Communication publiée dans un ouvrage (Colloques, congrès, conférences scientifiques et actes)
Cryptanalysis of a Theorem: Decomposing the Only Known Solution to the Big APN Problem
PERRIN, Léo Paul; UDOVENKO, Aleksei; BIRYUKOV, Alex
2016In Robshaw, Matthew; Katz, Jonathan (Eds.) Advances in Cryptology – CRYPTO 2016
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Mots-clés :
Boolean functions; Bitsliced implementation; Feistel Network; CCZ-equivalence; S-Box decomposition; Butterfly structure; APN
Résumé :
[en] The existence of Almost Perfect Non-linear (APN) permutations operating on an even number of bits has been a long standing open question until Dillon et al., who work for the NSA, provided an example on 6 bits in 2009. In this paper, we apply methods intended to reverse-engineer S-Boxes with unknown structure to this permutation and find a simple decomposition relying on the cube function over GF(2^3) . More precisely, we show that it is a particular case of a permutation structure we introduce, the butterfly. Such butterflies are 2n-bit mappings with two CCZ-equivalent representations: one is a quadratic non-bijective function and one is a degree n+1 permutation. We show that these structures always have differential uniformity at most 4 when n is odd. A particular case of this structure is actually a 3-round Feistel Network with similar differential and linear properties. These functions also share an excellent non-linearity for n=3,5,7. Furthermore, we deduce a bitsliced implementation and significantly reduce the hardware cost of a 6-bit APN permutation using this decomposition, thus simplifying the use of such a permutation as building block for a cryptographic primitive.
Disciplines :
Sciences informatiques
Auteur, co-auteur :
PERRIN, Léo Paul ;  University of Luxembourg > Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SNT)
UDOVENKO, Aleksei  ;  University of Luxembourg > Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SNT)
BIRYUKOV, Alex ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Computer Science and Communications Research Unit (CSC)
Co-auteurs externes :
no
Langue du document :
Anglais
Titre :
Cryptanalysis of a Theorem: Decomposing the Only Known Solution to the Big APN Problem
Date de publication/diffusion :
21 juillet 2016
Nom de la manifestation :
36th Annual International Cryptology Conference
Organisateur de la manifestation :
nternational Association for Cryptologic Research
Lieu de la manifestation :
Santa Barbara, Etats-Unis - Californie
Date de la manifestation :
August 14-18, 2016
Manifestation à portée :
International
Titre de l'ouvrage principal :
Advances in Cryptology – CRYPTO 2016
Editeur scientifique :
Robshaw, Matthew
Katz, Jonathan
Maison d'édition :
Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Allemagne
ISBN/EAN :
978-3-662-53007-8
Pagination :
93-122
Peer reviewed :
Peer reviewed
Focus Area :
Computational Sciences
URL complémentaire :
Projet FnR :
FNR4009992 - Applied Cryptography For The Internet Of Things, 2012 (01/07/2013-30/06/2016) - Alex Biryukov
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Disponible sur ORBilu :
depuis le 19 septembre 2016

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