Advanced Encryption Standard

1
Advanced Encryption Standard

• Marries van de Hoef

2
Inhoud
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Werking
• Eigenschappen
• Gebruik
• Kraken
• Toekomst

3
Werking
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Symmetrisch
• Blokken van 128 bits
• Drie mogelijke sleutellengtes
• 128 bits
• 192 bits
• 256 bits

4
Werking
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Bits husselen
• Rondesleutel toevoegen
• Aantal rondes herhalen
• 10 rondes voor 128-bits sleutel
• Resultaat moet pseudo-random zijn

5
Bits husselen
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Bewerkingen per byte
• Lengte moet gelijk blijven
• Modulo 256 rekenen
• Problemen bij ontsleutelen
• Niet alle elementen hebben multiplicatieve
  inverse

6
Eindig lichaam
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Rekenen in een eindig lichaam
• Ook Galois field of finite field genoemd
• Stel getal voor als polynoom
• Met bits als coëfficiënten
• 10011 wordt 1x40x30x21x11x0
• Dus x4x1

7
Eindig lichaam
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Optellen en aftrekken
• met XOR operatie
• Vermenigvuldigen
• Vergelijkbaar met normaal polynomen
  vermenigvuldigen
• modulo irreducibel polynoom

8
Overzicht algoritme
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Elke ronde
• Substitutie
• Rijrotatie
• Kolomvermenigvuldiging
• Sleuteltoevoeging

9
Substitutie
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst
10
Rijrotatie
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst
11
Kolomvermenigvuldiging
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst
12
Sleuteltoevoeging
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst
13
Sleutelgeneratie
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Hangt af van de vorige rondesleutel

14
Overzicht algoritme
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Elke ronde
• Substitutie
• Rijrotatie
• Kolomvermenigvuldiging
• Sleuteltoevoeging
• Sleutelgeneratie

15
Eigenschappen
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Diffusie
• Elke uitvoerbit hangt van elke invoerbit af
• Door kolomvermenigvuldiging
• Confusie
• Elke uitvoerbit hangt van elke keybit af
• Door sleutelgeneratie

16
Eigenschappen
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Eenvoudig
• Minder fouten
• Goed te bewijzen
• Meer kraakpogingen
• Snelheid
• Eenvoudige berekeningen
• Zelfs geschikt voor chipkaarten

17
Gebruik in algoritme
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Data in blokken splitsen
• Blokken versleutelen

18
Gebruik in algoritme
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Data in blokken splitsen
• Voor versleuteling XORen met het vorige
  versleutelde blok.
• Eerste blok anders

19
Adoptie
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Overal terug te vinden
• WPA2
• IPSec
• WinZip
• BitLocker
• Intel/AMD processoren
• Winrar
• OpenSSL
• TrueCrypt
• XFire
• 7z
• etc

20
Brute-force Attack
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Sleutellengte van 128 bits
• 2128 mogelijkheden
• 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.45
  6 mogelijkheden
• 340 sextiljoen, 282 quintiljard, 366
  quintiljoen, 920 quadriljard, 938 quadriljoen,
  463 triljard, 463 triljoen, 374 biljard, 607
  biljoen, 431 miljard, 768 miljoen 211 duizend en
  456 mogelijkheden

21
Andere aanvallen
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Kan het ook sneller?
• Differentiële en lineaire cryptoanalyse
• Bewezen onmogelijk
• Integrale cryptoanalyse
• Alleen effectief tot 7 ronden
• Algebraïsche cryptoanalyse
• Oplossen is NP-moeilijk

22
Recente aanvallen
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Related subkey attack
• Op AES met 256 bits sleutel
• Kan in O(245) tijd 10 van de 14 ronden kraken
• Vorig jaar juli gepubliceerd
• Known-key distinguishing attack
• Op AES met 128 bits sleutel
• Kan in O(248) tijd 8 van de 10 ronden kraken
• In november gepubliceerd

23
Side-channel Attacks
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Specifieke implementatie aanvallen
• Hardware
• Beschermbaar tegen de simpelste vormen
• Onpraktisch
• Software
• WinZip metadata
• Zie presentatie Gerrit

24
Toekomst
Werking
Eigenschappen
Gebruik
Kraken
Toekomst

• Veel nieuwe soorten aanvallen ontstaan
• Mede dankzij AES
• Recente aanvallen op sleutelgeneratie
• Zeer onpraktisch
• Meer toepassingen in dagelijks leven
• Zijn side-channel attacks een risico?