Este proyecto persigue el estudio, analisis, desarrollo e implementación de técnicas o métodos criptográficos para ser aplicados a determinados generadores de secuencias seudoaleatorias tipo Stream Ciphers, en particular a aquellos algoritmos que involucran LFSR´s, NLFSR´s, CCG y CA.
Se orientará el estudio a los métodos Criptoanálisis Diferencial[1-2], Lineal[ 3], Algebraico, Guess-and- Determi-ne[4] y una de las últimas técnicas criptológicas denominada Cube Attack [5].
Desarrollar un conjunto de herramientas que permitan analizar algoritmos de cifrado, generadores de secuencias seudoaleatoria, primitivas criptológicas, protocolos de seguridad de la información, claves secretas de distintos criptosistemas.Eje: Seguridad Informática.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Castro Lechtaler, Antonio

Cipriano, Marcelo

García, Edith

Liporace, Julio César

Maiorano, Ariel

Malvacio, Eduardo

Tapia, Néstor

SEDICI - Repositorio de la UNLP

1057 
 
 
Herramientas de Criptoanálisis 
Castro Lechtaler, Antonio1, 2; Cipriano, Marcelo1; García, Edith1, 
Liporace, Julio1; Maiorano, Ariel1; Malvacio, Eduardo1; Tapia, Néstor1; 
1Laboratorio de Investigación en Técnicas Criptográficas y Seguridad Teleinformática. 
Escuela Superior Técnica, Facultad de Ingeniería. Instituto Universitario del Ejército. 
2 CISTIC/FCE - Universidad de Buenos Aires. 
 
acastro@est.iue.edu.ar , marcelocipriano@est.iue.edu.ar, 
{edithxgarcia; jcliporace; maiorano; edumalvacio; tapianestor87}@gmail.com 
 
 
RESUMEN. 
Este proyecto persigue el estudio, anali- 
sis, desarrollo e implementación de téc- 
nicas o métodos criptográficos para ser 
aplicados a determinados generadores  
de secuencias seudoaleatorias tipo 
Stream Ciphers1, en particular a aque- 
llos algoritmos que involucran LFSR´s2, 
NLFSR´s3, CCG4  y CA5. 
Se orientará el estudio a los métodos 
Criptoanálisis Diferencial[1-2], Li- 
neal[3], Algebraico, Guess-and- 
Determi-ne[4] y una de las últimas téc- 
nicas criptológicas denominada Cube 
Attack6 [5]. 
Desarrollar un conjunto de herramientas 
que permitan analizar algoritmos de ci- 
frado, generadores de secuencias seu- 
doaleatoria, primitivas criptológicas, 
protocolos de seguridad de la informa- 
ción, claves secretas de distintos cripto- 
sistemas. 
 
 
Palabras Clave: 
Criptología, Criptoanálisis. Stream Ciphers. 
 
 
1 Stream cipher: generadores seudoaleatorios conoci- 
dos también como generadores en flujo o cadena. 
2 Linear Feedback Shift Registers: registros de des- 
plazamiento realimentados linealmente. 
3 Non Linear Feedback Shift Registers: registros de 
desplazamiento realimentados no linealmente. 
4 Clock Controlled Generators: generadores controla- 
dos por reloj. 
5 Cellular Automata: autómata celular. 
6 Presentado en el congreso EuroCrypt del año 2009 
por sus autores: Itai Dinur y Adi Shamir. 
 
