İndirgenmiş SPN (substitution permutation network) algoritması için lineer kriptanaliz uygulaması
A linear cryptanalysis application for reduced SPN (substitution permutation network) algorithm
Yazar: ŞENOL ŞEN
Danışman: Y.DOÇ.DR. ERCAN BULUŞ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Yüksek Lisans TeziTrakya Üniversitesi Fen Bilimleri EnstitüsüÖZETModern şifreleme algoritmalarının tasarımında doğrusal kriptanaliz önemli bir yertutmaktadır. Kriptanaliz, açık metni yada anahtarı elde etme bilimidir.Çalışmamda, mevcut olan şifreleme ve kriptanaliz metotları incelenerek genel bilgilerverilmiş olup, 16 bit girişe ve 16 bit çıkışa sahip olan, üç ve dört döngülük bir SPN algoritmasıiçin doğrusal kriptanaliz uygulaması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan SPN algoritmasında, AES Skutusuna benzer olarak tasarlanan 4 bit giriş ve 4 bit çıkışa sahip S kutusu ve permütasyonişleminde de AES'in ShiftRows (Satırları Öteleme) dönüşümü, bit değerlerinin permütasyonuiçin kullanılmıştır.Tezin ilk beş bölümünde Şifrelemenin temelleri, tarihçesi, temel şifreleme algoritmalarıve bu algoritmaların gücü hakkında bilgiler verilmiştir.Altıncı bölümde donanım ve yazılımla şifrelemenin karşılaştırılması yapılarak avantaj vedezavantajları açıklanmıştır.Yedinci ve sekizinci bölümde blok şifreleme algoritmalarının en önemlileri olan DES veAES sırayla ayrıntılı bir şekilde anlatılmış; dokuzuncu bölümde ise AES S kutusuna benzer Skutusu tasarımı hakkında açıklamalara yer verilmiştir.Onuncu bölümde Kriptanaliz ve Kriptanaliz metodları incelenerek anlatılmış; onbirincibölümde de üç ve dört döngülük SPN algoritması için doğrusal kriptanaliz uygulaması detaylı birşekilde açıklanmıştır.Sonuçta, ortaya konulan algoritmanın son döngüsünde kullanılan 16 bit anahtarın sırayla4, 8 ve 16 biti başarı ile elde edilmiştir. Ayrıca anahtarın elde edilmesi sırasında çeşitli veribüyüklükleri için deneysel sonuçlar grafiksel olarak gösterilmiştir.Anahtar Sözcükler: Doğrusal Kriptanaliz, Şifreleme, SPN(Yerdeğiştirme-Permütasyon Ağı)Yıl: 2006Sayfa : 112

Abstract:
Master ThesisTrakya University Graduate School ofNatural and Applied SciencesDepartment of Computer EngineeringSUMMARYLinear cryptanalysis is one of the attacks which are very important while designing blockencryption algorithms. Cryptanalysis is the process of obtaining the plaintext or the key which isunknown for the attacker.In my study, after giving information about available encryption and cryptanalysistechniques, I realized a linear cryptanalysis application for a 16-bit input, 16-bit output and 3 and4 round SPNs (Substitution Permutation Networks). In used SPNs for linear cryptanalysis, 4-bitinput and 4-bit output algebraically designed S-box which is designed similar to AES S-box hasbeen used for necessary S-box and ShiftRows transformation which is used to permute bytes inAES (Advanced Encryption Standard) for permutation of bits for our SPN.In the first five chapters of my thesis, I give some information about basics of encryptiontecniques, history of basic encryption algorithms, basic encryption algorithms and some basicinformation about the strength of these algorithms.In the sixth chapter, I compare the encryption tecniques in view of hardware and software.In addition, I give advantageous and disadvantageous of them.In the seventh and eighth chapters, I examine two important block ciphers : DES, AES indetail. In ninth chapter, I explained how AES S-box like S-box can be designed.In the tenth chapter, I examine cryptanalysis and cryptanalysis tecniques and in theeleventh chapter, I examine linear cryptanalysis application for a 3-round and 4-round SPN indetail.As a result, I have realized an SPN application and obtained 4-bit, 8-bit and 16-bit keyfrom the last round of the cipher. In addition, I have showed some experimental results usingdifferent amount of data while obtaining used keys in the last round of the cipher.Keywords: Linear Cryptanalysis, Encryption, SPN (Substitution-Permutation Network)Year: 2006Page : 112