Dit proefschrift ontwikkelt een aantoonbaar beveiligingsraamwerk voor hashfuncties met sleutel die zijn opgebouwd uit openbare functies, geïnspireerd door de compressielaag van Farfalle. Het introduceert het Key-Then-Hash (KTH)-raamwerk, waarin een geheime sleutel wordt gecombineerd met berichtblokken voordat een openbare primitieve zonder sleutel wordt toegepast. Twee varianten, Seriële en Parallelle KTH, worden geformaliseerd en geanalyseerd. Er worden strakke universaliteitsgrenzen afgeleid voor op permutaties gebaseerde constructies, waarbij wordt aangetoond dat de Parallel-variant een beveiliging bereikt die minstens even sterk is als, en vaak beter dan, die van de Serial-variant. Het raamwerk wordt vervolgens gegeneraliseerd van openbare permutaties naar niet-inverteerbare openbare functies, waardoor op rekenkunde gebaseerde universele hashing mogelijk wordt en het Multi-265-ontwerp wordt ondersteund. Het proefschrift bestudeert verder de KTH-beveiliging onder sterkere aanvalsmodellen. Het bewijst dat, vanwege offset-invariantie, existentiële vervalsing en gedeeltelijk sleutelherstel voor efficiënte aanvallers een gelijkwaardige beveiliging bieden, waardoor het conventionele onderscheid tussen zwakke en sterke sleutels in deze context komt te vervallen. Ten slotte introduceert het proefschrift Catch-aanvallen en Groep-aanvallen, generieke strategieën met meerdere query’s die een kwadratische toename van het voordeel voor de aanvaller kunnen bewerkstelligen en, onder bepaalde voorwaarden, de bewezen beveiligingsgrenzen kunnen bereiken.
Jonathan Fuchs is onderzoeker op het gebied van symmetrische cryptografie en promovendus aan de Radboud Universiteit, waar hij werkzaam is binnen het ESCADA-onderzoeksteam onder begeleiding van prof. Joan Daemen. Hij studeerde informatica via het Etgar-programma aan de Universiteit van Haifa en zette zijn studie later voort aan de Université libre de Bruxelles, waar hij in 2019 zijn masterdiploma behaalde. Tijdens zijn masterstudie specialiseerde hij zich in cryptografie en liep hij stage bij het Keccak-team bij STMicroelectronics. Zijn promotieonderzoek richt zich op de aantoonbare veiligheid van hashfuncties met sleutel die zijn opgebouwd uit openbare permutaties en openbare functies, met bijzondere nadruk op Key-Then-Hash-constructies, universele hashing, aanvallen op sleutelherstel en cryptanalyse met meerdere query’s. Zijn onderzoek heeft bijgedragen aan publicaties die zijn gepresenteerd op CRYPTO 2023 en AFRICACRYPT 2023, waaronder werk over op permutaties gebaseerde hashing met sleutel en universele hashing op basis van veldvermenigvuldiging en near-MDS-matrices. Daarnaast heeft hij artikelen geschreven over vervalsing, sleutelherstel en multi-query-aanvallen.