 
CONTEXTO. 
El Grupo de Investigación en Criptolo- 
gía y Seguridad Informática (GICSI) 
pertenece al Laboratorio de Investiga- 
ción en Técnicas Criptográficas y Segu- 
ridad Teleinformática (CriptoLab) per- 
tenece a los Laboratorios de Informáti- 
ca (InforLabs) de la Escuela Superior 
Técnica “Gral. Div. Manuel N. Savio” 
(EST), dependiente de la Facultad del 
Ejército, Universidad Nacional de la 
Defensa (UNDEF). El mismo se enmar- 
ca en el área de la carrera de grado de 
Ingeniería en Informática y del posgra- 
do en Criptografía y Seguridad Telein- 
formática que se dictan en esta institu- 
ción. 
1. INTRODUCCIÓN. 
En la actualidad, el desarrollo de las 
comunicaciones electrónicas, el uso ma- 
sivo y generalizado de las computado- 
ras, la transmisión y almacenamiento de 
grandes flujos de información, hace ne- 
cesario tomar una serie de medidas para 
poder protegerlos manteniendo su con- 
fidencialidad, autenticidad e integridad. 
Es entonces cuando la Criptología pasa a 
ser una exigencia, una necesidad real, 
donde la falta de protección de los datos 
privados pasa a ser una amenaza latente. 
Los sistemas criptológicos o las primiti- 
vas criptográficas creadas para sortear 
diferentes amenazas deben ser  cuidado- 
1058 
 
 
sa y eficientemente desarrolladas y eva- 
luadas. Al momento de realizar el dise- 
ño de un criptosistema se deben tener en 
cuenta todos los ataques que éste puede 
sufrir. Cada filosofía de diseño que se 
aplica está respondiendo a un hipotético 
procedimiento de criptoanálisis y así 
demostrar su resistencia a él. 
Hoy en día no se puede hablar de una 
única modalidad general de criptoanáli- 
sis. Cada algoritmo, cada primitiva, ca- 
da protocolo debe ser atacado mediante 
una técnica adecuada a su estructura. 
El criptoanálisis tiene un impacto signi- 
ficativo en el mundo real, puesto que  los 
algoritmos criptológicos, los proto- colos 
y también los tamaños de las cla- ves 
entre otros, son seleccionados ba- 
sándose en el estado del arte del cripto- 
análisis. 
En los últimos años los métodos para el 
diseño de algoritmos seguros han tenido 
un gran avance e impulso a nivel mun- 
dial. Basta recordar, entre otros, los 
llamados en 1997 del NIST7 para esco- 
ger un nuevo algoritmo como estándar 
de cifrado llamado AES [6]. El concur- 
so europeo e-Stream en 2004, organiza- 
do por el E-CRYPT [7] del cual supe- 
raron todas las pruebas y ataques, 7 al- 
goritmos: 4 para software y 3 para 
hardware. Y el concurso aún en proceso 
CAESAR8 el cual se espera que este año 
2017 emita el ganador o un portfolio de 
los algoritmos que lleguen al final de las 
etapas del certamen [8]. 
Aunque bienvenido, este renacimiento 
mundial por la búsqueda de nuevos al- 
goritmos por sí sólo resulta insuficiente 
a la hora de establecer parámetros crip- 
tográficos seguros. 
 
 
 
7 Institución de Estados Unidos, llamada Instituto de 
Normas y Estandarización (National Institute of 
Standards and Technology) por sus siglas en inglés. 
8 CAESAR: Competition for Authenticated Encryp- 
tion: Security, Applicability, and Robustness. 
El objetivo fundamental del criptoanáli- 
sis es hallar las vulnerabilidades en uno 
o varios aspectos de la seguridad de los 
algoritmos criptológicos, implícita o 
explícitamente. 
2. LÍNEAS DE INVESTIGA- 
CIÓN y DESARROLLO. 
Se ha dado en planificar este proyecto de 
investigación siguiendo 6 etapas: 
1. Estado del Arte del Criptoanálisis de 
los Stream Ciphers. Mediante el es- 
tudio de bibliografía actualizada y 
oportunamente solicitada, así  como la 
asistencia a Cursos, Congresos y 
Workshops específicos del área, se 
profundizará en el estado del arte del 
Criptoanálisis de los Stream Ciphers 
y los nuevos ataques que se han 
desarrollado en la comunidad cripto- 
lógica mundial. 
2. Estudio, análisis y selección de los 
generadores de secuencias cifrantes. 
A través del estudio de las distintas 
plataformas y entornos se selecciona- 
rán algoritmos para aplicar las prác- 
ticas y métodos criptográficos. 
3. Relevamiento de los métodos cripto- 
gráficos que se analizarán. Ataque por 
Fuerza Bruta, Criptoanálisis Li- neal, 
Criptoanálisis Diferencial, Ata- que 
por Correlación, Cube Attack, Ataque 
Algebraico. 
4. Estudio de técnicas criptográficas. 
Determinar el o los métodos adecua- 
dos a la estructura del algoritmo es- 
tudiado. 
5. Implementación de los métodos de 
criptoanálisis. Desarrollar e imple- 
mentar las técnicas de criptoanálisis 
aplicadas a determinados generado- 
res. 
6. Análisis de los resultados obtenidos. 
Evaluar los resultados obtenidos para 
poder establecer el grado de fortaleza 
del algoritmo elegido. 
1059 
 
