Institute seminar:

Streszczenie (autorskie):

Większość komunikacji internetowej jest bardzo nadmiarowa i jednocześnie wymagany jest odpowiedni stopień bezpieczeństwa podczas transmisji. Aby zaoszczędzić na przepustowości komunikacji i zapewnić pożądany poziom bezpieczeństwa, strumień danych jest najpierw kompresowany w celu usunięcia nadmiarowych bitów, a następnie szyfrowany z użyciem uwierzytelnionego szyfrowania. To rozwiązanie jest bardzo elastyczne i działa dobrze dla dowolnej pary algorytmów (kompresji i szyfrowania). Jego wadą jest jednak fakt, że oba algorytmy są projektowane niezależnie. Można oczekiwać, że zaprojektowanie pojedynczego algorytmu kompresującego i szyfrującego (zwanego compcrypt) powinno przynieść korzyści pod względem zarówno wydajności jak i stopnia bezpieczeństwa.
Seminarium przedstawia wyniki osiągnięte podczas projektowania algorytmów łącznej kompresji i szyfrowania z użyciem algorytmu kompresji ANS. Najpierw wprowadzimy kompresję ANS i omówimy jej własności. Pokażemy również, że ANS z ukrytą tablicą kodowania (i dekodowania) można "złamać" za pomocą ataków statystycznych. Następnie badamy zachowanie algorytmu ANS w przypadku, gdy jego stany są wybierane losowo. Po tej wstępnej fazie przedstawiamy nasz algorytm compcrypt, który jest zbudowany w oparciu o ANS z losowymi skokami stanów i z szyfrowaniem z użyciem gąbki MonkeyDuplex. Podajemy również formalne dowody stopnia bezpieczeństwa (poufności i integralności/uwierzytelnienia) oparte na grach kryptograficznych. Nasz algorytm compcrypt został zaimplementowany. Nasza implementacja pozwala na przetwarzanie danych z szybkością 178 MB/s, która jest porównywalna do szybkości ANS-a z losowymi skokami stanów (182 MB/s). Ceną za to jest mała strata jakości kompresji.
Prezentacja jest oparta na pracy dostępnej w ramach Open Access: Camtepe S., et al. (2022): ANS-based compression and encryption with 128-bit security, International Journal of Information Security, Vol. 21, pp. 1051–1067.