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针对AES密钥扩展的电压故障注入攻击

计算机工程 2019年第9期45卷 112-118页

作者：段晓毅田丽娜张磊王建新李秀滢张恺健北京电子科技学院电子信息工程系

针对高级加密标准(AES)算法,提出一种简单高效的故障注入攻击方法。通过瞬时降低密码芯片供电电压产生低压毛刺,使芯片在密钥扩展函数中进行密钥赋值时跳过赋值循环语句,造成密钥赋值错误,从而缩短参与运算密钥的未知字节长度。结合注... 详细信息

针对高级加密标准(AES)算法,提出一种简单高效的故障注入攻击方法。通过瞬时降低密码芯片供电电压产生低压毛刺,使芯片在密钥扩展函数中进行密钥赋值时跳过赋值循环语句,造成密钥赋值错误,从而缩短参与运算密钥的未知字节长度。结合注入故障后输出的错误密文,可通过穷举猜测的方式恢复初始密钥未知字节。攻击测试结果表明,通过该方法执行一次有效故障注入攻击能得到4字节长度初始密钥,即对于128位AES算法,攻击者仅需猜测 4×2 32 次就能到初始密钥。

关键词：故障注入电压密钥扩展循环语句密文

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量子噪声随机流密码中密钥扩展模块的研究

量子电子学报 2020年第2期37卷 196-201页

作者：史海勤蒲涛郑吉林谭业腾陈毓锴陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007

密钥扩展是量子噪声随机流密码(QNRC)高效利用量子密钥分发(QKD)密钥的手段,通常使用经典加密方法来进行密钥扩展。高级加密标准(AES)和Hash算法因其破译难度大,在QNRC实验中常用作密钥扩展。根据分组加密的工作模式,合理设计了计数器(C... 详细信息

密钥扩展是量子噪声随机流密码(QNRC)高效利用量子密钥分发(QKD)密钥的手段,通常使用经典加密方法来进行密钥扩展。高级加密标准(AES)和Hash算法因其破译难度大,在QNRC实验中常用作密钥扩展。根据分组加密的工作模式,合理设计了计数器(CTR)模式和密码分组链接(CBC)模式下的Hash扩展方案。并且对不同扩展方案下产生的运行密钥流进行了NIST随机性检测,测试结果表明CTR和CBC模式下的AES和Hash扩展都能通过随机性检测。尤其是CTR模式下的Hash扩展,输入长度可以灵活控制,能较好地适应现代高速光网络的不同需求。

关键词：量子信息密钥扩展量子噪声随机流密码 Hash算法计数器模式密码分组链接模式

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DES加密算法的密钥扩展

科技通报 2011年第2期27卷 263-267页

作者：周建钦何凌云杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 安徽工业大学计算机学院安徽马鞍山243002

介绍了DES加密算法及其安全性,指出目前存在的几种主要的攻击方法。提出了一种利用密钥生成非线性的置换表的方法,大大增加了密钥长度。在不改变原有算法主体结构的基础上,增强了算法的安全性尤其是抗穷密钥搜索攻击和抗差分密码分析能力。

关键词： DES 置换表密钥扩展密码分析

一种基于二维离散忆阻超混沌映射的增强型密钥扩展算法

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小型微型计算机系统 2024年第10期45卷 2537-2543页

作者：林哲刘红军济南大学数学科学学院济南250022

密钥扩展在对称分组密码中起着重要的作用,但AES和SM4等串行密钥扩展算法是可逆且串行的,所生成的轮密钥之间缺少独立性.本文通过设计一个增强型密钥扩展算法生成期望数量的轮密钥,且满足不可逆性、并行性以及轮密钥之间的独立性.首先,... 详细信息

密钥扩展在对称分组密码中起着重要的作用,但AES和SM4等串行密钥扩展算法是可逆且串行的,所生成的轮密钥之间缺少独立性.本文通过设计一个增强型密钥扩展算法生成期望数量的轮密钥,且满足不可逆性、并行性以及轮密钥之间的独立性.首先,通过在2维离散超混沌映射(2D-DCM)中添加一个忆阻器,构造一个基于忆阻器的2维离散超混沌映射(2D-MDCM),该映射的状态点在相空间中具有遍历性,在足够大的参数范围内具有良好的随机性.基于2D-MDCM设计一个强S盒,该S盒没有不动点、反不动点以及短周期环.利用混沌迭代的不可逆性以及S盒,设计一种不可逆的密钥扩展算法,该算法可以并行生成指定轮数且灵活长度的轮密钥,每轮轮密钥都可以由初始密钥独立生成.实验和分析结果表明,改进后的密钥扩展算法大大提高了初始密钥的安全性.

关键词：忆阻混沌映射 S盒密钥扩展不可逆性并行性独立性

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AES密钥扩展新方法

微电子学与计算机 2012年第1期29卷 102-104,108页

作者：杨小东王毅哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055

在分析原有的AES算法密钥生成改进方法所存在的不足的基础上,根据单向性思想提出了几种新的AES密钥扩展算法,从加密强度和运行速度两方面对原有方法进行了改善.通过分析以及实验数据表明,该方法既保证了密钥扩展算法的安全性,又提高了... 详细信息

在分析原有的AES算法密钥生成改进方法所存在的不足的基础上,根据单向性思想提出了几种新的AES密钥扩展算法,从加密强度和运行速度两方面对原有方法进行了改善.通过分析以及实验数据表明,该方法既保证了密钥扩展算法的安全性,又提高了其运行的效率.

