Desain S-Box Fleksibel: Regenerasi Konstanta dan Koefisien Fungsi Linier Berbasis CSPRNG Chaos

Abstract

The substitution process in block ciphers usually uses static s-boxes, where the value of each s-box entry is always fixed and the functions are one-to-one. Visually, the dataset pattern in the input is also seen in the output. This will make it easier for cryptanalysts to look at patterns and can predict behavior based on the input. This study designs a flexible s-box where each entry contains a linear function, with constants and coefficients generated by CSPRNG chaos from the key input. The strength of a flexible s-box can be seen when changing key inputs (although 1 bit different) will produce different s-boxes. In addition, the same input dataset values will produce different outputs, so flexible sboxes are one-to-many. Statistical tests show that the average correlation is in a low category. Tests on the cipher block also fulfill the Shannon Principle. The principle of Iterated Cipher with n-round is filled with n > 5 and 46n random numbers. The Avalanche Effect test on the algorithm gives better results than Twofish even though it is still below the DES. Intisari-Proses substitusi dalam blok cipher biasanya menggunakan s-box statis, dengan nilai pada setiap entri s-box selalu tetap, dan secara fungsi bersifat satu-ke-satu. Secara visual, pola dataset pada masukan terlihat juga pada keluaran. Hal ini akan mempermudah cryptanalyst untuk melihat pola dan dapat memprediksi perilaku berdasarkan masukan. Makalah ini merancang s-box fleksibel yang setiap entrinya berisi fungsi linier, dengan konstanta dan koefisien yang dibangkitkan oleh CSPRNG chaos dari masukan kunci. Kekuatan dari s-box fleksibel terlihat ketika perubahan masukan kunci (walaupun berbeda 1 bit) akan menghasilkan s-box yang berbeda. Selain itu, masukan nilai dataset yang sama akan menghasilkan keluaran yang berbeda, sehingga s-box fleksibel bersifat satu-ke-banyak. Uji statistik menunjukkan bahwa korelasi secara rata-rata berada pada kategori rendah. Pengujian pada blok cipher juga memenuhi prinsip Shannon. Prinsip Iterated Cipher dengan n-putaran dipenuhi dengan n > 5 dan 46n bilangan acak. Uji Avalanche Effect pada algoritme memberi hasil yang lebih baik dari Twofish walaupun masih di bawah DES. Kata Kunci-S-box fleksibel, blok cipher, CSPRNG chaos, fungsi linier.

Chaos CSPRNG Design As a Key in Symmetric Cryptography Using Logarithmic Functions

“…Research [9] Implements the cubic function f (x) = 3(x 3 − x 2 − x) using xed-point iteration to generate several iterative functions that can be used as random number generators. Research [10] regenerates constants and coe cients of linear functions based on CSPRNG chaos, used as a Flexible S-box Design.…”