Дискретные функции
О свойствах разностных характеристик XOR по модулю $2^n$
Н. Мухаa,
Н. А. Коломеецb,
Д. А. Ахтямовc,
И. А. Суторминb,
М. А. Панферовd,
К. М. Титоваd,
Т. А. Боничd,
Е. А. Ищуковаe,
Н. Н. Токареваbdf,
Б. Ф. Жантуликовd a Strativia, г. Ларго, Мэриленд
b Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, г. Новосибирск
c Еврейский университет, г. Иерусалим
d Новосибирский государственный университет
e Южный федеральный университет, г. Таганрог
f Лаборатория криптографии JetBrains Research, г. Новосибирск
Аннотация:
Рассматривается вероятность
$\mathrm{adp}^{\oplus}(\alpha,\beta,\gamma)$ преобразования разностей в функции XOR по модулю
$2^n$, где
$\alpha,\beta,\gamma \in \mathbb{Z}_{2}^{n}$. Эта величина используется при анализе примитивов с симметричным ключом, сочетающих XOR и сложение по модулю, например ARX-конструкций. Основное внимание уделяется характеристикам с максимальной вероятностью при одном фиксированном аргументе. Установлено, что $\max_{\alpha, \beta} \mathrm{adp}^{\oplus}(\alpha,\beta,\gamma) = \mathrm{adp}^{\oplus}(0,\gamma,\gamma)$, и доказано, что существуют либо две, либо восемь различных пар
$(\alpha,\beta)$, для которых достигается вероятность
$\mathrm{adp}^{\oplus}(0,\gamma,\gamma)$. Получены упрощенное представление величины
$\mathrm{adp}^{\oplus}(0,\gamma,\gamma)$ и формула для $\min_{\gamma}\mathrm{adp}^{\oplus}(0,\gamma,\gamma)$.
Ключевые слова:
ARX, XOR, сложение по модулю, разностный криптоанализ.
УДК:
519.7
DOI:
10.17223/2226308X/14/7