关键词：密钥扩展单向性 AES算法随机函数

SM4算法优化及其密钥扩展算法的设计与实现

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SM4算法优化及其密钥扩展算法的设计与实现

作者：窦玉超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着物联网和星际通信的快速发展,在资源有限的硬件平台完成数据的安全传输变得至关重要。为了保障数据通信的安全,自21世纪以来,我国开发了多种拥有自主知识产权的密码算法。其中,SM4算法是国家密码管理局发布的一种分组对称加密算法,... 详细信息

随着物联网和星际通信的快速发展,在资源有限的硬件平台完成数据的安全传输变得至关重要。为了保障数据通信的安全,自21世纪以来,我国开发了多种拥有自主知识产权的密码算法。其中,SM4算法是国家密码管理局发布的一种分组对称加密算法,被确定为我国的分组密码标准。SM4算法包括加解密模块和密钥扩展模块,两个模块处理方式相同,都是基于32轮的Feistel结构。SM4算法基于循环迭代结构,当处理多组数据时,数据的处理速度和数据吞吐量受限;密钥扩展模块中参与异或运算的参数为固定算法取模所得,即参数是固定的,因此容易被破解。针对以上问题,本文基于FPGA优化了SM4算法的循环迭代结构并利用混沌算法将密钥扩展模块进行了优化设计。首先,针对SM4算法的基本循环迭代结构在加密多组数据时数据吞吐量不高的问题,利用外部流水线的方式对其进行优化。将32个轮函数模块以插入寄存器的方式串联,设计32级流水线结构,当用该流水线结构加密多组数据时,数据吞吐量和处理速度得到显著提高,是基本迭代结构的23倍左右。其次,针对密钥扩展算法中异或部分用32个固定参数从而带来的该部分相对容易破解的问题,利用轻量级混沌算法对其进行优化,用混沌算法产生的伪随机序列作为密钥扩展算法中用到的参数,并将SM4算法的初始密钥的一部分作为混沌算法的初始值,使得参数的生成与初始密钥息息相关,随着密钥的变化而变化,从而提高了算法的安全性。选用的三种混沌算法分别是Logistic混沌算法,Henon混沌算法和Lorenz混沌算法,使三种混沌算法分别与密钥扩展算法进行混合,实现混合算法的数据加解密并对其进行性能分析与对比,证明了混沌算法对SM4算法起到了优化效果。为了进一步节约逻辑资源的消耗和提高混合算法的安全性,通过对比S M4-Logistic、SM4-Henon和SM4-Lorenz混合加解密的差异性,确定混合算法的主体加密模块,设计实现三种混沌算法对SM4算法优化的可重构系统。利用状态机实现三种混沌算法的使能选择,验证了可重构系统的数据的加解密功能的正确性,提高了算法的安全性和灵活性,并节约了逻辑资源的消耗。

关键词：混沌算法 SM4算法密钥扩展 FPGA

同方学位论文库评论

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对Rijndael算法中密钥扩展的优化

电子设计工程 2012年第10期20卷 49-51页

作者：王根义陕西职业技术学院陕西西安710100

为了推进Rijndael数据加密工程中密钥扩展工作,文中用GF(28)域知识和C#知识,设计了具体实现密钥扩展的代码,是实现密钥扩展的新方法,并经过上机实验证明可行,还具有稳定可靠、高效率和高速度的特点。

关键词： Rijndael 密钥扩展 GF(28)域循环常数 Nk

AES算法中密钥扩展和列混合单元的可重构设计

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北京信息科技大学学报（自然科学版） 2012年第4期27卷 51-55页

作者：高娜娜宋丽华北京信息科技大学信息管理学院北京100192 北方工业大学信息工程学院北京100144

通过分析高级加密标准(AES)列混合运算和密钥扩展的可重构性,对列混合单元和密钥扩展进行了可重构设计,并在此基础上高速实现了128、192、256bit三种密钥长度的AES算法,仿真结果表明这种可重构设计方法降低了AES硬件规模和复杂度。

关键词：可重构高级加密标准列混合密钥扩展

Camellia访问驱动Cache计时攻击研究

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计算机学报 2010年第7期33卷 1153-1164页

作者：赵新杰王韬郑媛媛军械工程学院计算机工程系石家庄050003

Camellia是NESSIE计划中128位分组密码的最终获胜者.现有的针对Camellia的Cache计时攻击大多基于时序驱动模型,需百万计的样本在几十分钟内完成.文中研究表明,由于频繁的查找表操作,Camellia对访问驱动Cache计时攻击也是脆弱的,攻击所... 详细信息

Camellia是NESSIE计划中128位分组密码的最终获胜者.现有的针对Camellia的Cache计时攻击大多基于时序驱动模型,需百万计的样本在几十分钟内完成.文中研究表明,由于频繁的查找表操作,Camellia对访问驱动Cache计时攻击也是脆弱的,攻击所需样本量比时序驱动要小.首先,基于访问驱动方式,给出了一种通用的针对对称密码S盒的分析模型,指出Camellia加密过程中的轮函数易泄露初始密钥和轮密钥的异或结果值,密钥扩展中的左移函数使得Camellia安全性大大降低.然后,给出了多例针对Camellia-128/192/256的访问驱动Cache计时攻击,实验结果表明:500和900个随机明文样本可恢复Camellia-128、Camellia-192/256密钥,文中的攻击可被扩展到针对已知密文条件下的解密过程或远程环境中进行实施,3000个随机明文可在局域网和校园网环境下恢复Camellia-128/192/256密钥.最后,分析了Camellia易遭受Cache计时攻击的原因,并为密码设计者提出了防御该攻击的一些有效措施.

关键词： Camellia-128/192/256 分组密码访问驱动 Cache计时攻击旁路攻击远程攻击 F函数查找S盒左移函数密钥扩展已知密文