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Erschienen in:

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Cryptanalysis of `SKINNY` in the Framework of the `SKINNY` 2018–2019 Cryptanalysis Competition

verfasst von : Patrick Derbez, Virginie Lallemand, Aleksei Udovenko

Erschienen in: Selected Areas in Cryptography – SAC 2019

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

In April 2018, Beierle et al. launched the 3rd SKINNY cryptanalysis competition, a contest that aimed at motivating the analysis of their recent tweakable block cipher SKINNY . In contrary to the previous editions, the focus was made on practical attacks: contestants were asked to recover a 128-bit secret key from a given set of \(2^{20}\) plaintext blocks. The suggested SKINNY instances are 4- to 20-round reduced variants of SKINNY-64-128 and SKINNY-128-128. In this paper, we explain how to solve the challenges for 10-round SKINNY-128-128 and for 12-round SKINNY-64-128 in time equivalent to roughly \(2^{52}\) simple operations. Both techniques benefit from the highly biased sets of messages that are provided and that actually correspond to the encryption of various books in ECB mode.

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All the information on the competitions and on the cipher in general can be found on https://sites.google.com/site/skinnycipher/home.

As seen previously, another possibility would have been to use the 76 pairs available for the same trail shifted by 2 columns, that are starting with only one nibble active at position 14 after 1 rounds and resulting into nibbles in position 2 and 14 that are equal at the end of round 7 (see Table 3).

Sorting a table of n elements requires roughly \(n \log n\) operation so we consider that the complexity of this step is equal to \(28 \times 2^{28}\).

Such distinguishers are also called integral distinguishers.

Ankele, R., et al.: Related-key impossible-differential attack on reduced-round Skinny. In: Gollmann, D., Miyaji, A., Kikuchi, H. (eds.) ACNS 2017. LNCS, vol. 10355, pp. 208–228. Springer, Cham (2017). https://doi.org/10.1007/978-3-319-61204-1_11CrossRef

Beaulieu, R., Shors, D., Smith, J., Treatman-Clark, S., Weeks, B., Wingers, L.: SIMON and SPECK: block ciphers for the internet of things. Cryptology ePrint Archive, Report 2015/585 (2015). http://eprint.iacr.org/2015/585

Beierle, C., et al.: The SKINNY family of block ciphers and its low-latency variant MANTIS. In: Robshaw and Katz [10], pp. 123–153CrossRef

Derbez, P., Fouque, P.A.: Automatic search of meet-in-the-middle and impossible differential attacks. In: Robshaw and Katz [10], pp. 157–184CrossRef

Jean, J.: TikZ for Cryptographers (2016). https://www.iacr.org/authors/tikz/

Jean, J., Nikolić, I., Peyrin, T.: Tweaks and keys for block ciphers: the TWEAKEY framework. In: Sarkar, P., Iwata, T. (eds.) ASIACRYPT 2014. LNCS, vol. 8874, pp. 274–288. Springer, Heidelberg (2014). https://doi.org/10.1007/978-3-662-45608-8_15CrossRef

Knudsen, L.R.: Truncated and higher order differentials. In: Preneel, B. (ed.) FSE 1994. LNCS, vol. 1008, pp. 196–211. Springer, Heidelberg (1995). https://doi.org/10.1007/3-540-60590-8_16CrossRef

Lai, X.: Higher Order Derivatives and Differential Cryptanalysis. In: Blahut, R.E., Costello, D.J., Maurer, U., Mittelholzer, T. (eds.) Communications and Cryptography. The Springer International Series in Engineering and Computer Science (Communications and Information Theory), vol. 276, pp. 227–233. Springer, Boston (1994). https://doi.org/10.1007/978-1-4615-2694-0_23CrossRef

Liu, G., Ghosh, M., Song, L.: Security analysis of SKINNY under related-tweakey settings (long paper). IACR Trans. Symm. Cryptol. 2017(3), 37–72 (2017)

10.

Robshaw, M., Katz, J. (eds.): CRYPTO 2016. LNCS, vol. 9815. Springer, Heidelberg (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-662-53008-5CrossRefMATH

Titel: Cryptanalysis of SKINNY in the Framework of the SKINNY 2018–2019 Cryptanalysis Competition
verfasst von: Patrick Derbez
Virginie Lallemand
Aleksei Udovenko
Verlag: Springer International Publishing
Buch: Selected Areas in Cryptography – SAC 2019
Print ISBN: 978-3-030-38470-8

Electronic ISBN: 978-3-030-38471-5

Copyright-Jahr: 2020
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-38471-5_6

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