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基于MILP的MGFN全轮差分分析及改进

计算机应用研究 2024年第3期41卷 911-915,922页

作者：李艳俊毕鑫杰项勇林怡平中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

研究了轻量级分组密码MGFN算法的抗差分分析能力并提出了改进方法。首先,基于MILP工具对MGFN算法建模,搜索迭代差分并构造了全轮差分路径,整体差分概率为2-40,远远大于随机置换的差分概率。然后,给出S盒的差分分支数概念并将其作为衡量... 详细信息

研究了轻量级分组密码MGFN算法的抗差分分析能力并提出了改进方法。首先,基于MILP工具对MGFN算法建模,搜索迭代差分并构造了全轮差分路径,整体差分概率为2-40,远远大于随机置换的差分概率。然后,给出S盒的差分分支数概念并将其作为衡量差分安全性的指标,以新S盒替代原MGFN算法的S盒,并修改了密钥扩展算法,提出新的MGFN-P算法。最后,通过差分路径搜索和分析比较,说明了MGFN-P算法比原MGFN算法更安全、高效。

关键词： MGFN 轻量级分组密码 MILP 差分分析分支数

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量子计算模型下PFP算法的安全性分析

计算机应用 2024年第4期44卷 1166-1171页

作者：李艳俊景小宇谢惠琴项勇中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 河南省网络密码技术重点实验室郑州450012 北京电子科技学院北京100070

量子技术的快速发展和量子计算效率的不断提高,以及Shor算法和Grover算法的出现,给传统公钥密码和对称密码的安全性造成了较大威胁。因此,基于Feistel结构设计的分组密码PFP算法,首先将轮函数的线性变换P融入Feistel结构的周期函数构造... 详细信息

量子技术的快速发展和量子计算效率的不断提高,以及Shor算法和Grover算法的出现,给传统公钥密码和对称密码的安全性造成了较大威胁。因此,基于Feistel结构设计的分组密码PFP算法,首先将轮函数的线性变换P融入Feistel结构的周期函数构造,推导得到PFP算法的4个5轮周期函数,比选择明文攻击模型下典型Feistel结构的周期函数多2轮,并通过实验验证正确性;进一步地,以其中一个5轮周期函数作为区分器,结合量子Grover算法和Simon算法,通过分析PFP密钥编排算法的特点对9、10轮PFP进行了安全性评估,得到正确密钥比特需要的时间复杂度为2^(26)、2^(38.5),需要的量子资源为193、212个量子比特,可以恢复58、77比特密钥,优于已有不可能差分分析结果。

关键词： Simon算法 Grover算法 PFP算法周期函数量子密钥恢复

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动态密码组件对合MDS矩阵的设计与实现

微电子学与计算机 2024年第7期41卷 37-45页

作者：李艳俊王琦项勇谢惠琴中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院密码科学与技术系北京100070

随着密码的应用领域不断扩大,应用程度不断加深,应用认可度不断提升,密码算法的需求量越来越大,对不同领域使用的类似算法进行有效分割成为必须。对有限域GF(2^(m))上4阶矩阵进行了研究,重点对m=8的对合最大距离可分(Maximum Distance S... 详细信息

随着密码的应用领域不断扩大,应用程度不断加深,应用认可度不断提升,密码算法的需求量越来越大,对不同领域使用的类似算法进行有效分割成为必须。对有限域GF(2^(m))上4阶矩阵进行了研究,重点对m=8的对合最大距离可分(Maximum Distance Separable,MDS)矩阵进行了详细分析和设计。首先,给出了有限域GF(2^(8))上对合矩阵G′满足的形式和限制条件。然后,通过MDS矩阵判定条件给出了4阶对合MDS矩阵的性质以及参数取值范围。最后,计算得出对合MDS矩阵个数不小于258.9。该研究成果为基于软件实现的分组密码设计提供了大量安全高效的动态扩散组件,使其能够保证基于SP结构设计的分组密码在加解密相同的情形下不增加计算量,可作为不同领域密码算法分割的参数使用。