 
 
 
 
3. RESULTADOS OBTENI- 
DOS / ESPERADOS. 
Como resultado de esta investigación se 
propone realizar el estudio y análisis pa- 
ra el desarrollo de técnicas y/o herra- 
mientas criptoanalíticas que posibiliten 
la realización del diseño de aplicaciones 
criptográficas, como así también su eva- 
luación, determinar sus vulnerabilidades 
o si es posible, quebrarlas. 
Los alcances del criptoanálisis podrán 
ser: 
a- Obtención de la/s clave/s del cifrado. 
b- Hallar patrones estadísticos en la   sa- 
lida del sistema estudiado. 
c- Desarrollar nuevas técnicas crip- 
toanalíticas de acuerdo a las propie- 
dades del sistema estudiado. 
d- Analizar el algoritmo de generación 
de la/s clave/s y estudiar su vulnera- 
bilidad. 
Para ello se perseguirán los objetivos 
particulares: 
1- Estudio y análisis de técnicas crip- 
toanalíticas. 
2- Diseño y desarrollo de herramientas 
de evaluación, ataque o quiebre de 
aplicaciones criptográficas. 
3- Pruebas y testeo de las herramientas 
desarrolladas sobre algoritmos espe- 
cíficos. 
4. FORMACIÓN DE RECUR- 
SOS HUMANOS. 
Los docentes investigadores de este 
proyecto se encuentran dictando las 
asignaturas Matemática Discreta, Pa- 
radigmas de Programación I, II y Crip- 
tografía y Seguridad Teleinformática. 
Desde allí se invita a los alumnos a par- 
ticipar en los proyectos de investigación 
que se llevan adelante. Es por ello que 
los  alumnos  LEIRAS,  F.  MIGLIARDI 
A.,  MONTANARO,  L.  ROMERO,  E. y 
UVIEDO, G. han demostrado su interés 
y se han sumado en calidad de colabo- 
radores. 
El Cap. Pérez, P. integra el equipo de 
investigación desde el año 2015 y se es- 
pera que este año realice su Proyecto 
Final de Carrera en un tema afín con es- 
te proyecto de investigación. 
Atendiendo a la responsabilidad ética y 
social que compete a la actividad cientí- 
fica y tecnológica, el Grupo Integrante 
de este Proyecto de Investigación,  ya sea 
durante su ejecución o por la aplica- ción 
de los resultados obtenidos, desea 
expresar su compromiso a no realizar 
cualquier actividad personal o colectiva 
que pudiera afectar los derechos huma- 
nos, o ser causa de un eventual daño al 
medio ambiente, a los animales y/o a las 
generaciones futuras. 
5. BIBLIOGRAFÍA 
[1] Ding C.; The differential cryptanal- 
ysis and design of natural stream ci- 
phers. In: Anderson R. (eds.) Fast Soft- 
ware Encryption. FSE 1993. Lecture 
Notes in Computer Science, vol. 809. 
Springer Berlin, Heidelberg. 
[2] Wu H., Preneel B. Differential 
Cryptanalysis of the Stream Ciphers Py, 
Py6 and Pypy. In: Naor M. (eds.) Ad- 
vances in Cryptology. EUROCRYPT 
2007. Lecture Notes in Computer Sci- 
ence, vol. 4515. Springer Berlin, Hei- 
delberg. 2007. 
[3] Muller F., Peyrin T. Linear Crypta- 
nalysis of the TSC Family of Stream Ci- 
phers. In: Roy B. (eds.) Advances in 
Cryptology - ASIACRYPT 2007. Lec- 
ture Notes in Computer Science, vol. 
3788. Springer, Berlin, Heidelberg. 
2005. 
[4] Pasalic, E.; On Guess and Deter- 
mine Cryptanalysis of LFSR-Based 
Stream Ciphers; IEEE Transactions   on 
1060 
 
