Research Article

MILP/MIQCP-Based Fully Automatic Method of Searching for Differential-Linear Distinguishers for SIMON-Like Ciphers

Table 11

Twenty-six-round DL distinguisher for SIMON96 with theoretical correlation and experimental correlation , where the theoretical probability of the differential part, the theoretical correlation of the DL part, and the theoretical correlation of the linear part are , and , respectively.

Differential part (optimal differential trail)

0000000010000000100000000000000000000000000000000
000001000100000001000000000000000000000000000000

11000000000100010001000000000000000000000000000000
000000000001000000000000000000000000000000000000

DL part

−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.01.0−1.0−1.0−1.01.0−1.0−1.0
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0

12−1.0−0.0−1.0−1.0−1.0−0.0−1.01.0
−0.0−0.0−1.0−1.0−0.0−1.0−1.01.0
−0.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.01.0−1.0−1.0−1.01.0−1.0−1.0
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0

13−0.25−0.5−1.0−0.0−0.251.0−0.0−0.0
−0.251.0−0.0−0.5−1.0−1.0−0.0−0.5
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.5−1.0−1.0−1.0−0.5−1.0−0.0
−1.0−0.0−1.0−1.0−1.0−0.0−1.01.0
−0.0−0.0−1.0−1.0−0.0−1.0−1.01.0
−0.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0

14−0.4688−0.0−0.06250.4688−0.0−0.0−0.0625−0.4688
−0.0−0.0−0.75−1.0−0.0−0.25−0.75−1.0
−0.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.75−1.0−1.0−1.0−0.75−1.0−0.25
−0.4688−0.75−1.0−0.25−0.4688−0.0−0.0625−0.1563
−0.25−0.5−1.0−0.0−0.251.0−0.0−0.0
−0.251.0−0.0−0.5−1.0−1.0−0.0−0.5
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.5−1.0−1.0−1.0−0.5−1.0−0.0

15−0.00390.0623−0.0−0.0−0.00390.1556−0.0−0.0
−0.04680.875−0.0−0.0625−0.4688−0.875−0.0−0.25
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.875−1.0−1.0−1.0−0.875−1.0−0.4688
−0.6426−0.875−1.0−0.4688−0.6426−0.125−0.1556−0.3184
−0.6426−0.0625−0.1556−0.0−0.0156−0.0208−0.1440−0.0
−0.4688−0.0−0.06250.4688−0.0−0.0−0.0625−0.4688
−0.0−0.0−0.75−1.0−0.0−0.25−0.75−1.0
−0.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.75−1.0−1.0−1.0−0.75−1.0−0.25
−0.4688−0.75−1.0−0.25−0.4688−0.0−0.0625−0.1563

16−0.0−0.0−0.00006−0.0195−0.0−0.0−0.00070.1342
−0.0−0.0−0.1868−0.6426−0.0−0.0313−0.46881.0
−0.0−0.9375−1.0−1.0−1.0−0.9375−1.0−0.6426
−0.77−0.9375−1.0−0.6426−0.77−0.2637−0.2727−0.4737
−0.77−0.1868−0.2727−0.0513−0.0445−0.0704−0.2423−0.0064
−0.0195−0.0−0.0039−0.0013−0.0173−0.0−0.000060.0024
−0.00390.0623−0.0−0.0−0.00390.1556−0.0−0.0
−0.04690.875−0.0−0.0625−0.4688−0.875−0.0−0.25
−1.01.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0−1.0
−1.0−0.875−1.0−1.0−1.0−0.875−1.0−0.4688
−0.6426−0.875−1.0−0.4688−0.6426−0.125−0.1556−0.3184
−0.6426−0.0625−0.1556−0.0−0.0156−0.0208−0.1440−0.0

170.0003−0.0−0.0−0.0054−0.0−0.0
−0.00220.3232−0.0−0.00098−0.11330.6225−0.0−0.0962
−0.85730.9688−1.0−0.77−0.8573−0.4060−0.4024−0.6114
−0.8573−0.3336−0.4024−0.1227−0.09−0.1412−0.3524−0.039
−0.0530−0.0143−0.0117−0.0086−0.0424−0.0002−0.0008−0.0
−0.0006−0.00002−0.0007−0.00.00001−0.0−0.0
−0.0−0.0−0.00006−0.0195−0.0−0.0−0.00070.1342
−0.0−0.0−0.1868−0.6426−0.0−0.0313−0.46881.0
−0.0−0.9375−1.0−1.0−1.0−0.9375−1.0−0.6426
−0.77−0.9375−1.0−0.6426−0.77−0.2637−0.2727−0.4737
−0.77−0.1868−0.2727−0.0513−0.0445−0.0704−0.2423−0.0064
−0.0195−0.0−0.0039−0.0013−0.0173−0.0−0.000060.0024

Linear Part

000000000000000010001000100000000000000000000000
000000000000000000000010000000000000000000000000

18000000000000000000000010000000000000000000000000
000000000000000010001000000000000000000000000000

19000000000000000010001000000000000000000000000000
000000000000000000100000000000000000000000000000

20000000000000000000100000000000000000000000000000
000000000000000010000000000000000000000000000000

21000000000000000010000000000000000000000000000000
000000000000000000000000000000000000000000000000

22000000000000000000000000000000000000000000000000
000000000000000010000000000000000000000000000000

23000000000000000010000000000000000000000000000000
000000000000000000100000000000000000000000000000

24000000000000000000100000000000000000000000000000
000000000000000010001000000000000000000000000000

25000000000000000010001000000000000000000000000000
000000000000000000000010000000000000000000000000

26000000000000000000000010000000000000000000000000
000000000000000010001000100000000000000000000000

Note: The experimental correlation of the first 11 rounds is under sample sizes and 100 random keys, the experimental correlation of the 6 rounds at the DL part is under sample sizes and 100 random keys, the experimental correlation of the 9 rounds at the bottom is under sample sizes and 100 random keys. According to piling-up lemma, the experimental correlation is .