組み合わせた量子専用攻撃は十分に研究されていない。
本稿では,Q1モデルの量子振幅増幅アルゴリズムを用いてSIMONブロック暗号に対する量子鍵回復攻撃について検討する。
まず、SIMONブロック暗号における量子マスターキー徹底探索の量子回路複雑性を再解析する。
クリフォードゲート数をより正確に推定し、Tゲート数を減少させる。
また,回路の微妙な変更により,T深度と全深度も減少する。
次に,FSE 2014でビリュコフらによって与えられたSIMON32, SIMON48, SIMON64の差分暗号解析に基づいて, これらのSIMON変種に対する量子ラウンドキー回復攻撃を行い, 量子回路の複雑さを別々に解析する。
例えば、19ラウンドのSIMON32/64の量子攻撃を例に挙げ、鍵回復過程の量子回路を設計する。
この攻撃の2つのフェーズは別々に2つのQAAインスタンスと見なすことができ、最初のQAAインスタンスは4つのサブQAAインスタンスから構成される。
その結果,19ラウンドのSIMON32/64,19ラウンドのSIMON48,26ラウンドのSIMON64/128に対する量子専用攻撃の暗号化複雑性と回路複雑度は,これらの変種に対する量子完全探索よりも低いことがわかった。
我々の研究はまず、量子回路の複雑さの観点からSIMONブロック暗号に対する量子専用攻撃を研究し、量子専用攻撃の複雑さをより詳細に分析する。
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