 
Information Theory. Vol. 55 Ed.7º, 
2009. 
[5] Dinur I., Shamir A. Cube Attacks on 
Tweakable Black Box Polynomials. Ad- 
vances in Cryptology - EUROCRYPT 
2009. Lecture Notes in Computer Sci- 
ence, vol 5479. Springer, Berlin, Hei- 
delberg. 2009. 
[6] Daemen, J.; Rijmen, V.; The Design 
of Rijndael: AES - The Advanced En- 
cryption Standard. Springer. New York. 
2002. 
[7] http://www.ecrypt.eu.org/stream/ 
Consultada el 10-3-17. 
[8] https://competitions.cr.yp.to/caesar. 
html. Consultada el 10-3-17. 


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Herramientas de criptoanálisis

El Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

1057   Herramientas de Criptoanálisis Castro Lechtaler, Antonio1, 2; Cipriano, Marcelo1; García, Edith1, Liporace, Julio1; Maiorano, Ariel1; Malvacio, Eduardo1; Tapia, Néstor1; 1Laboratorio de Investigación en Técnicas Criptográficas y Seguridad Teleinformática. Escuela Superior Técnica, Facultad de Ingeniería. Instituto Universitario del Ejército. 2 CISTIC/FCE - Universidad de Buenos Aires.  acastro@est.iue.edu.ar , marcelocipriano@est.iue.edu.ar, {edithxgarcia; jcliporace; maiorano; edumalvacio; tapianestor87}@gmail.com   RESUMEN. Este proyecto persigue el estudio, anali- sis, desarrollo e implementación de téc- nicas o métodos criptográficos para ser aplicados a determinados generadores  de secuencias seudoaleatorias tipo Stream Ciphers1, en particular a aque- llos algoritmos que involucran LFSR´s2, NLFSR´s3, CCG4  y CA5. Se orientará el estudio a los métodos Criptoanálisis Diferencial[1-2], Li- neal[3], Algebraico, Guess-and- Determi-ne[4] y una de las últimas téc- nicas criptológicas denominada Cube Attack6 [5]. Desarrollar un conjunto de herramientas que permitan analizar algoritmos de ci- frado, generadores de secuencias seu- doaleatoria, primitivas criptológicas, protocolos de seguridad de la informa- ción, claves secretas de distintos cripto- sistemas.   Palabras Clave: Criptología, Criptoanálisis. Stream Ciphers.   1 Stream cipher: generadores seudoaleatorios conoci- dos también como generadores en flujo o cadena. 2 Linear Feedback Shift Registers: registros de des- plazamiento realimentados linealmente. 3 Non Linear Feedback Shift Registers: registros de desplazamiento realimentados no linealmente. 4 Clock Controlled Generators: generadores controla- dos por reloj. 5 Cellular Automata: autómata celular. 6 Presentado en el congreso EuroCrypt del año 2009 por sus autores: Itai Dinur y Adi Shamir.   CONTEXTO. El Grupo de Investigación en Criptolo- gía y Seguridad Informática (GICSI) pertenece al Laboratorio de Investiga- ción en Técnicas Criptográficas y Segu- ridad Teleinformática (CriptoLab) per- tenece a los Laboratorios de Informáti- ca (InforLabs) de la Escuela Superior Técnica “Gral. Div. Manuel N. Savio” (EST), dependiente de la Facultad del Ejército, Universidad Nacional de la Defensa (UNDEF). El mismo se enmar- ca en el área de la carrera de grado de Ingeniería en Informática y del posgra- do en Criptografía y Seguridad Telein- formática que se dictan en esta institu- ción. 1. INTRODUCCIÓN. En la actualidad, el desarrollo de las comunicaciones electrónicas, el uso ma- sivo y generalizado de las computado- ras, la transmisión y almacenamiento de grandes flujos de información, hace ne- cesario tomar una serie de medidas para poder protegerlos manteniendo su con- fidencialidad, autenticidad e integridad. Es entonces cuando la Criptología pasa a ser una exigencia, una necesidad real, donde la falta de protección de los datos privados