توضیح محصول

در حوزه رمزنگاری متقارن، یک طراح الگوریتم رمز با سه مولفه سرعت اجرا، هزینه پیاده ­سازی و امنیت مواجه است. موضوعات سرعت اجرا و هزینه پیاده­ سازی قابلیت اندازه ­گیری دارند و در این میان موضوع اصلی بحث امنیت می­باشد. بنابراین بررسی میزان امنیت الگوریتم های رمز متقارن دغدغه اصلی طراحان و کاربران آن­ ها می­ باشد.

محاسبه میزان مقاومت الگوریتم­ های رمز متقارن در برابر حملات شناخته شده چالشی جدی برای مجامع علمی و مهندسی است زیرا بیشتر کران­ های امنیتی که برای مقاومت این رمزها در مقابل حملات به دست می­ آیند مبتنی بر روش­ های خلاقانه و تجربی است و اطمینانی بر وجود خلل­ های دیده نشده در طراحی­ های پیشنهادی وجود ندارد. یک رویکرد در زمینه تحلیل امنیتی الگوریتم­ های رمز متقارن، مدل­ سازی الگوریتم رمز مورد نظر به شکل یک مسئله ریاضی است که روش­ های خودکار برای حل آن موجود است، به گونه ­ای که پیدا کردن جواب مسئله معادل با یک حمله به الگوریتم رمز باشد. از این فرآیند با عنوان "تحلیل خودکار رمز" نیز یاد می­ شود.

حملات خطی، تفاضلی و تفاضلی ناممکن به عنوان ابزارهایی قدرتمند در تحلیل رمزهای جدید شناخته شده ­اند که برمبنای به دست آوردن مشخصه­ های خطی یا تفاضلی و استفاده از تحلیل­ های آماری کار می­ کنند. در اینجا مسئله اساسی در تحلیل و طراحی الگوریتم­ های رمز متقارن، جستجو در میان کل مشخصه­ های موجود برای یافتن مشخصۀ بهینه یا تقریباً بهینه است. اخیرا با استفاده از روش برنامه ریزی خطی (MILP) برای این مساله روش جستجو پیشنهاد شده که نتایج عملکرد آن در اکثر موارد امیدوار کننده و قابل قبول بوده است و فعالیت­ ها در این خصوص همچنان ادامه دارد. مساله ­ای که در این پروژه به آن می ­پردازیم این است که چطور برای یک نوع حملۀ بخصوص (خطی یا تفاضلی) و یک ساختار بخصوص (مثلا ساختار SPN ، ساختارهای فیستلی یا ساختارهای مبتنی بر ARXها) می­ توان صورت مسئلۀ تحلیل را در قالب یک مسئلۀ MILP مدل کرد.

تکنولوژی‌های به‌کاررفته

این قسمت باید توسط برنامه نویس تکمیل گردد.

 مشتری‌ها

با توجه به کاربری آسان این نرم افزار در وهله­ اول می­ تواند منبعی آموزشی برای دانشجویان و اساتید در حوزه طراحی و تحلیل الگوریتم ­های رمزهای متقارن مورد استفاده قرار گیرد. اما مشتری اصلی این نرم افزار پژوهشکده ­ها و سازمان­ هایی هستند که در حوزه طراحی و تحلیل الگوریتم ­های رمز متقارن فعالیت می­ کنند.

چالش‌ها

طراحی و تحلیل الگوریتم ­های رمز متقارن امن نیازمند صرف وقت و دقت فراوانی است. نیروهای متخصص این حوزه نیز برای دستیابی به یک الگوریتم رمز ایمن مورد نیاز می­ بایست شرایط زیادی را در نظر بگیرند و یا برای تحلیل یک الگوریتم رمز حالت­ های بسیاری را مورد بررسی قرار دهند. بنابراین، وجود یک ابزار کمکی که بتواند بخشی از کار را با دقت بسیار بالایی و به صورت خودکار انجام دهد امری ضروری به نظر می ­رسد. وجود چنین ابزارهای کمکی هم دقت در کار را بالا می­ برند زیرا از خطاهای انسانی مبری هستند و هم موجب کاهش هزینه ­های مربوط به نیروی انسانی می­ شوند.

راهکار

با توجه به چالش­ های مطرح شده نرم افزار AradCrypto را برای خودکارسازی تحلیل­ های خطی، تفاضلی و تفاضلی ناممکن با توجه به دانش روز توسعه داده­ ایم. این نرم افزار به طور کلی در چهار بخش زیر توسعه داده شده است

• محاسبه­ خواص رمزنگاری جعبه­ های جانشانی
• محاسبه ­ حداقل تعداد جعبه ­های جانشانی فعال در تحلیل ­های خطی و تفاضلی الگوریتم­ های رمز کلمه محور
• محاسبه­  مشخصه ­های خطی و تفاضلی با احتمال رخداد بیشینه
• یافتن مشخصه تفاضل ناممکن در الگوریتم ­های رمز متقارن