Criptanálise aplicada ao DES: comparação e aplicação de métodos de GPU

O DES foi o esquema de criptografia simétrico utilizado como padrão internacional por mais de 20 anos subsequentes e é considerado como o precursor da pesquisa em criptografia e criptanálise por parte da comunidade acadêmica em geral, já que esta área sempre foi associada ao uso militar e muito restrita. Os dois métodos de criptanálise genéricos mais conhecidos e utilizados para ataques contra cifras de bloco são a Criptanálise Linear e a Criptanálise Diferencial. A Criptanálise Diferencial foi o primeiro ataque teórico a ser bem sucedido em quebrar o DES com tempo melhor do que força bruta, utilizando 247 pares de textos claros/cifrados, enquanto a Criptanálise Linear foi o primeiro ataque a quebrar de forma experimental o DES, utilizando 243 pares de textos claros/cifrados. Este trabalho apresenta a aplicação sobre o DES da Criptanálise Linear e da Criptanálise Diferencial, como eles funcionam e o quão efetivos são contra o criptossistema DES. Aqui é apresentada a primeira implementação em GPU da Criptanálise Linear no DES de 16 rodadas, bem como a utilização de GPUs para validar as estatísticas apresentadas no ataque teórico da Criptanálise Diferencial na prática, para que seja possível um futuro ataque experimental da Criptanálise Diferencial no DES completo.The DES was the symmetric-key cryptographic method used as international standard for more than 20 years in a row and is considered the “jump starter” of cryptography and cryptanalysis research across the academic community, since this field of research had always been associated with military use and very restricted. The two most known and used methods of generic cryptanalysis for attacking block ciphers are the Linear Cryptanalysis and Differential Cryptanalysis. The Differential Cryptanalysis was the first theoretical attack to be successful in breaking DES in a better time than brute force, utilizing 247 pairs of plaintexts/ciphertexts whilst Linear Cryptanalysis was the first attack to break DES in an experimental way, utilizing 243 pairs of plaintexts/ciphertexts. This paper presents the application of the Linear Cryptanalysis and Differential Cryptanalysis over DES, how they work and how effective they are against the DES cryptosystem. Here is presented the first GPU implementation of Linear Cryptanalysis of the 16 round DES, as well as the utilization of GPUs to validate the statistics presented in the theoretical attack of Differential Cryptanalysis in practice, so that it is possible to experimentally attack the full DES using Differential Cryptanalysis in the future