pasa a ser una amenaza latente. Los sistemas criptológicos o las primiti- vas criptográficas creadas para sortear diferentes amenazas deben ser  cuidado- 1058   sa y eficientemente desarrolladas y eva- luadas. Al momento de realizar el dise- ño de un criptosistema se deben tener en cuenta todos los ataques que éste puede sufrir. Cada filosofía de diseño que se aplica está respondiendo a un hipotético procedimiento de criptoanálisis y así demostrar su resistencia a él. Hoy en día no se puede hablar de una única modalidad general de criptoanáli- sis. Cada algoritmo, cada primitiva, ca- da protocolo debe ser atacado mediante una técnica adecuada a su estructura. El criptoanálisis tiene un impacto signi- ficativo en el mundo real, puesto que  los algoritmos criptológicos, los proto- colos y también los tamaños de las cla- ves entre otros, son seleccionados ba- sándose en el estado del arte del cripto- análisis. En los últimos años los métodos para el diseño de algoritmos seguros han tenido un gran avance e impulso a nivel mun- dial. Basta recordar, entre otros, los llamados en 1997 del NIST7 para esco- ger un nuevo algoritmo como estándar de cifrado llamado AES [6]. El concur- so europeo e-Stream en 2004, organiza- do por el E-CRYPT [7] del cual supe- raron todas las pruebas y ataques, 7 al- goritmos: 4 para software y 3 para hardware. Y el concurso aún en proceso CAESAR8 el cual se espera que este año 2017 emita el ganador o un portfolio de los algoritmos que lleguen al final de las etapas del certamen [8]. Aunque bienvenido, este renacimiento mundial por la búsqueda de nuevos al- goritmos por sí sólo resulta insuficiente a la hora de establecer parámetros crip- tográficos seguros.    7 Institución de Estados Unidos, llamada Instituto de Normas y Estandarización (National Institute of Standards and Technology) por sus siglas en inglés. 8 CAESAR: Competition for Authenticated Encryp- tion: Security, Applicability, and Robustness. El objetivo fundamental del criptoanáli- sis es hallar las vulnerabilidades en uno o varios aspectos de la seguridad de los algoritmos criptológicos, implícita o explícitamente. 2. LÍNEAS DE INVESTIGA- CIÓN y DESARROLLO. Se ha dado en planificar este proyecto de investigación siguiendo 6 etapas: 1. Estado del Arte del Criptoanálisis de los Stream Ciphers. Mediante el es- tudio de bibliografía actualizada y oportunamente solicitada, así  como la asistencia a Cursos, Congresos y Workshops específicos del área, se profundizará en el estado del arte del Criptoanálisis de los Stream Ciphers y los nuevos ataques que se han desarrollado en la comunidad cripto- lógica mundial. 2. Estudio, análisis y selección de los generadores de secuencias cifrantes. A través del estudio de las distintas plataformas y entornos se selecciona- rán algoritmos para aplicar las prác- ticas y métodos criptográficos. 3. Relevamiento de los métodos cripto- gráficos que se analizarán. Ataque por Fuerza Bruta, Criptoanálisis Li- neal, Criptoanálisis Diferencial, Ata- que por Correlación, Cube Attack, Ataque Algebraico. 4. Estudio de técnicas criptográficas. Determinar el o los métodos adecua- dos a la estructura del algoritmo es- tudiado. 5. Implementación de los métodos de criptoanálisis. Desarrollar e imple- mentar las técnicas de criptoanálisis aplicadas a determinados generado- res. 6. Análisis de los resultados obtenidos. Evaluar los resultados obtenidos para poder establecer el grado de fortaleza del algoritmo elegido. 