論文の概要: Offline Dedicated Quantum Attacks on Block Ciphers Based on Two Parallel Permutation-Based Pseudorandom Functions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14475v1
• Date: Thu, 16 Oct 2025 09:19:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.796902
• Title: Offline Dedicated Quantum Attacks on Block Ciphers Based on Two Parallel Permutation-Based Pseudorandom Functions
• Title（参考訳）: 2つの並列置換に基づく擬似乱数関数に基づくブロック暗号のオフライン量子攻撃
• Authors: Xiao-Fan Zhen, Zhen-Qiang Li, Jia-Cheng Fan, Su-Juan Qin, Fei Gao,
• Abstract要約: 近年、ShiらはXOR型関数に対する専用量子攻撃を導入した。 本稿では,TPP-PRFに基づくブロック暗号に対するオフライン量子攻撃を提案する。 以前の結果と比較すると、オフライン攻撃はクエリの複雑さを著しく減らしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9213113404194666
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum cryptanalysis is essential for evaluating the security of cryptographic systems against the threat of quantum computing. Recently, Shi et al. introduced the dedicated quantum attack on XOR-type function that greatly reduces the required resources (including circuit depth, width, and the number of gates) compared to the parallel Grover-meets-Simon algorithm. Here, our contribution is in two aspects. On the one hand, we discover new cryptographic structures amenable to this attack: PolyMAC and block ciphers based on two parallel permutation-based pseudorandom functions (TPP-PRFs), including XopEM, SoEM22, SUMPIP, and DS-SoEM, partially answering Shi et al.'s open question. On the other hand, for block ciphers based on TPP-PRFs, we break the obstacle that this attack rely on online query by constructing decoupled XOR-type function, then propose an offline quantum attack on them. Compared to previous results, our offline attack exhibits significantly reduced query complexity. Specifically, we reduce the number of queries to the encryption oracle from $\tilde O(2^{(n+t)/2})$ to $\tilde O(2^{t})$ with the same time complexity in the quantum query model, and enable its implementation in the classical query model, optimizing both the classical query complexity and time complexity from $\tilde O(2^{(2n)/3})$ to $\tilde O(2^{(2n-t)/3})$.
• Abstract（参考訳）: 量子暗号解析は、量子コンピューティングの脅威に対する暗号システムのセキュリティを評価するために不可欠である。 近年、ShiらはXOR型関数に対する専用量子攻撃を導入し、Grover-meets-Simonアルゴリズムと比較して必要なリソース(回路深さ、幅、ゲート数など)を大幅に削減した。 ここでは、私たちの貢献は2つの側面があります。 XopEM, SoEM22, SUMPIP, DS-SoEMを含む2つの並列置換型擬似乱数関数(TPP-PRF)に基づくポリMACとブロック暗号は, Shi などのオープンな疑問に部分的に答える。 一方、TPP-PRFをベースとしたブロック暗号では、分離されたXOR型関数を構築してオフライン量子攻撃を提案することで、この攻撃がオンラインクエリに依存するという障害を解消する。 以前の結果と比較すると、オフライン攻撃はクエリの複雑さを著しく減らしている。 具体的には、暗号化オラクルへのクエリの数を$\tilde O(2^{(n+t)/2})$から$\tilde O(2^{t})$に減らし、古典的なクエリモデルにおけるその実装を可能にし、古典的なクエリの複雑さと時間の複雑さを$\tilde O(2^{(2n)/3})$から$\tilde O(2^{(2n-t)/3})$に最適化する。

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