Evolución de los sistemas de cifrado basados en caos...Criptosistema de Alvarez basado en el mapa...

Evolución de los sistemas de cifrado basados en caos

Gonzalo Álvarez Marañón

PresentaciónIntroducciónBreve repaso del cifrado basado en caos:

Criptosistemas analógicos o tiempo continuoCriptosistemas digitales o tiempo discreto

Conclusiones

Evolución de sistemas de cifrado caóticos Gonzalo Álvarez Marañón-2-

¿Por qué caos?Ergodicidad vs ConfusiónSensibilidad condiciones iniciales vs Difusión de cambio pequeño en texto claroSensibilidad a los parámetros vs Difusión de cambio pequeño en la clavePropiedad de mezcla vs Difusión de un bloque de texto claro a todo texto cifrado (imágenes)


Criptosistemas analógicosEnmascaramiento caóticoConmutación caótica (Chaos Shift Keying, CSK)Modulación caóticaOtros


Criptosistemas analógicosBasados en cifrado de Vernam: ruido aditivo enmascaradorprocedente de generador caótico

Generadorcaótico

Generadorcaótico

Texto claroTexto claro

Canal con ruidoCanal con ruido

Generadorcaótico

Generadorcaótico

Texto claroTexto claro

++ --


SincronizaciónDados dos sistemas dinámicos con condiciones iniciales distintas, excitado por una señal del sistema 1 (llamado excitador o maestro), el sistema 2 (llamado seguidor o esclavo) sigue asintóticamente el estado del sistema 1La señal excitadora puede ser función de una o más variables del sistema excitadoEl sistema excitador y excitado pueden tener estructuras e incluso dimensiones distintasDiferentes tipos:

CompletaProyectivaFaseGeneralizada


Lorenz


Rossler


Chua


Enmascaramiento caótico


Conmutación caótica (Chaos ShiftKeying, CSK)


Modulación caótica: fase


AtaquesAnálisis espectralDesenmascaramiento caóticoMapas de retornoAnálisis de potenciaEstimación del período cortoEstimación de los parámetros


Análisis espectral


Desenmascaramiento caótico


Mapas de retorno


Análisis de potencia


Estimación del período corto


Estimación de los parámetros (Lorenz)


Estimación de los parámetros (Henon)


Criptosistemas digitalesCifradores en flujo basados en PRNGs caóticosCifradores en bloque basados en la iteración hacia atrásCifradores en bloque basados en la iteración hacia adelanteCifradores caóticos basados en la ergodicidadCifradores en bloque con cajas-S dinámicas caóticas


Cifradores en flujo basados en PRNGs caóticos

Utilizan mapas caóticos discretos para generar una secuencia pseudoaleatoria con la que se mezcla el mensaje en claroProblemas:

Períodos cortos en las órbitas caóticas digitalesDistribución no uniforme de los PRNGFalta de estudio riguroso aplicando tests de aleatoriedad de NIST y Diehard


Cifradores en bloque basados en la iteración hacia atrás


Cifradores en bloque basados en la iteración hacia adelante

Mapas 2-D para cifrado de imágenesEstos sistemas pueden ser imprácticos e inseguros, debido a la precisión finita de los ordenadores


Cifradores caóticos basados en la ergodicidad

Criptosistema de Baptista basado en el mapa logístico



Ataques contra BaptistaAtaque de la cinta aleatoriaAtaque de entropíaEstimación de la clave

Modificaciones:Wong 2001: iterar un número aleatorio de veces r al principioWong 2002: introducir una tabla de búsqueda dinámicaWong 2003: utilizar la última configuración como hashWong 2004: Autenticación denegableHuang & Guan 2005: la tabla posee valores “1” y “0”



Criptosistema de Alvarez basado en el mapa tienda

Como clave se utiliza rTexto cifrado: (Ui, bi, Xi)

⎩⎨⎧

−=

)1()(

xrrx

xf5.0 if5.0 if

≥≤

xx



Ataques contra Alvarez:Ataque de texto cifrado elegido:

Ataque de texto claro elegido/conocido

Ataque de texto cifrado conocido

r xpb= − 1 21 / ( )

~r xi ni= + −1 1 2


Cifradores en bloque con cajas-S dinámicas caóticas

Utilizan sistemas caóticos para construir cajas-S que posteriormente pueden integrarse dentro del diseño de cifradores de bloqueAparentemente las cajas-S así generadas resultan muy robustas contra el criptoanálisis lineal y diferencial


ConclusionesSe han propuesto numerosos criptosistemas basados en caosAnalógicos: inseguros y poco robustos, sin perspectiva de mejoraDigitales: ergódicos y cajas-S, más seguros y prometedoresEl futuro de la criptografía caótica:

Sistemas digitalesComunicación entre la comunidad caótica y la criptográfica


Preguntas

Evolución de los sistemas de cifrado basados en caos...Criptosistema de Alvarez basado en el mapa...

Documents

Transcript of Evolución de los sistemas de cifrado basados en caos...Criptosistema de Alvarez basado en el mapa...