1059      3. RESULTADOS OBTENI- DOS / ESPERADOS. Como resultado de esta investigación se propone realizar el estudio y análisis pa- ra el desarrollo de técnicas y/o herra- mientas criptoanalíticas que posibiliten la realización del diseño de aplicaciones criptográficas, como así también su eva- luación, determinar sus vulnerabilidades o si es posible, quebrarlas. Los alcances del criptoanálisis podrán ser: a- Obtención de la/s clave/s del cifrado. b- Hallar patrones estadísticos en la   sa- lida del sistema estudiado. c- Desarrollar nuevas técnicas crip- toanalíticas de acuerdo a las propie- dades del sistema estudiado. d- Analizar el algoritmo de generación de la/s clave/s y estudiar su vulnera- bilidad. Para ello se perseguirán los objetivos particulares: 1- Estudio y análisis de técnicas crip- toanalíticas. 2- Diseño y desarrollo de herramientas de evaluación, ataque o quiebre de aplicaciones criptográficas. 3- Pruebas y testeo de las herramientas desarrolladas sobre algoritmos espe- cíficos. 4. FORMACIÓN DE RECUR- SOS HUMANOS. Los docentes investigadores de este proyecto se encuentran dictando las asignaturas Matemática Discreta, Pa- radigmas de Programación I, II y Crip- tografía y Seguridad Teleinformática. Desde allí se invita a los alumnos a par- ticipar en los proyectos de investigación que se llevan adelante. Es por ello que los  alumnos  LEIRAS,  F.  MIGLIARDI A.,  MONTANARO,  L.  ROMERO,  E. y UVIEDO, G. han demostrado su interés y se han sumado en calidad de colabo- radores. El Cap. Pérez, P. integra el equipo de investigación desde el año 2015 y se es- pera que este año realice su Proyecto Final de Carrera en un tema afín con es- te proyecto de investigación. Atendiendo a la responsabilidad ética y social que compete a la actividad cientí- fica y tecnológica, el Grupo Integrante de este Proyecto de Investigación,  ya sea durante su ejecución o por la aplica- ción de los resultados obtenidos, desea expresar su compromiso a no realizar cualquier actividad personal o colectiva que pudiera afectar los derechos huma- nos, o ser causa de un eventual daño al medio ambiente, a los animales y/o a las generaciones futuras. 5. BIBLIOGRAFÍA [1] Ding C.; The differential cryptanal- ysis and design of natural stream ci- phers. In: Anderson R. (eds.) Fast Soft- ware Encryption. FSE 1993. Lecture Notes in Computer Science, vol. 809. Springer Berlin, Heidelberg. [2] Wu H., Preneel B. Differential Cryptanalysis of the Stream Ciphers Py, Py6 and Pypy. In: Naor M. (eds.) Ad- vances in Cryptology. EUROCRYPT 2007. Lecture Notes in Computer Sci- ence, vol. 4515. Springer Berlin, Hei- delberg. 2007. [3] Muller F., Peyrin T. Linear Crypta- nalysis of the TSC Family of Stream Ci- phers. In: Roy B. (eds.) Advances in Cryptology - ASIACRYPT 2007. Lec- ture Notes in Computer Science, vol. 3788. Springer, Berlin, Heidelberg. 2005. [4] Pasalic, E.; On Guess and Deter- mine Cryptanalysis of LFSR-Based Stream Ciphers; IEEE Transactions   on 1060   Information Theory. Vol. 55 Ed.7º, 2009. [5] Dinur I., Shamir A. Cube Attacks on Tweakable Black Box Polynomials. Ad- vances in Cryptology - EUROCRYPT 2009. Lecture Notes in Computer Sci- ence, vol 5479. Springer, Berlin, Hei- delberg. 2009. [6] Daemen, J.; Rijmen, V.; The Design of Rijndael: AES - The Advanced En- cryption Standard. Springer. New York. 2002. [7] http://www.ecrypt.eu.org/stream/ Consultada el 10-3-17. [8] https://competitions.cr.yp.to/caesar. html. Consultada el 10-3-17. 

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/62689/Documento_completo.pdf?sequence=1

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