ES2305199T3 - Metodo y sistema para el cifrado de datos. - Google Patents
Metodo y sistema para el cifrado de datos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2305199T3 ES2305199T3 ES02702261T ES02702261T ES2305199T3 ES 2305199 T3 ES2305199 T3 ES 2305199T3 ES 02702261 T ES02702261 T ES 02702261T ES 02702261 T ES02702261 T ES 02702261T ES 2305199 T3 ES2305199 T3 ES 2305199T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- data flow
- box
- combination device
- key
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/06—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols the encryption apparatus using shift registers or memories for block-wise or stream coding, e.g. DES systems or RC4; Hash functions; Pseudorandom sequence generators
- H04L9/065—Encryption by serially and continuously modifying data stream elements, e.g. stream cipher systems, RC4, SEAL or A5/3
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/002—Countermeasures against attacks on cryptographic mechanisms
- H04L9/003—Countermeasures against attacks on cryptographic mechanisms for power analysis, e.g. differential power analysis [DPA] or simple power analysis [SPA]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Storage Device Security (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
Método para el cifrado de un flujo de datos, que comprende los pasos: a. el flujo de datos se combina lógicamente (1) con una clave secreta o con un flujo de datos dependiente de esta; b. el flujo de datos resultante del paso anterior se procesa en una Caja-S (2) en la cual el flujo de datos entregado a la entrada se convierte de una forma imprevisible, caracterizado por el paso en que c. el flujo de datos, antes de ser combinado lógicamente con la clave secreta o un flujo de datos dependiente de esta, se procesa en un Caja-S inicial (3), en la cual el flujo de datos (I 1) entregado a la entrada se convierte de una forma imprevisible.
Description
Método y sistema para el cifrado de datos.
La invención se refiere a un método para el
cifrado de un flujo de datos, que comprende los pasos:
- el flujo de datos se combina lógicamente con
una clave secreta o datos derivados de ésta;
- el flujo de datos resultante se procesa en una
Caja-S en la que el flujo de datos de entrada se
convierte de forma que no puede predecirse fuera del sistema.
La invención también se relaciona con un sistema
para el cifrado del flujo de datos, que comprende un dispositivo de
combinación, en el cual el flujo de datos se combina lógicamente con
una clave secreta o datos derivados de ésta y una
Caja-S en la cual el flujo de datos procesado por el
dispositivo de combinación se convierte de forma imprevisible.
Una Caja-S (sin abreviar: caja
de sustitución) puede comprender una tabla con la cual, comenzando
con los valores de entrada, se buscan los valores de salida y son
emitidos con la ayuda de índices. Las Cajas-S crean
una relación imprevisible entre la entrada y la salida de un módulo
de cifrado.
La desventaja del método conocido y del sistema
conocido es que la clave secreta puede descubrirse con la ayuda de
un ataque que se conoce como el "Análisis Diferencial de
Potencia", vea por ejemplo la referencia 1: "DES and
differential power analysis, the Duplication method".
Naturalmente, la clave criptográfica debe permanecer secreta, dado
que su posesión podría permitir, por ejemplo si el proceso del
cifrado se realizó en una tarjeta inteligente de GSM, que se hagan
llamadas telefónicas a través de una red de GSM con cargo del gasto
a otra persona.
Una solicitud de patente anterior, la
W0200060807, (referencia 2), revela un método y medios para hacer
los ataques más difíciles manteniendo secreta la parte operativa de
la Caja-S de los potenciales atacantes. Sin
embargo, todavía es posible una variante del ataque y será
adicionalmente descrita en el epígrafe "Implementación".
La invención propone un método mejorado para el
cifrado de un flujo de datos donde los pasos en los cuales el flujo
de datos se combina con una clave secreta y el flujo de datos
resultante se convierte imprevisiblemente en una
Caja-S son precedidos por un paso en el cual el
flujo de datos es convertido primero en una
"Caja-S inicial" extra de forma que es
imprevisible para un atacante y sólo después de esto es combinada
con la clave secreta.
