In CRYPTO 2019, Gohr made a pioneering attempt, and successfully applied deep learning to the differential cryptanalysis against NSA block cipher Speck32/64, achieving higher accuracy than the pure differential distinguishers. By its very nature, mining effective features in data plays a crucial role in data-driven deep learning. In this paper, in addition to considering the integrity of the information from the training data of the ciphertext pair, domain knowledge about the structure of differential cryptanalysis is also considered into the training process of deep learning to improve the performance. Besides, based on the SAT/SMT solvers, we find other high probability compatible differential characteristics which effectively improve the performance compared with previous work. We build neural distinguishers (NDs) and related-key neural distinguishers (RKNDs) against Simon and Simeck. The ND and RKND for Simon32/64 reach 11-, 11-round with an accuracy of 59.55% and 97.90%, respectively. For Simon64/128, the ND achieve an accuracy of 60.32% in 13-round, while it is 95.49% for the RKND. For Simeck32/64, ND and RKND of 11-, 14-round are obtained, reaching an accuracy of 63.32% and 87.06%, respectively. And we build 17-round ND and 21-round RKND for Simeck64/128 with an accuracy of 64.24% and 62.96%, respectively. Currently, these are the longest (related-key) neural distinguishers with higher accuracy for Simon32/64, Simon64/128, Simeck32/64 and Simeck64/128.


翻译:在CRYPTO 2019, Gorhr 做了一个开创性尝试,并成功地将深度学习应用到针对NSA Club Insper Speck32/64的差分加密分析中,精确度高于纯粹的差分。数据中的采矿有效特征本质上在数据驱动的深层学习中发挥着关键作用。在本文中,除了考虑来自CiryPTO 2019培训数据的信息的完整性外,关于差分加密分析结构的域知识也被纳入深层次学习过程,以提高绩效。此外,根据SAT/SMT的解决方案,我们发现其他高概率兼容性差异性比纯粹的差异性比纯粹的差异性更高。我们针对Simon和Simeck建立神经识别器(NDs)和相关的神经识别器(RKND)。Sim32/64/64的DNA信息完整性达到11-,准确度分别为59.55%和97.90%。对于Sim64/ND,ND在13回合中实现了60.32%的准确度,而Sim-24的精确度则分别为95.49%和RK-RK。

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