ЕВРИСТИЧНИЙ МЕТОД ЗНАХОДЖЕННЯ BITSLICED-ОПИСУ ДОВІЛЬНИХ КРИПТОГРАФІЧНИХ S-Box

Abstract

Bitsliced-підхід до імплементації блокових шифрів поєднує такі переваги як потенційно високу швидкодію, безпеку і невимогливість до обчислювальних ресурсів. Головною проблемою при переході до bitsliced-опису шифру є представлення S-Box мінімальною кількістю логічних операцій. Відомі методи мінімізації логічного опису S-Box мають низку обмежень, наприклад, працюють лише з S-Box невеликих розмірів, є повільними або неефективними, що загалом стримує використання bitsliced-підходу. У роботі запропоновано новий евристичний метод bitsliced-опису довільних криптографічних S-Box та здійснено порівняння його ефективності з існуючими методами на прикладі S-Box шифру DES. Запропонований метод орієнтований на програмну реалізацію в логічному базисі AND, OR, XOR, NOT, що допускає імплементацію з використанням стандартних логічних інструкцій на будь-яких 8/16/32/64-бітних процесорах. Метод використовує низку евристичних технік, таких як, швидкі алгоритми вичерпного пошуку на невелику глибину, гнучку процедуру планування процесу пошуку, пошук в глибину тощо, що в комплексі забезпечують високу ефективність і швидкодію. Це дає змогу адаптувати його для мінімізації 8×8 S-Box, що на сьогодні є дуже актуальним для багатьох блокових шифрів, зокрема вітчизняного шифру «Калина». Запропонований підхід до bitsliced-опису довільних S-Box усуває обмеження відомих методів такого подання, що стримували використання bitcliced-підходу при удосконаленні програмних реалізацій блокових шифрів для широкого кола процесорних архітектур.