이 논문은 셀룰러 오토마타 기반 암호화의 역사와 현재 상황을 개괄한다.
먼저 셀룰러 오토마타 모델과 대칭 암호화 기본 개념을 소개한다.
셀룰러 오토마타 기반 암호화 연구는 1980년대 Wolfram의 의사난수 생성기 제안으로 시작되었다. 하지만 이 생성기는 취약점이 발견되면서 암호학 커뮤니티에서 관심이 사라졌다. 이후 많은 연구가 암호학 분야 이외의 학회와 저널에 발표되었다.
이러한 현상은 셀룰러 오토마타와 암호학 커뮤니티 간의 분리를 보여준다. 저자는 이에 대한 세 가지 주요 문제점을 제시한다:
통계적 테스트나 혼돈 기반 특성에 의존하여 셀룰러 오토마타 기반 암호 기본 요소의 보안을 주장하는 것은 잘못될 수 있다.
Wolfram의 의사난수 생성기 모델과 암호학에서 연구된 의사난수 생성기 모델 간의 차이로 인해, 현재 알려진 암호학적 기준이 셀룰러 오토마타 모델에 적합하지 않을 수 있다.
셀룰러 오토마타를 동적 시스템으로 반복 적용하는 등의 비표준적인 블록 암호 패러다임은 보안 분석을 어렵게 만든다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 저자는 다음과 같은 통찰을 제시한다:
통계 테스트는 나쁜 셀룰러 오토마타 기반 암호 기본 요소를 걸러내는 데 도움이 될 수 있지만, 보안 주장을 위해서는 암호학적 특성을 면밀히 조사해야 한다.
Wolfram의 의사난수 생성기 모델에 대한 공격을 분석하고, 이를 바탕으로 새로운 암호학적 기준을 개발할 필요가 있다.
기존 블록 암호 설계 패러다임(예: SPN 암호)에 셀룰러 오토마타를 구성 요소로 삽입하는 것이 더 나은 접근법이다.
확산 측면에서 셀룰러 오토마타는 약점이 있으므로, 비국소 변환 기법을 사용하는 것이 더 효과적일 수 있다.
결론적으로 저자는 셀룰러 오토마타와 암호학 커뮤니티 간의 협력 가능성을 강조하며, 향후 연구 방향을 제시한다.
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by Luca Mariot om arxiv.org 05-07-2024
https://arxiv.org/pdf/2405.02875.pdfDiepere vragen