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计算机学报 2023年第2期46卷 353-370页

作者：李玮朱晓铭谷大武李嘉耀蔡天培东华大学计算机科学与技术学院上海201620 上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 上海市可扩展计算与系统重点实验室上海200240 上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室上海200240

PRESENT算法是于2007年在国际密码硬件与嵌入式系统会议提出的一种轻量级分组密码,2012年成为国际轻量级算法标准ISO/IEC-29192-2,适用于物联网中射频识别标签、网络传感器、智能卡等设备的数据保护.本文结合PRESENT密码的设计结构和实... 详细信息

PRESENT算法是于2007年在国际密码硬件与嵌入式系统会议提出的一种轻量级分组密码,2012年成为国际轻量级算法标准ISO/IEC-29192-2,适用于物联网中射频识别标签、网络传感器、智能卡等设备的数据保护.本文结合PRESENT密码的设计结构和实现特点,基于统计分析和中间相遇分析策略,提出了一种中间相遇统计故障分析方法,设计了皮尔逊相关系数-汉明重量、库尔贝克莱布勒散度-汉明重量区分器和杰卡德相似系数-汉明重量-极大似然估计等区分器,可以分别破译PRESENT密码全部版本的80比特和128比特原始密钥.该方法攻击轮数更深,故障数和耗时更少,有效地扩展了攻击范围,提升了攻击能力.结果表明,中间相遇统计故障分析对PRESENT密码构成了严重威胁.该研究为轻量级密码的实现安全研究提供了有价值的参考.

关键词：轻量级密码 PRESENT 故障分析中间相遇分析密码分析

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分组密码Rijndael、Kiasu-BC和Joltik-BC安全性分析

分组密码Rijndael、Kiasu-BC和Joltik-BC安全性分析

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作者：施一帆上海理工大学

学位级别：硕士

随着信息科学技术的发展,网络支付系统、云计算、物联网技术的成熟,人们对于隐私保护及信息安全的问题也越来越重视。分组密码由于其软硬件实现效率高、易于标准化等特点被广泛地应用到这些领域来保护信息的安全。可调分组密码是一种带... 详细信息

随着信息科学技术的发展,网络支付系统、云计算、物联网技术的成熟,人们对于隐私保护及信息安全的问题也越来越重视。分组密码由于其软硬件实现效率高、易于标准化等特点被广泛地应用到这些领域来保护信息的安全。可调分组密码是一种带有额外输入调柄值(tweak)的分组密码,通过调柄值提高了算法的灵活性,在加密协议、认证加密和磁盘加密等领域运用广泛。此外,随着量子计算机的发展,一些密钥规模小的分组密码安全性将受到前所未有的威胁,而密钥规模大的分组密码可以有效地抵抗量子攻击。综上,对可调分组密码和密钥规模大的分组密码的安全性的研究已经成为近年来的研究热点。AES是美国国家标准技术研究院推选的分组密码国际加密标准,它是分组密码Rijndael的一种特殊规模,记Rijndael的各种规模为Rijndael-b-k,其中b和k分别是分组和密钥长度,目前对于Rijndael密钥规模大的版本的安全性研究比较少,但是在后量子时代大规模的分组密码可以提供更高的安全性;Kiasu-BC和Joltik-BC是基于AES使用tweakey框架的可调整分组密码,Kiasu-BC的分组和密钥长度都是128比特,调柄值是64比特;Joltik-BC-128是一种分组长度为64比特,密钥长度和调柄值总和为128比特的轻量级可调分组密码。本文使用不可能差分和中间相遇分析,结合预计算表、多条不可能差分路径和差分枚举技术对Rijndael、Kiasu-BC和Joltik-BC-128进行了分析,得到了一些好的分析结果,具体内容如下:第一,利用预计算表和提早剔除等技巧,改进了10轮Rijndael-224/256-256和9轮Rijndael-224-224的不可能差分分析。首先,对于10轮Rijndael-256-256,需要2个选择明文、2次加密和2块,相比目前最好的结果,时间和空间复杂度分别降低了2和2倍。其次,改进了两种9轮Rijndael-224-224的分析结果,第一种需要2个选择明文、2次加密和2块,与之前最优分析结果相比,时间和空间复杂度分别降低了2和2倍;第二种需要2个选择明文、2次加密和2块,与之前最优分析结果相比,时间和空间复杂度分别降低了2和2倍。此外,提出10轮Rijndael-224-256的不可能差分分析,该分析需要2个选择明文、2次加密和2块;第二,利用差分枚举技巧改进了8轮Kiasu-BC的中间相遇分析。首先在离线阶段建立了一个新的5轮的区分器,基于此进行8轮Kiasu-BC的中间相遇分析,该分析需要2个明文-调柄值组合、2次加密和2块。与已知最好结果,在数据和时间复杂度上分别降低了2和2倍。第三,改进了9/10轮Joltik-BC-128的中间相遇分析。对于9轮Joltik-BC-128,需要2个明文-调柄值组合、2次加密和2块。与已知最好的结果,在时间和数据复杂度上分别降低了2和2倍;对于10轮Joltik-BC-128,需要2个明文-调柄值组合、2次加密和2块。与已知最好的结果,在数据、时间和空间复杂度上分别降低了2、2和2倍。

关键词：分组密码可调分组密码 Rijndael Kiasu-BC Joltik-BC 不可能差分分析中间相遇分析

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分组密码AES分析方法研究

分组密码AES分析方法研究

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作者：王哲山东师范大学

学位级别：硕士

信息系统安全的紧迫性和网络通信安全的重要性使人们越来越对分组密码的相关理论感兴趣，分组密码的设计与分析也一直是密码学中的热点课题。分组密码作为现代密码学中的一个重要研究分支，其诞生和发展有着广泛的实用背景和重要的理论... 详细信息

信息系统安全的紧迫性和网络通信安全的重要性使人们越来越对分组密码的相关理论感兴趣，分组密码的设计与分析也一直是密码学中的热点课题。分组密码作为现代密码学中的一个重要研究分支，其诞生和发展有着广泛的实用背景和重要的理论价值。美国国家标准和技术研究所在经过一系列的评测后，从众多的分组密码中选中Rijndael算法，在2001年11月26日对外公布该算法作为AES算法[1,2,3,4]。AES算法作为美国数据加密标准算法，代表了国际密码界在分组密码设计与攻击领域的最高水平。因此对它的安全性分析是一个具有挑战性的课题，具有重大的密码学意义。围绕着AES算法的安全性分析，本文主要取得了以下研究成果： 1、利用中间相遇攻击方法成功实现了对AES算法的前身Square算法[3]的研究。建立一个四轮分析器，分析出字节之间的组合关系，利用中间相遇攻击的思想，加密五轮，解密一轮后得到的函数值与事先准备的函数集合里的函数值进行比较，进而验证猜测的密钥正确与否;2、在倒数第四轮输入处植入故障，攻击了完整轮数的AES-128。在第七轮的输入诱导一个有故障差分的字节，进行四轮的运算得到错误密文值，通过正确密文与错误密文的差分值与字节之间的比例关系组成四个等式组，根据四个等式的比例关系猜测相关密钥，理论上需要使用两对明密文对就可以恢复正确的密钥。

关键词：分组密码 Square算法 AES算法中间相遇分析差分故障分析

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