연관키 공격에 안전한 의사난수 치환 및 함수 패밀리

Pseudorandom Permutation and Function Families Secure against Related-Key Attacks

본 논문에서는 강력한 의사난수 함수 관점에서 안전한 tweakable 전단사 함수 패밀리를 이용하여 연관키에 안전한 전단사 함수 패밀리를 설계할 수 있음을 보인다. 이를 이용하여 현재까지 알려진 것 중에 가장 빠르면서 연관키 공격에 안전한 전단사 함수 패밀리를 구성한다. 또한, 의사난수 함수 관점에서 안전한 적당한 유형의 함수 패밀리를 이용하여 연관키 공격에 안전한 전단사 함수 패밀리를 구성할 수 있음을 보인다. 이는 기존의 안전성이 증명된 MAC 알고리즘을 이용하면 연관키 공격에 안전한 스킴을 구성할 수 있음을 나타낸다. 끝으로, 본 논문에서는 연관키 공격에 대한 여러 안전성 개념(indistinguishability, non-malleability)을 정의하구 그들 사이의 관계를 살펴본다.

In this paper, we observe that secure tweakable permutation families in the sense of strong pseudorandom permutation (SPRP) can be transformed to secure permutation families in the sense of SPRP against related-key attacks (SPRP-RKA). This fact allows us to construct a secure SPRP-RKA which is the most efficient to date. We also observe that secure function families of a certain form in the sense of a pseudorandom function (PRF) can be transformed to secure permutation families in the sense of PRP-RKA. We can exploit it to get various secure constructions against related-key attacks from known MAC algorithms. Furthermore, we define other security notions for related-key attacks, namely indistinguishability and non-malleability, and look into the relations between the security notions fur related-key attacks. We show that secure tweakable permutation families in the sense of indistinguishability (resp. non-malleability) can be transformed to secure permutation families in the sense of indistinguishability (resp. non-malleability) against related-key attacks.