关键词：密码学分组密码对合MDS 分支数分割参数

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约减轮数分组密码LEA的差分分析

电子与信息学报 2023年第10期45卷 3737-3744页

作者：李艳俊李寅霜刘健王克中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院北京100070

LEA算法是面向软件的轻量级加密算法,在2019年成为ISO/IEC国际标准轻量级加密算法,具有快速加密、占用运算资源少等优点。该文基于多条输入输出差分相同的路径计算了差分概率,首次对LEA-128进行了13轮和14轮的密钥恢复攻击;采用提前抛... 详细信息

LEA算法是面向软件的轻量级加密算法,在2019年成为ISO/IEC国际标准轻量级加密算法,具有快速加密、占用运算资源少等优点。该文基于多条输入输出差分相同的路径计算了差分概率,首次对LEA-128进行了13轮和14轮的密钥恢复攻击;采用提前抛弃技术,分别在12轮和13轮差分特征后面添加了1轮,恢复了96 bit密钥;其中13轮的密钥恢复攻击数据复杂度为2^(98)个明文,时间复杂度为2^(86.7)次13轮LEA-128解密;14轮的密钥恢复攻击数据复杂度为2118个明文,时间复杂度为2^(110.6)次14轮LEA-128解密。

关键词：轻量级分组密码 ARX 差分分析密钥恢复攻击

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高效的强隐私保护和可转让的属性票据方案

通信学报 2022年第3期43卷 63-75页

作者：封化民史瑞袁峰李艳俊杨旸北京邮电大学网络空间安全学院北京100876 北京电子科技学院信息安全研究所北京100070 中国航天科工集团第二研究院706所北京100854 中国电子科技集团第十五研究所北京100846 福州大学数学与计算机科学学院福建福州350108

为了解决电子票据中面临的效率低、灵活性差和隐私保护不全面的问题,提出了高效的强隐私保护且可转让的属性票据方案。首先,结合属性证书和集合承诺构建了基于属性泄露的票据购买算法;其次,利用等价类上的结构保持签名和动态可延展签名... 详细信息

为了解决电子票据中面临的效率低、灵活性差和隐私保护不全面的问题,提出了高效的强隐私保护且可转让的属性票据方案。首先,结合属性证书和集合承诺构建了基于属性泄露的票据购买算法;其次,利用等价类上的结构保持签名和动态可延展签名降低了票据购买的计算复杂度,实现了常数复杂度的票据转让和票据验证;再次,为了杜绝恶意的验票方根据卖方身份猜测用户信息的可能,在票据验证中同时实现了用户和卖方的匿名性;最后,给出了方案的安全性定义,并将其安全性规约到普通密码学假设或已证明安全的密码学原语的安全性上。对比和实验结果表明了所提方案的灵活性和高效性。

关键词：属性票据隐私保护匿名证书结构保持签名

基于多项式基的Camellia算法S盒硬件优化

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电子与信息学报 2023年第3期45卷 921-928页

作者：李艳俊张伟国葛耀东王克中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院北京100070

该文提出一种基于不可约多项式的Camellia算法S盒的代数表达式,并给出了该表达式8种不同的同构形式。然后,结合Camellia算法S盒的特点,基于理论证明给出一种基于多项式基的S盒优化方案,此方法省去了表达式中的部分线性操作。相对于同一... 详细信息

该文提出一种基于不可约多项式的Camellia算法S盒的代数表达式,并给出了该表达式8种不同的同构形式。然后,结合Camellia算法S盒的特点,基于理论证明给出一种基于多项式基的S盒优化方案,此方法省去了表达式中的部分线性操作。相对于同一种限定门的方案,在中芯国际(SMIC)130 nm工艺库中,该文方案减少了9.12%的电路面积;在SMIC 65 nm工艺库中,该文方案减少了8.31%的电路面积。最后,根据Camellia算法S盒设计中的计算冗余,给出了2类完全等价的有限域的表述形式,此等价形式将对Camellia算法S盒的优化产生积极影响。

