Gröbner basis attack on Stark-friendly symmetric-key primitives: JARVIS, MiMC and GMiMCerf

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Uygulamalı Matematik Enstitüsü, Kriptografi Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: GİZEM KARA

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ali Doğanaksoy

Eş Danışman: Oğuz Yayla

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Son yıllarda güvenli çok partili hesaplama (MPC), tamamen homomorfik şifreleme (FHE) ve sıfır bilgi kanıtları (ZK) gibi gelişmiş kriptografik protokollerde kullanılmak üzere bir dizi aritmetizasyon odaklı şifreleme ortaya çıkmıştır. AES veya SHA2/SHA3 gibi standart blok şifreler ve özet fonksiyonlarının yazılım ve donanımda verimli olduğu ancak bu yeni alanda kullanım için uygun olmadığı kanıtlanmıştır bu nedenle, yeni türde kriptografik ilkeller önerilmektedir. Ancak, geleneksel olanların aksine bu tür aritmetizasyon odaklı blok şifreleri veya özet fonksiyonlarını tasarlamak ve analiz etmek için standart bir yaklaşım yoktur, dolayısıyla güvenlik analizlerinin dikkatlice yapılması gerekmektedir. 2018'de StarkWare, şeffaf ve kuantum sonrası güvenli kanıt sistemleri ZK-STARK'larda kullanılacak verimli ve güvenli bir özet fonksiyonu seçmek üzere halka açık bir STARK Dostu Özet (SFH) Mücadelesi başlatmıştır. JARVIS blok şifresi STARK uygulamaları için tasarlanmış ilk şifrelerden biridir, ancak yayınlanmasından kısa bir süre sonra şifrenin Gröbner baz saldırısına karşı savunmasız olduğu görülmüştür. Bu yüksek lisans tezi, yeni blok şifreler MiMC, GMiMCerf (SFH adayları) ve JARVİS varyantlarına karşı Gröbner baz saldırısını tanımlamayı hedeflemektedir. JARVİS benzeri şifrelere Gröbner baz saldırısının karmaşıklığı, azaltılmış tur sayılı MiMC'ye yönelik Gröbner baz saldırısının deneysel sonuçları ve GMiMCerf ye ait Gröbner bazda bulunan yapı sunulmaktadır.