PSO-algoritmy a možnosti jejich využití v kryptoanalýze.

Abstract

Ciel'om diplomovej práce bolo preskúmat' možnosti využitia algoritmu PSO v kryp- toanalýze. PSO algoritmus sme aplikovali na riešenie problému jednoduchej zámeny a útoku na šifrový systém DES. Pre jednoduchú zámenu sme pomocou modifikácie diskrétnej verzie PSO dosiahli lepšie alebo porovnatel'né výsledky než pomocou iných bi- ologicky motivovaných algoritmov. Navrhli sme spôsob ako využit' PSO na útok na DES a zlomili sme 2-kolový DES pri znalosti len 20 l'ubovol'ných otvorených a im prislúchajúcich šifrových textov. Analyzovali sme, prečo táto metóda nevedie k úspechu pre viac ako 4- kolový DES. V závere práce sme popísali základné princípy diferenčnej kryptoanalýzy pre DES a navrhli sme špecifickú modifikáciu algoritmu PSO na hl'adanie optimálnej diferenčnej charakteristiky pre útok na DES. Pre jednoduché problémy PSO algorit- mus funguje vel'mi efektívne, pre sofistikované systémy ako DES však bez zabudovania hlbokých znalostí o systéme do algoritmu nie je možné dosiahnut' výraznejšie výsledky. 1

The aim of the thesis was to investigate the usage of PSO algorithm in the area of cryptanalysis. We applied PSO to the problem of simple substitution and to DES attack. By a modified version of PSO algorithm we achieved better or comparable results as by the usage of other biologically motivated algorithms. We suggested a method how to use PSO to attack DES and we were able to break it with the knowledge of only 20 plain texts and corresponding cipher texts. We have analyzed the reasons of failure to break more than a 4 rounds of DES and provided explanation for it. At the end we described the basic principles of differential cryptanalysis for DES and presented a specific mo- dification of PSO for searching optimal differential characteristics for DES. For simple ciphers, PSO is working efficiently but for sophisticated ciphers like DES, without in- corporating deep internal knowledge about the process into the algorithm, we could not expect significant outcomes. 1