論文の概要: A Quantitative Security Analysis of S-boxes in the NIST Lightweight Cryptography Finalists

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.06094v2
• Date: Thu, 02 Oct 2025 12:34:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 16:59:19.387537
• Title: A Quantitative Security Analysis of S-boxes in the NIST Lightweight Cryptography Finalists
• Title（参考訳）: NIST軽量暗号ファイナリストにおけるSボックスの定量的セキュリティ解析
• Authors: Mahnoor Naseer, Sundas Tariq, Naveed Riaz, Naveed Ahmed, Mureed Hussain,
• Abstract要約: 2017年、NISTは標準的な軽量スキームのセキュリティ要件を提出した。 本稿では,NIST LWCコンペティションファイナリスト6名のSボックスを,よく知られた暗号特性に基づいて評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7068165275780812
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Lightweight cryptography was primarily inspired by the design criteria of symmetric cryptography. It plays a vital role in ensuring the security, privacy, and reliability of microelectronic devices without compromising the overall functionality and efficiency. However, the increasingly platform specific design requirements prompted the development of a standard lightweight algorithm. In 2017, NIST put forward security requirements for a standard lightweight scheme - security strength of at least 112 bits against known cryptanalysis attacks, mitigation against side channel and fault injection attacks, and implementation efficiency. After three rounds of review, ASCON was crowned as the winner of the competition. Evaluating the individual components used in any cryptographic algorithm is an important step in the verification of security claims. A fundamental component used to ensure Shannon's property of confusion in cryptographic primitives is an S-box. Hence, the quality of an S-box is a significant contributing factor in the security strength of a cipher. In this paper, we evaluate the S-boxes of 6 NIST LWC competition finalists based on well-known cryptographic properties, and comment on how the results reflect upon NIST security requirements. Our findings have revealed that these S-boxes do not comply with the basic notions of avalanche, making it vulnerable to high-order sophisticated cryptanalysis.
• Abstract（参考訳）: 軽量暗号は、主に対称暗号の設計基準に触発された。 それは、全体的な機能と効率を損なうことなく、マイクロエレクトロニクスデバイスのセキュリティ、プライバシ、信頼性を保証する上で重要な役割を果たす。 しかし、プラットフォーム固有の設計要件の増大により、標準的な軽量アルゴリズムの開発が進められた。 2017年、NISTは、既知の暗号解析攻撃に対する少なくとも112ビットのセキュリティ強度、サイドチャネルとフォールトインジェクション攻撃に対する緩和、実装効率といった、標準的な軽量スキームのセキュリティ要件を提示した。 3回の審査の後、ASCONはコンペティションの勝者として戴冠した。 暗号化アルゴリズムで使用される個々のコンポーネントを評価することは、セキュリティクレームの検証において重要なステップである。 暗号プリミティブにおけるシャノンの混乱を確実にするために使われる基本的なコンポーネントはSボックスである。 したがって、Sボックスの品質は暗号のセキュリティ強度に重要な要因となる。 本稿では,よく知られた暗号特性に基づいて,NIST LWCコンペティションファイナリスト6名のSボックスを評価し,NISTのセキュリティ要件をどう反映するかについてコメントする。 以上の結果から,これらのSボックスは雪崩の基本的な概念に従わないことが判明した。

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