論文の概要: Extended c-differential distinguishers of full 9 and reduced-round Kuznyechik cipher

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.02181v1
• Date: Wed, 02 Jul 2025 22:27:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-04 15:37:15.280369
• Title: Extended c-differential distinguishers of full 9 and reduced-round Kuznyechik cipher
• Title（参考訳）: フル9およびリミットラウンドKuznyechik暗号のc差分分解器の拡張
• Authors: Pantelimon Stanica, Ranit Dutta, Bimal Mandal,
• Abstract要約: 本稿では,暗号ブロックに$c$$-differential cryptanalysisを導入し,初めて$c$-differential uniformityを適用した新しい手法を提案する。 我々の主な貢献は、全9ラウンドのKuznyechik暗号に対して、truncated $c$-differential analysisを実装した総合的な多面統計計算フレームワークである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3311266423308252
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper introduces {\em truncated inner $c$-differential cryptanalysis}, a novel technique that for the first time enables the practical application of $c$-differential uniformity to block ciphers. While Ellingsen et al. (IEEE Trans. Inf. Theory, 2020) established the notion of $c$-differential uniformity using $(F(x\oplus a), cF(x))$, a key challenge remained: multiplication by $c$ disrupts the structural properties essential for block cipher analysis, particularly key addition. We resolve this challenge by developing an \emph{inner} $c$-differential approach where multiplication by $c$ affects the input: $(F(cx\oplus a), F(x))$. We prove that the inner $c$-differential uniformity of a function $F$ equals the outer $c$-differential uniformity of $F^{-1}$, establishing a fundamental duality. This modification preserves cipher structure while enabling practical cryptanalytic applications. Our main contribution is a comprehensive multi-faceted statistical-computational framework, implementing truncated $c$-differential analysis against the full 9-round Kuznyechik cipher (the inner $c$-differentials are immune to the key whitening at the backend). Through extensive computational analysis involving millions of differential pairs, we demonstrate statistically significant non-randomness across all tested round counts. For the full 9-round cipher, we identify multiple configurations triggering critical security alerts, with bias ratios reaching $1.7\times$ and corrected p-values as low as $1.85 \times 10^{-3}$, suggesting insufficient security margin against this new attack vector. This represents the first practical distinguisher against the full 9-round Kuznyechik.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,暗号のブロックに$c$-differential cryptanalysisを導入し,初めて$c$-differential cryptanalysisを実用化する手法を提案する。 Ellingsen et al (IEEE Trans. Inf. Theory, 2020) は$(F(x\oplus a), cF(x))$ を用いて$c$-微分均一性の概念を確立したが、重要な課題が残った。 この問題は、$c$ による乗法が入力に影響を与えるような \emph{inner} $c$-differential アプローチを開発することで解決する。 関数の内側の$c$-微分一様性は、$F^{-1}$の外側の$c$-微分一様性と等しいことを証明し、基本双対性を確立する。 この修正は暗号構造を保存し、実用的な暗号解析アプリケーションを可能にする。 私たちの主な貢献は、総合的な多面統計計算フレームワークであり、9ラウンドのKuznyechik暗号に対して、truncated $c$-differential解析を実装しています(内部$c$-differentialsは、バックエンドのキーホワイトニングに免疫します)。 数百万の差分対を含む広範囲な計算解析により、全ての検定ラウンド数に対して統計的に有意な非ランダム性を示す。 9ラウンドの完全な暗号では、重要なセキュリティ警告を引き起こす複数の構成を特定し、バイアス比が1.7\times$に達し、修正されたp値が1.85 \times 10^{-3}$に達し、この新しい攻撃ベクトルに対するセキュリティマージンが不十分であることを示唆している。 これは9ラウンドのクズニエチクに対する最初の実用的な区別である。

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