El sistema de cifrado - que comprende un
dispositivo de combinación en el cual el flujo de datos se combina
con la clave, y una Caja-S en la cual el flujo de
datos es subsiguientemente convertido imprevisiblemente - comprende
de acuerdo con la invención una Caja-S inicial en la
cual el flujo de datos alimentado al sistema se convierte de forma
imprevisible y subsiguientemente entregado al dispositivo de
combinación.
Se explicará ahora la invención con referencia a
una realización, precedido por una explicación más detallada del
ataque contra el cual el método y el sistema de acuerdo a la
invención ofrecen una solución.
La figura 1 muestra un sistema del
"estado-del-arte" para el
cifrado de un flujo de datos I, que comprende un dispositivo de
combinación 1 en el cual el flujo de datos se combina lógicamente
con una clave secreta K (es decir modulo 2 de adición, representado
en el resto del texto por "1 + |MOD 2| K"; representado en
las figuras por \oplus) y un Caja-S 2 en la cual
el flujo de datos procesado por el dispositivo de combinación 1 es
convertido de una forma imprevisible en un flujo de datos de salida
O. La figura muestra el sistema (conocido) dos veces. En el primer
caso, el dispositivo de combinación 1 suma un elemento de datos
I_{1} modulo 2 a un elemento clave K, y la Caja-S
2 subsiguientemente convierte el resultado a un flujo de datos de
salida O_{1}. (Todos los elementos del flujo de datos son, por
ejemplo, de 1 byte de largo.) En el segundo caso, el dispositivo de
combinación 1 suma un elemento de datos I_{2} modulo 2 a un
elemento de la clave K_{2} y la Caja-S 2
subsiguientemente convierte el resultado en un flujo de datos de
salida O_{2}.
En el caso de un ataque, que un sistema como el
ilustrado en la figura 1 no podría resistir, el atacante continúa
manipulando la primera entrada del flujo de datos I_{1} y la
segunda entrada del flujo de datos I_{2} hasta que la primera
entrada I_{1} combinada - en el dispositivo de combinación 1 - con
la primera parte del material de la clave secreta K_{1}, es igual
a la segunda entrada I_{2} combinada con la segunda parte del
material de la clave K_{2}. Del consumo de corriente del sistema
durante la búsqueda en la tabla de la Caja-S 2, el
atacante puede deducir si logró hacer I_{1} + |MOD 2| K_{1}
idéntico a I_{2} + |MOD 2| K_{2}, ya que en este caso el
mismo valor se buscaría dos veces en la Caja-S;
O_{1} es igual a O_{2}. Se mostraría entonces dos veces el
mismo consumo de corriente. Si el método fuera infructuoso, el
consumo de corriente mostraría valores aleatorios. El atacante
todavía no sabe el valor absoluto de K_{1}, y K_{2}, sino solo
su diferencia, ya que: I_{1} + |MOD 2| K_{1}, = I_{2} +
|MOD 2| K_{2}, de modo que K_{1} + |M00 2| K_{2} =
I_{1} + |MOD 2| I_{2}. Pero si el atacante es capaz, después
de un número de estos ataques, de determinar la diferencia entre
todos los n bytes sucesivos de la clave K_{1} y K_{2}, K_{2}
y Kg,... K_{n-1} y K_{n}, todo lo que necesita
hacer es "adivinar" el primer byte y el resto seguirá
automáticamente. Esto reduce dramáticamente la cantidad de trabajo
de un promedio de 2^{8*n-1} a un promedio de
2^{7} + (n -1) * 2^{7} posibilidades. Así que si n es por
ejemplo igual a 16 (el cual es un valor habitual), el atacante sólo
necesita probar 2048 posibilidades en lugar de las 1.7 * 10^{38}
para descubrir la clave.
La invención resuelve este problema de seguridad
no combinando directamente la entrada I con el material clave K,
sino utilizando primero la entrada como un índice para una
Caja-S 3 inicial. Esto elimina la influencia que el
atacante puede ejercer en la entrada por la operación EXOR en el
dispositivo de combinación 1 con el material de la clave K y así
sobre la entrada para el Caja-S 2. La Figura 2
muestra esto esquemáticamente. El flujo de datos I es, antes de
entregarse al dispositivo de combinación 1, primero alimentado a la
Caja-S 3 inicial. La salida de esta
Caja-S 3 se representa por S3[I]. Después de
la operación EXOR (modulo-2 de adición) de
S3[I] y K, el resultado es S3[I] + |MOD 2| K. El
proceso imprevisible en el Caja-S 2 produce un flujo
de datos de salida 0 = S2[S3[I] + |MOD 2| K].
