フェリックス

Phelix は、シングルパスのメッセージ認証コード(MAC) 機能を内蔵した高速ストリーム暗号であり、2004 年にeSTREAMコンテストに Doug Whiting、Bruce Schneier、Stefan Lucks 、Frédéric Muller によって提出された。この暗号では、2 ³²を法とする加算、排他的論理和、固定ビット数の回転の演算のみを使用する。Phelix は 256 ビットの鍵と 128 ビットのnonceを使用し、設計強度は 128 ビットであると主張している。暗号が誤って使用されると秘密鍵を復元できる可能性があるという懸念が生じている。

Phelix は 32 ビット プラットフォーム向けに最適化されています。著者らは、最新のx86ベースのプロセッサでは1 バイトあたり最大 8 サイクルを達成できると述べています。

論文「低リソースハードウェアの観点から見たストリーム暗号候補のレビュー」^[要出典]に掲載されている FPGA ハードウェア パフォーマンスの数値は次のとおりです。

Phelix は、2003 年にNiels Ferguson、Doug Whiting、Bruce Schneier、John Kelsey、Stefan Lucks、およびTadayoshi Kohnoによって公開された以前の暗号 Helix をわずかに修正した形式です。Phelixでは、内部状態に 128 ビットが追加されています。

2004年、フレデリック・ミュラーはHelixに対する2つの攻撃を発表しました。^[1]最初の攻撃は複雑度が2 ⁸⁸で、2 ¹²の適応型選択平文ワードを必要としますが、ノンスの再利用が必要です。ソウラデュティ・ポールとバート・プレニールは後に、加法微分方程式を解く最適アルゴリズムを使用することで、ミュラーの攻撃の適応型選択平文ワード数を最悪の場合で3分の1に（最良の場合で46.5分の1に）削減できることを示しました。その後の開発で、ソウラデュティ・ポールとバート・プレニールは、上記の攻撃は、データ複雑度が2 ^35.64 CPの適応型選択平文（ACP）ではなく選択平文（CP）でも実装できることを^示しました。

フェリックスの設計は主にミュラーの差分攻撃に影響を受けています。

Phelix は、 eSTREAMプロジェクトによってプロファイル 1 とプロファイル 2 の両方のフェーズ 2 フォーカス候補として選ばれました。Phelix の著者は、仕様でこの暗号を実験的な設計として分類しています。著者は、追加の暗号解析が行われるまで Phelix を使用しないようにアドバイスしています。Phelix がフェーズ 3 に進まなかった^主な理由は、以下で説明する Wu とPreneelのキー回復攻撃^[3]が、ナンスの再利用禁止に違反すると可能になるためです。

Phelixに関する最初の暗号解読論文は、2006年10月に発表された選択鍵識別攻撃でした。 ^[4] Doug Whitingはこの攻撃をレビューし、論文は巧妙であるものの、残念ながらこの攻撃はPhelix暗号の初期化に関する誤った仮定に依存していると指摘しました。この論文はその後、著者によって撤回されました。

Phelix に関する2 番目の暗号解析論文「Phelix に対する差分攻撃」が、2006 年 11 月 26 日に Hongjun Wu とBart Preneelによって発表されました。この論文は、Helix に対する差分攻撃と同じ攻撃の想定に基づいています。この論文では、暗号が誤って使用されると (ノンスが再利用される)、Phelix のキーは、約 2 ^{37 回}の演算、2 ^{34 個}の選択されたノンス、および 2 ^{38.2 個の}選択された平文ワードで復元できることが示されています。この攻撃の計算の複雑さは、Helix に対する攻撃の計算の複雑さよりもはるかに小さくなります。

差分攻撃の著者らは、平文の各単語が十分な混乱層と拡散層 (著者らがそう考える) を通過せずにキーストリームに影響を与えることを懸念しています。著者らは、これが Helix と Phelix の構造に内在する弱点であると主張しています。著者らは、Phelix は安全ではないと考えていると結論付けています。

• D. Whiting、B. Schneier、S. Lucks、F. Muller、Phelix: 単一の暗号プリミティブによる高速暗号化と認証 (ソース コードを含む)
• T. Good、W. Chelton、M. Benaissa: 低リソースハードウェアの観点から見たストリーム暗号候補のレビュー (PDF)
• Yaser Esmaeili Salehani、Hadi Ahmadi: Phelix に対する Chosen-key Distinguishing Attack、eSTREAM に提出 [2006-10-14 に撤回]
• Niels Ferguson、Doug Whiting、Bruce Schneier、John Kelsey、Stefan Lucks、Tadayoshi Kohno、「Helix: 単一の暗号プリミティブによる高速暗号化と認証」、Fast Software Encryption - FSE 2003、pp330–346。
• Frédéric Muller、「Helix Stream Cipher に対する差分攻撃」、FSE 2004、pp94-108。
• Souradyuti PaulおよびBart Preneel、「加法微分方程式のシステムの解法」、ACISP 2005。完全版
• Souradyuti PaulおよびBart Preneel、「バッチ クエリによる加算の微分方程式を解くための最適アルゴリズム」、Indocrypt 2005。完全版

• Phelix の eStream ページ
• 「Phelix に対する差分攻撃」Hongjun Wu と Bart Preneel 著
• 「ヘリックスストリーム暗号に対する差分攻撃」フレデリック・ミュラー著