論文の概要: From Precise to Random: A Systematic Differential Fault Analysis of the Lightweight Block Cipher Lilliput

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.19781v1
• Date: Fri, 20 Mar 2026 09:17:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 19:48:39.078086
• Title: From Precise to Random: A Systematic Differential Fault Analysis of the Lightweight Block Cipher Lilliput
• Title（参考訳）: 精度からランダムへ:軽量ブロック暗号の系統的差分故障解析
• Authors: Peipei Xie, Siwei Chen, Zejun Xiang, Shasha Zhang, Xiangyong Zeng,
• Abstract要約: ニブル指向の3つの故障モデルに基づくLilliputの最初の系統的差分故障解析について述べる。 この結果から,現実のシナリオにおいて,様々な敵能力にまたがる実用的障害攻撃に対するLilliputの重大な脆弱性が明らかになった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.595193236716314
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: At SAC 2013, Berger et al. first proposed the Extended Generalized Feistel Networks (EGFN) structure for the design of block ciphers with efficient diffusion. Later, based on the Type-2 EGFN, they instantiated a new lightweight block cipher named Lilliput (published in IEEE Transactions on Computers, Vol. 65, Issue 7, 2016). According to published cryptanalysis results, Lilliput is sufficiently secure against theoretical attacks such as differential, linear, boomerang, and integral attacks, which rely on the statistical properties of plaintext and ciphertext. However, there is a lack of analysis regarding its resistance to physical attacks in real-world scenarios, such as fault attacks. In this paper, we present the first systematic differential fault analysis (DFA) of Lilliput under three nibble-oriented fault models with progressively relaxed adversarial assumptions to comprehensively assess its fault resilience. In Model I (multi-round fixed-location), precise fault injections at specific rounds recover the master key with a 98% success rate using only 8 faults. Model II (single-round fixed-location) relaxes the multi-round requirement, demonstrating that 8 faults confined to a single round are still sufficient to achieve a 99% success rate by exploiting Lilliput's diffusion properties and DDT-based constraints. Model III (single-round random-location) further weakens the assumption by allowing faults to occur randomly among the eight rightmost branches of round 27. By uniquely identifying the fault location from ciphertext differences with high probability, the attack remains highly feasible, achieving over 99% success with 33 faults and exceeding 99.5% with 36 faults. Our findings reveal a significant vulnerability of Lilliput to practical fault attacks across different adversary capabilities in real-world scenarios, providing crucial insights for its secure implementation.
• Abstract（参考訳）: SAC 2013でベルガーらは、効率的な拡散を伴うブロック暗号の設計のための拡張一般化ファイステルネットワーク(EGFN)構造を最初に提案した。 その後、Type-2 EGFNに基づいて、Lilliputという新しい軽量ブロック暗号をインスタンス化した(IEEE Transactions on Computers, Vol. 65, Issue 7, 2016)。 公表された暗号解析結果によると、Lilliputは、平文と暗号文の統計的性質に依存する微分、線形、ブーメラン、積分攻撃といった理論的攻撃に対して十分に安全である。 しかし、実際のシナリオにおける物理攻撃に対する抵抗性、例えば障害攻撃に対する抵抗性については、分析の欠如がある。 本稿では,Lilliputの3つのニブル指向断層モデルに基づく最初の系統的ディファレンシャル・フォールト解析(DFA)を行い,その耐障害性を包括的に評価する。 モデルI(複数ラウンドの固定位置)では、特定のラウンドでの正確な故障注入によって、マスターキーが98%の成功率で復元される。 モデルII(単ラウンド固定位置)は多ラウンド要求を緩和し、Lilliputの拡散特性とDDTベースの制約を利用して、単一ラウンドに制限された8つの障害が99%の成功率を達成するのに十分であることを示した。 モデルIII(単ラウンドランダム配置)は、27ラウンドの最右端の8つの枝の中でランダムに障害が発生することを許容することによって、仮定をさらに弱める。 高い確率で暗号文の違いから断層の位置を識別することで、攻撃は可能であり、33の障害で99%以上成功し、36の障害で99.5%を超えている。 この結果から,Lilliputが現実のシナリオにおいて,さまざまな敵能力にまたがる実用的な障害攻撃に対して重大な脆弱性があることが判明した。

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