关键词：有限域多项式基正规基 Camellia算法 S盒

轻量级密码TWINE-128的量子密码分析

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密码学报 2022年第4期9卷 633-643页

作者：李艳俊易子晗汪振刘健中国电子科技集团公司第十五研究所信息产业信息安全测评中心北京100083 北京电子科技学院北京100070 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室桂林541004

在分组密码中,Type-II型GFS(generalized Feistel scheme,广义Feistel结构)是GFS的一种比较流行的版本,它的明文被划分为k(k>2)个子块,每2个子块进行一次Feistel变换,然后对k个子块执行拉线操作.本文对基于该结构的TWINE-128进行量子密... 详细信息

在分组密码中,Type-II型GFS(generalized Feistel scheme,广义Feistel结构)是GFS的一种比较流行的版本,它的明文被划分为k(k>2)个子块,每2个子块进行一次Feistel变换,然后对k个子块执行拉线操作.本文对基于该结构的TWINE-128进行量子密码分析,根据算法结构特点构造周期函数,在此基础上找到TWINE-128的7轮量子区分器,进一步地,对TWINE-128实施14轮量子密钥恢复攻击,相关时间复杂度为2^(54),密钥恢复所需量子比特数为243,优于量子穷搜攻击的结果.我们的研究有助于明确TWINE-128在量子模型下的资源占用和安全情况,不仅对类似结构密码算法提供前瞻性安全评估,还希望为后量子时代的密码算法设计提供新思路.

关键词：广义Feistel结构量子密码分析量子区分器

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改进的SMBA算法不可能差分分析

密码学报 2023年第6期10卷 1140-1150页

作者：李艳俊李寅霜汪振刘健中国电子科技集团公司第十五研究所北京100191 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室桂林541004 北京电子科技学院北京100070

SMBA是2019年全国密码算法设计竞赛胜出算法之一,软硬件实现效率高且具有较强的安全性.本文对该算法抗不可能差分分析的能力进行了新的鉴定,进行了6轮SMBA-128算法不可能差分区分器的推导和证明,比设计者给出的区分器多了1轮;基于其中1... 详细信息

SMBA是2019年全国密码算法设计竞赛胜出算法之一,软硬件实现效率高且具有较强的安全性.本文对该算法抗不可能差分分析的能力进行了新的鉴定,进行了6轮SMBA-128算法不可能差分区分器的推导和证明,比设计者给出的区分器多了1轮;基于其中1个区分器首次给出了9轮密钥恢复攻击,数据复杂度和时间复杂度分别为2^(104.2)和2^(121);基于找到的SMBA-256算法的8轮不可能差分区分器,进行了12轮密钥恢复攻击过程,数据复杂度和时间复杂度分别为2^(248.2)和2^(227.6).由此说明SMBA算法仍然具有足够的安全冗余.

关键词：分组密码 Feistel结构不可能差分区分器提前抛弃技术

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一种改进的(t,n)门限签名方案

北京理工大学学报 2004年第3期24卷 230-232页

作者：杨刚李艳俊北京理工大学理学院数学系北京100081

采用传统的借助信赖者的(t,n)门限方案的思想,结合EIGamal型签名方案和(t,n)门限签名方案,提出了一种对中心隐藏个人私钥,从而限制中心权限的更安全的门限签名方案,并与原方案进行了比较,新方案不仅可以防止第3方欺骗,而且具有个人签名... 详细信息

采用传统的借助信赖者的(t,n)门限方案的思想,结合EIGamal型签名方案和(t,n)门限签名方案,提出了一种对中心隐藏个人私钥,从而限制中心权限的更安全的门限签名方案,并与原方案进行了比较,新方案不仅可以防止第3方欺骗,而且具有个人签名和集体签名的双重功能.

关键词： EIGamal签名方案 (t,n)门限签名方案信赖中心