Agregando la Caja-S 3 inicial delante del
dispositivo de combinación 1, la entrada del Caja-S
2 se protege de los atacantes y por lo tanto no puede manipularse
más, lo qué impide a los atacantes descubrir la clave secreta
variando los datos de entrada y analizando simultáneamente el
consumo corriente. Es importante mantener secreto con respecto al
atacante el contenido de la Caja-S 3, de otra forma
él todavía podría manipular I de forma tal que el ataque descrito
anteriormente todavía sería posible. Con una Caja-S
secreta, lo que puede lograrse con la ayuda de la invención descrita
en [2], los valores de S[I] son desconocidos para el
atacante, incluso si son conocidos los valores de I.
En figura 3 se muestra otra realización. En esta
figura, O (la salida de la segunda Caja-S 2) es de
nuevo la entrada para un registro de desplazamiento 4 de
retroalimentación. Se acostumbra a cargar inicialmente la clave
secreta en este registro de desplazamiento. A es el resultado final
del sistema de cifrado y es, por ejemplo, un valor por el cual una
parte puede autenticarse por medio de un método de "desafío y
respuesta". I es en este caso una serie de datos como que se
envía por la parte que verifica como "desafío" a un usuario
que tiene que autenticarse. La parte que verifica compara
subsiguientemente la "respuesta" A del sistema de cifrado del
usuario con la "respuesta" (A') generada por un sistema del
cifrado idéntico en la parte que verifica. Si A y A' son idénticos,
el usuario es autenticado.
[1] Goubin L; Patarin J, DES and
differential power analysis; the "Duplication" method
Cryptographic Hardware and Embedded Systems. First International
Workshop, ChES'99. Proceedings (Lecture Notes in Computer Science
Volume, 1717) pp. 158-172, Publicado: Berlin,
Alemania, 199, 352 pp.
[2]
WO-A1-200060807, solicitante
Koninklije KPN n.v.
Claims (2)
1. Método para el cifrado de un flujo de datos,
que comprende los pasos:
- a.
- el flujo de datos se combina lógicamente (1) con una clave secreta o con un flujo de datos dependiente de esta;
- b.
- el flujo de datos resultante del paso anterior se procesa en una Caja-S (2) en la cual el flujo de datos entregado a la entrada se convierte de una forma imprevisible, caracterizado por el paso en que
- c.
- el flujo de datos, antes de ser combinado lógicamente con la clave secreta o un flujo de datos dependiente de esta, se procesa en un Caja-S inicial (3), en la cual el flujo de datos (I_{1}) entregado a la entrada se convierte de una forma imprevisible.
2. Sistema para el cifrado del flujo de datos,
que comprende un dispositivo de combinación (1) en el cual el flujo
de datos se combina lógicamente con una clave secreta o con un flujo
de datos dependiente de esta, así como una Caja-S
(2) en la cual el flujo de datos emitido por el dispositivo de
combinación se convierte de una forma imprevisible,
caracterizado por una Caja-S (3) inicial
para la conversión de una forma imprevisible del flujo de datos
(I) alimentado al sistema, donde el flujo de datos (S[I])
convertido por el Caja-S inicial es entregado a la
entrada de dicho dispositivo de combinación.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1017151 | 2001-01-19 | ||
| NL1017151A NL1017151C2 (nl) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Methode en systeem voor de versleuteling van data. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2305199T3 true ES2305199T3 (es) | 2008-11-01 |
Family
ID=19772760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES02702261T Expired - Lifetime ES2305199T3 (es) | 2001-01-19 | 2002-01-14 | Metodo y sistema para el cifrado de datos. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040047468A1 (es) |
| EP (1) | EP1356627B1 (es) |
| AT (1) | ATE392064T1 (es) |
| DE (1) | DE60226007T2 (es) |
| ES (1) | ES2305199T3 (es) |
| NL (1) | NL1017151C2 (es) |
| PT (1) | PT1356627E (es) |
