On the Role of the Inner State Size in Stream Ciphers

Many modern stream ciphers consist of a keystream generator and a key schedule algorithm. In fielded systems, security of the keystream generator is often based on a large inner state rather than an inherently secure design. Note, however, that little theory on the initialisation of large inner states exists, and many practical designs are based on an ad-hoc approach. As a consequence, an increasing number of attacks on stream ciphers exploit the (re-)initialisation of large inner states by a weak key schedule algorithm. In this paper, we propose a strict separation of keystream generator and key schedule algorithm in stream cipher design. A formal definition of inner state size is given, and lower bounds on the necessary inner state size are proposed. After giving a construction for a secure stream cipher from an insecure keystream generator, the limitations of such an approach are discussed. We introduce the notion of inner state size efficiency and compare it for a number of fielded stream ciphers, indicating that a secure cipher can be based on reasonable inner state sizes. Concluding, we ask a number of open questions that may give rise to a new field of research that is concerned with the security of key schedule algorithms

Safe Cryptography Algorithms

V této práci jsou popsány současné kryptografické algoritmy, porovnání jejich vlastností, silné a slabé stránky a vhodné případy použití jednotlivých algoritmů. Hlavními tématy jsou bezpečnost algoritmů, jejich chyby, vylepšení a odolnost proti průnikům. Jako doplněk k šifrám je věnována pozornost i hašovacím funkcím. Také jsou ukázány nejběžnější metody kryptoanalýzy. Jako použití popsaných algoritmů v praxi uvádím systémy pro zabezpečený přenost dat, kterými jsou SSH a SSL/TLS a je proveden také praktický útok na SSL spojení. V závěru se nachází shrnutí a doporučení vybraných bezpečných algoritmů pro další použití a bezpečné parametry spojení pro SSH a SSL/TLS.In this thesis there is description of cryptographic algorithms. Their properties are being compared, weak and strong points and right usage of particular algorithms. The main topics are safeness of algorithms, their bugs and improvements and difficulty of breaching. As a complement to ciphers there are also hash functions taken in consideration. There are also showed the most common methods of cryptanalysis. As a practical application of described algorithms I analyze systems for secure data transfer SSH and SSL/TLS and demonstrate an attack on SSL connection. In conclusion there is recommendation of safe algorithms for further usage and safe parameters of SSH and SSL/TLS connections.

On Cryptographic Properties of LFSR-based Pseudorandom Generators

Pseudorandom Generators (PRGs) werden in der modernen Kryptographie verwendet, um einen kleinen Startwert in eine lange Folge scheinbar zufälliger Bits umzuwandeln. Viele Designs für PRGs basieren auf linear feedback shift registers (LFSRs), die so gewählt sind, dass sie optimale statistische und periodische Eigenschaften besitzen. Diese Arbeit diskutiert Konstruktionsprinzipien und kryptanalytische Angriffe gegen LFSR-basierte PRGs. Nachdem wir einen vollständigen Überblick über existierende kryptanalytische Ergebnisse gegeben haben, führen wir den dynamic linear consistency test (DLCT) ein und analysieren ihn. Der DLCT ist eine suchbaum-basierte Methode, die den inneren Zustand eines PRGs rekonstruiert. Wir beschließen die Arbeit mit der Diskussion der erforderlichen Zustandsgröße für PRGs, geben untere Schranken an und Beispiele aus der Praxis, die veranschaulichen, welche Größe sichere PRGs haben müssen