Design and Analysis of Cryptographic Hash Functions

Abstract

Wydział Matematyki i InformatykiKryptograficzne funkcje haszujące stanowią element składowy wielu algorytmów kryptograficznych. Przykładowymi zastosowaniami kryptograficznych funkcji haszujących są podpisy cyfrowe oraz kody uwierzytelniania wiadomości. Ich własności kryptograficzne mają znaczący wpływ na poziom bezpieczeństwa systemów kryptograficznych wykorzystujących haszowanie. W dysertacji analizowane są kryptograficzne funkcje haszujące oraz omówione główne zasady tworzenia bezpiecznych kryptograficznych funkcji haszujących. Analizujemy bezpieczeństwo dedykowanych funkcji haszujących (BMW, Shabal, SIMD, BLAKE2, Skein) oraz funkcji haszujących zbudowanych z szyfrów blokowych (Crypton, Hierocrypt-3, IDEA, SAFER++, Square). Głównymi metodami kryptoanalizy użytymi są skrócona analiza różnicowa, analiza rotacyjna i przesuwna. Uzyskane wyniki pokazują słabości analizowanych konstrukcji.Cryptographic Hash Functions (CHFs) are building blocks of many cryptographic algorithms. For instance, they are indispensable tools for efficient digital signature and authentication tags. Their security properties have tremendous impact on the security level of systems, which use cryptographic hashing. This thesis analyzes CHFs and studies the design principles for construction of secure and efficient CHFs. The dissertation investigates security of both dedicated hash functions (BMW, Shabal, SIMD, BLAKE2, Skein) and hash functions based on block ciphers (Crypton, Hierocrypt-3, IDEA, SAFER++, Square). The main cryptographic tools applied are truncated differentials, rotational and shift analysis. The findings show weaknesses in the designs