Ny forskning gir sikrere kryptografi

Moderne kryptografi bygger på matematiske funksjoner som beskytter informasjon mot angrep. Noen av disse funksjonene er spesielt interessante fordi de er optimale med hensyn til viktige sikkerhetsegenskaper. Å finne og klassifisere slike funksjoner er en sentral utfordring i kryptografisk forskning.

I sin doktorgradsavhandling har Enrico Piccione arbeidet med to fundamentale problemstillinger: (1) konstruksjon og klassifisering av optimale kryptografiske funksjoner over endelige kropper, og (2) utvikling av sikre maskinvareimplementasjoner av slike funksjoner gjennom en teknikk kalt Threshold Implementation (TI).

I den matematiske delen av forskningen har Piccione blant annet klassifisert og funnet nye såkalte planare funksjoner og undersøkt konstruksjoner av svært sikre funksjoner som Almost Perfect Nonlinear (APN)-funksjoner og 4-uniforme permutasjoner. Disse funksjonene er viktige byggeklosser i kryptosystemer og beskytter mot kraftige angrepsmetoder. Bidragene inkluderer både teoretiske klassifiseringer, beregningsverifikasjoner og oppdagelsen av nye funksjoner som ikke var kjent fra før.

Den andre delen av forskningen fokuserer på praktisk sikkerhet i maskinvare. Selv svært gode kryptografiske funksjoner kan være sårbare for såkalte sidekanalangrep, der angriperen utnytter informasjon som lekkes gjennom strømforbruk eller elektromagnetisk stråling. Threshold Implementation er en metode som beskytter mot slike angrep ved å dele den interne informasjonen i flere «andeler». Piccione har utviklet nye metoder som gjør det mulig å implementere slike beskyttelser mer effektivt, med færre andeler og mindre ressursbruk, samt presentert nye sikre implementasjoner av kjente S-bokser som brukes i standardalgoritmer som AES og PRESENT.

Denne kombinasjonen av teoretisk klassifisering og praktisk implementasjon bidrar til å styrke fremtidige kryptosystemer – både på det matematiske grunnplanet og i den fysiske utførelsen.

Personalia

Enrico Piccione er fra Padova i Italia, der han fullførte sin bachelorgrad ved Universitetet i Padova og mastergrad ved Universitetet i Trento. Han startet sin doktorgrad i 2021 ved Selmersenteret, Institutt for informatikk, Universitetet i Bergen, under veiledning av professor Lilya Budaghyan.