論文の概要: Quantum Security Analysis of the Key-Alternating Ciphers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.05026v1
• Date: Fri, 06 Dec 2024 13:23:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-09 15:56:49.522246
• Title: Quantum Security Analysis of the Key-Alternating Ciphers
• Title（参考訳）: キー交換暗号の量子セキュリティ解析
• Authors: Chen Bai, Mehdi Esmaili, Atul Mantri,
• Abstract要約: 複数のラウンドにわたる偶数マンソル暗号の一般化であるキー交換暗号(KAC)のセキュリティについて検討する。 我々は,複数のラウンド KAC に対する最初の非自明な量子鍵回収攻撃を,相手がパブリックな置換の1つにしか量子アクセスできないようなモデルで導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5383384004287937
• License:
• Abstract: We study the security of key-alternating ciphers (KAC), a generalization of Even-Mansour ciphers over multiple rounds, which serve as abstractions for many block cipher constructions, particularly AES. While the classical security of KAC has been extensively studied, little is known about its security against quantum adversaries. In this paper, we introduce the first nontrivial quantum key-recovery attack on multi-round KAC in a model where the adversary has quantum access to only one of the public permutations. Our attack applies to any $t$-round KAC, achieving quantum query complexity of $O(2^{\frac{t(t+1)n}{(t+1)^2+1}})$, where $n$ is the size of each individual key, in a realistic quantum threat model, compared to the classical bound of $O(2^{\frac{tn}{(t+1)}})$ queries given by Bogdanev et al. (EUROCRYPT 2012). Our quantum attack leverages a novel approach based on quantum walk algorithms. Additionally, using the quantum hybrid method in our new threat model, we extend the Even-Mansour lower bound of $\Omega(2^{\frac{n}{3}})$ given by Alagic et al. (EUROCRYPT 2022) to $\Omega(2^{\frac{(t-1)n}{t}})$ for the $t$-round KAC (for $t \geq 2$).
• Abstract（参考訳）: 鍵交換暗号 (KAC) のセキュリティについて検討し, 多数のブロック暗号構造, 特にAESの抽象化として機能する偶数マンソル暗号の一般化について検討した。 KACの古典的セキュリティは広く研究されているが、量子敵に対するセキュリティについてはほとんど知られていない。 本稿では,マルチラウンド KAC に対する最初の非自明な量子鍵回復攻撃を,相手がパブリックな置換のうちの1つに量子アクセスを持つモデルで導入する。 我々の攻撃は任意の$t$ラウンドのKACに適用され、量子クエリの複雑さを$O(2^{\frac{t(t+1)n}{(t+1)^2+1}})$で達成する。 我々の量子攻撃は、量子ウォークアルゴリズムに基づく新しいアプローチを活用する。 さらに、新しい脅威モデルにおける量子ハイブリッド法を用いて、Alagic et al (EUROCRYPT 2022) から$\Omega(2^{\frac{(t-1)n}{t}})$ を$t$ラウンド KAC ($t \geq 2$) に拡張する。

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