🔒 DES

- 기본 구조

• block : 64 bit
• key : 56 bit
  - 과정

1. initial permutation (IP) : 초기치환. 64bit
2. 16 rounds of Feistel cipher
3. Final permutation (IP$^{-1}$)
   

✔️ prestep) Key generate

• Initial key permutation (초기 키 값 설정)
  • 8번째 비트들은 모두 무시되어 permutation 된다.
  • 
• 그 이후의 키 생성
  • 두개로 쪼개서 -> 각각 left shift 된뒤 -> compress
    

✔️ step1) Initial permutation

✔️ step2) Feistel Function

• Expension (E box)
  • 
• Substitution (S-Box)
  • 
• Permutation
  • 

✔️ step3) Final Permutation

DES 의 의의

• strong avalanche effect
• $2^{56}$개의 possible keys (68-8=56니까)

Cracking DES

• Diffrential Cryptanalysis
  • chosen-plaintext attack
  • computing the diffrence between the input and the corresponding output
• Liner Cryptanalysis
  • known-plaintext attack
  • affine approximation
• 이제 기기들의 성능이 좋아지며 DES는 computationally crack 하기 쉬워졌다

대안 1) 🔒 Triple DES

• 기존 Key length : 56-bit key
• triple key length : 3*56-bit key

대안 2) 🔒 DESX

• adding extra key (K1, K2) to input and output
• $DESX = K_2\oplus DES_k(M\oplus K_1)$

🔒 AES

• AES use <Rijndael Cipher>

  • DES는 Feistel structure 사용
  • each round는 3개의 Invertible & uniform transform으로 이루어져있음
    • Linear mixing layer : high diffusion over multiple round
    • Non-linear layer : high confusion using S-Boxes
    • Key addition layer : XOR of round keys

• Block Structure로 이루어져있음.

  • 128bit block = 4*4 square matrix

• 과정 요약

  • AES는 feistel 을 쓰지 않고 invertible function씀
    (proccesses the entire date block in parallel)
  • AES는 10 round 돔 (enc, dec 둘다)
  • key는 expanded 된다. (128bit)
  • 한 라운드에는 4개의 stage 실행
    (one for permutation, three for substitution(=product cipher). 모든 stage는 Easily reversible)
    • substitute bytes : S-box -> byte-by-byte substitution
    • shift row : simple permutation
    • mix columns : substitution
    • add round key : simple bitwise XOR
  • enc, dec 둘다 시작하기전 add round key 를 수행하고 round를 시작한다.
  • enc와 Dec 둘다 마지막 라운드는 2개만 실행하고, add round key로 끝낸다.

stages' detail

• sub bytes
  

• shift row
  

• mix column
  

• add round key
  

🌻 AES ↔️ DES

AES > DES

AES is stronger than DES

• longer encryption key & block size

• DES uses balanced Feistel structure (half block not altered at each round)

• but, AES uses subsubstitution-permutation steps and operates on entire block.

• AES vs triple DES