| WO (1) | WO2002062010A2 (es) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9379887B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-06-28 | Qualcomm Incorporated | Efficient cryptographic key stream generation using optimized S-box configurations |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4319079A (en) * | 1979-09-13 | 1982-03-09 | Best Robert M | Crypto microprocessor using block cipher |
| US5473693A (en) * | 1993-12-21 | 1995-12-05 | Gi Corporation | Apparatus for avoiding complementarity in an encryption algorithm |
| NL1011719C2 (nl) * | 1999-04-01 | 2000-10-03 | Koninkl Kpn Nv | Werkwijze voor het met toepassing van een functie en een sleutel vercijferen van een reeks symbolen. |
-
2001
- 2001-01-19 NL NL1017151A patent/NL1017151C2/nl not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-01-14 ES ES02702261T patent/ES2305199T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-14 US US10/451,233 patent/US20040047468A1/en not_active Abandoned
- 2002-01-14 AT AT02702261T patent/ATE392064T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-14 PT PT02702261T patent/PT1356627E/pt unknown
- 2002-01-14 WO PCT/EP2002/000279 patent/WO2002062010A2/en active IP Right Grant
- 2002-01-14 DE DE60226007T patent/DE60226007T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-14 EP EP02702261A patent/EP1356627B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040047468A1 (en) | 2004-03-11 |
| ATE392064T1 (de) | 2008-04-15 |
| DE60226007T2 (de) | 2009-05-14 |
| PT1356627E (pt) | 2008-07-09 |
| EP1356627A2 (en) | 2003-10-29 |
| NL1017151C2 (nl) | 2002-07-22 |
| WO2002062010A2 (en) | 2002-08-08 |
| DE60226007D1 (de) | 2008-05-21 |
| WO2002062010A3 (en) | 2003-01-03 |
| EP1356627B1 (en) | 2008-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2279868T3 (es) | Autenticacion local en un sistema de comunicacion. | |
| US7995751B2 (en) | Method and apparatus for encrypting data in a wireless communication system | |
| Aumasson et al. | Improved cryptanalysis of Skein | |
| Appel et al. | Block ciphers for the iot–simon, speck, katan, led, tea, present, and sea compared | |
| ES2305199T3 (es) | Metodo y sistema para el cifrado de datos. | |
| ES2219183B2 (es) | Procedimiento de cifrado basado en el algoritmo des. | |
| Feng et al. | Fault analysis on a new block cipher DBlock with at most two fault injections | |
| Handschuh et al. | Minding your MAC algorithms | |
| Hartl et al. | Subverting Counter Mode Encryption for Hidden Communication in High-Security Infrastructures | |
| Courtois | Self-similarity attacks on block ciphers and application to KeeLoq | |
| Schläffer | Cryptanalysis of AES-based hash functions | |
| Yong et al. | Out-of-order-delivery-tolerant secure code dissemination with fountain codes in wireless sensor networks | |
| Abdelkhalek | Cryptanalysis of some block cipher constructions | |
| Kim et al. | Application of ESA in the CAVE Mode Authentication | |
| Ying | Key Hopping™–A Security Enhancement Scheme for IEEE 802.11 WEP Standards | |
| CA2603161C (en) | Method of and apparatus for encrypting signals for transmission | |
| Pethe et al. | Comparative Study of Symmetric Key Cryptographic Algorithms CAST, IDEA, RC, Camellia and SAFER | |
| Hamann et al. | Stream cipher operation modes with improved security against generic collision attacks | |
| Zeng et al. | Reliable Enhanced Secure Code Dissemination with Rateless Erasure Codes in WSNs. | |
| Biryukov et al. | Analysis of the non-linear part of MUGI | |
| CN118523964A (zh) | 一种隐私数据多级链路加密传输系统 | |
| Arora et al. | Secure encryption protocol for ad hoc networks | |
| Chowdhury | Gain: Practical Key-Recovery Attacks on Round-reduced PAEQ | |
| Koçak et al. | Cryptanalysis of TWIS block cipher | |
| Jeong et al. | Fault attacks on cipher block chaining-message authentication code and its variants based on aes-128 suitable for wireless sensor networks |