Abstract—Random numbers play a very important role in cryptography. More precisely, almost cryptographic primitives are ensured their security based on random values such as random key, nonces, salts... Therefore, the assessment of randomness according to statistical tests is really essential for measuring the security of cryptographic algorithms. In this paper, we focus on so far randomness tests based on runs in the literature. First, we have proved in detail that the expected number of gaps (or blocks) of length in a random sequence of length is . Secondly, we have evaluated correlation of some tests based on runs so far using Pearson coefficient method [5, 6] and Fail-Fail ratio one [7, 8]. Surprisingly, the Pearson coefficient method do not show any strong linear correlation of these runs-based tests but the Fail-Fail ratio do. Then, we have considered the sensitivity of these runs tests with some basic transformations. Finally, we have proposed some new runs tests based on the sensitivity results and applied evaluations to some random sources. Tóm tắt—Số ngẫu nhiên đóng một vai trò quan trọng trong mật mã. Cụ thể, độ an toàn của hầu hết các nguyên thủy mật mã đều được đảm bảo dựa trên các giá trị ngẫu nhiên như khóa, nonce, salt… Do đó, việc đánh giá tính ngẫu nhiên dựa trên các kiểm tra thống kê là thực sự cần thiết để đo độ an toàn cho các thuật toán mật mã. Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào các kiểm tra ngẫu nhiên dựa vào run trong các tài liệu. Đầu tiên, chúng tôi chứng minh chi tiết rằng kỳ vọng số các gap (khối) độ dài trong một chuỗi ngẫu nhiên độ dài là . Sau đó, chúng tôi đánh giá mối tương quan của một số kiểm tra dựa vào run bằng phương pháp hệ số Pearson [5, 6] và tỷ số Fail-Fail [7, 8]. Đáng ngạc nhiên là phương pháp hệ số Pearson không cho thấy bất kỳ mối tương quan tuyến tính mạnh nào của các kiểm tra dựa vào run, trong khi đó tỷ số Fail-Fail lại chỉ ra. Tiếp theo, chúng tôi xem xét độ nhạy của các kiểm tra run này với một số phép biến đổi cơ bản. Cuối cùng, chúng tôi đề xuất một số kiểm tra run mới dựa trên các kết quả độ nhạy và đánh giá áp dụng chúng cho một số nguồn ngẫu nhiên.
We show that S-boxes based on finite field inversion always possess complete linear redundancy. Next, we consider the influence of linear redundancy of S-boxes on the affine equivalence of component functions within XSL-like round functions in the general case. Then, we propose an effective practical approach to test this. Finally, some experimental results on the round functions within the Kuznyechik and AES are presented.
Abstract—We propose a new double-block-length compression function which is called Alpha-DBL. This scheme uses two parallel secure single block length schemes based on a block cipher with -bit key and -bit block size to compress a -bit string to a -bit one. We show that the Alpha-DBL scheme attains nearly optimal collision security and preimage security bounds (up to and queries for finding a collision and a preimage, respectively). More precisely, for , no adversary making less than queries can find a collision with probability greater than 1/2. To our knowledge, this collision security bound is nearly better than other such compression functions. In addition, we provide a preimage security analysis of Alpha-DBL that shows security bound of queries for . Using this scheme in the iterated hash function construction can preserve the collision resistance security and the preimage resistance security.Tóm tắt—Chúng tôi đề xuất một hàm nén độ dài khối kép mới được gọi là Alpha-DBL. Lược đồ này sử dụng hai lược đồ độ dài khối đơn an toàn song song dựa trên mã khối với khóa -bit và kích thước khối -bit để nén chuỗi -bit thành chuỗi -bit. Chúng tôi đã chứng minh rằng, lược đồ Alpha-DBL đạt được cận an toàn kháng va chạm và kháng tiền ảnh gần như tối ưu (tối đa và truy vấn tương ứng để tìm va chạm và tiền ảnh). Cụ thể với , một kẻ tấn công bất kỳ thực hiện ít hơn truy vấn chỉ có thể tìm thấy một va chạm với xác suất nhỏ hơn 1/2. Theo hiểu biết của chúng tôi, cận an toàn kháng va chạm này tốt hơn so với các hàm nén khác. Ngoài ra, chúng tôi đã đưa ra phân tích độ an toàn kháng tiền ảnh của Alpha-DBL cho thấy cận an toàn là 2 truy vấn cho . Sử dụng lược đồ này trong việc xây dựng hàm băm được lặp có thể bảo toàn độ an toàn kháng va chạm và an toàn kháng tiền ảnh.
Tóm tắt—Các kiểm tra liên quan đến so khớp mẫu chồng lấp đã được đề xuất trong NIST SP 800-22 [1], tuy nhiên các xác suất trong các kiểm tra này chỉ đúng cho các mẫu đặc biệt và cần được tính lại cho các mẫu khác. Trong [2], các tác giả đã đề xuất các tiêu chuẩn thống kê so khớp mẫu mới cho tất cả các mẫu 4 bit. Các kiểm tra mới này áp dụng cho chuỗi bất kỳ có độ dài tối thiểu là 5504 bit, trong khi theo NIST độ dài tối thiểu 106 bit. Trong bài báo này, chúng tôi đã cải tiến và đề xuất các kiểm tra so khớp mẫu 4 bit mới mà có thể áp dụng cho các chuỗi bất kỳ có độ dài nhỏ nhất chỉ là 3726 bit. Hơn nữa, chúng tôi đưa ra 3 kiểm tra thống kê so khớp mẫu 5 bit mới. Kết quả lý thuyết và thực hành cho thấy các đề xuất cải tiến của chúng tôi là rất hiệu quả trong việc đánh giá tính ngẫu nhiên cho các bộ tạo số giả ngẫu nhiên. Abstract—Randomness tests related to overlapping template matching have been proposed in NIST SP 800-22 [1], however the probabilities in these tests are only valid for specific samples and should be recalculated for other samples. In [2], the authors proposed new template matching tests for all 4-bit templates. The new tests can be applied to any sequence of minimum length of 5504 bits whereas the overlapping template matching test in the NIST test suite can only be applied to sequences of minimum length of 106 bits. In this paper, we have modified and proposed new 4-bit template matching tests that can be applied to any sequence of minimum length 3726 bits. Furthermore, we proposed three new 5-bit template matching tests. Our theoretical and practical results show that our new proposed tests are very efficient in psedorandom number generator testing.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.