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sms4算法的多维零相关线性分析

密码学报 2015年第5期2卷 458-466页

作者：马猛赵亚群刘庆聪刘凤梅信息工程大学数学与先进计算国家重点实验室郑州450000031 信息保障技术重点实验室北京100072

sms4算法是中国无线标准中使用的分组加密算法,2012年被国家商用密码管理局确定为国家密码行业标准.作为中国官方公布的第一个商用密码算法,sms4算法的安全性分析是当前密码学界的研究热点之一.sms4算法是一种32轮的迭代非平衡Feistel... 详细信息

sms4算法是中国无线标准中使用的分组加密算法,2012年被国家商用密码管理局确定为国家密码行业标准.作为中国官方公布的第一个商用密码算法,sms4算法的安全性分析是当前密码学界的研究热点之一.sms4算法是一种32轮的迭代非平衡Feistel结构的分组密码算法,其加解密过程中使用的算法完全相同,唯一的不同点就是该算法的解密密钥是由它的加密密钥进行逆序变换后得到的,因此,sms4算法在32轮非线性迭代之后有一个反序变换.本文证明了sms4算法存在11轮零相关线性逼近,选取了其中一类特殊的零相关线性逼近,缩小了密钥猜测空间,分析了14轮sms4算法对多维零相关线性攻击技术的安全性.结果显示:该攻击的数据复杂度为2123.5个已知明密文,时间复杂度为2120.7次14轮sms4加密,存储复杂度为273个sms4分组.虽然14轮sms4算法对多维零相关线性攻击是不免疫的,但是其数据复杂度较其它攻击方法还很高,且14轮距离目前最高攻击轮数还有较大差距,因此sms4算法在抗多维零相关线性分析方面仍然有足够的安全边界.

关键词：分组密码 sms4算法多维零相关线性分析零相关线性逼近

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基于FPGA实现的sms4算法研究

仪器仪表学报 2011年第12期32卷 2845-2850页

作者：程海丁群杜辉黄春光黑龙江大学黑龙江省普通高等学校电子工程重点实验室哈尔滨150080

无线局域网产品使用的sms4密码算法是国内官方公布的第一个商用加密算法。针对用FPGA硬件实现的sms4分组密码算法电路,分别提出了sms4商用密码算法的2种实现方案,基于FPGA实现了该加解密算法,并通过仿真验证了算法的正确性。通过对2种... 详细信息

无线局域网产品使用的sms4密码算法是国内官方公布的第一个商用加密算法。针对用FPGA硬件实现的sms4分组密码算法电路,分别提出了sms4商用密码算法的2种实现方案,基于FPGA实现了该加解密算法,并通过仿真验证了算法的正确性。通过对2种实现方案比较,对运行速度和芯片逻辑资源进行了分析,可知由于采用内部流水线的实现方式,采用2级流水线方式生成Xi+4信号,相对全循环实现方法性能优越,具有较高的运行速度和较小的实现面积。

关键词： sms4算法全循环内部流水线轮密钥

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sms4算法S盒的密码学性质

计算机工程 2008年第5期34卷 158-160页

作者：刘佳韦宝典戴宪华中山大学电子与通信工程系

S盒是分组密码的重要组成部分,在很大程度上决定了分组密码的安全性。该文研究了中国分组密码标准sms4算法S盒的平衡性、差分性质、线性结构、非线性、Walsh谱等性质,通过与美国高级加密标准、欧洲分组加密标准Camellia的S盒作比较,说明... 详细信息

S盒是分组密码的重要组成部分,在很大程度上决定了分组密码的安全性。该文研究了中国分组密码标准sms4算法S盒的平衡性、差分性质、线性结构、非线性、Walsh谱等性质,通过与美国高级加密标准、欧洲分组加密标准Camellia的S盒作比较,说明了sms4算法S盒一些较好的安全特性。

关键词： sms4算法高级加密标准 S盒布尔函数

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用不可能差分法分析17轮sms4算法

西安电子科技大学学报 2008年第3期35卷 455-458页

作者：陈杰胡予濮张跃宇西安电子科技大学计算机网络与信息安全教育部重点实验室陕西西安710071

sms4是我国在2006年公布的第一个商用分组密码算法.通过分析sms4每一轮输入输出对的差分的变化,首次给出一个14轮sms4的不可能差分特性:如果输入的明文对的差分为(a,a,a,0),那么14轮之后的输出差分不可能为(a,a,a,0).利用该性质,在14轮... 详细信息

sms4是我国在2006年公布的第一个商用分组密码算法.通过分析sms4每一轮输入输出对的差分的变化,首次给出一个14轮sms4的不可能差分特性:如果输入的明文对的差分为(a,a,a,0),那么14轮之后的输出差分不可能为(a,a,a,0).利用该性质,在14轮不可能差分密码分析的基础上,前面加了两轮,后面加了一轮,提出了一种不可能差分密码分析17轮sms4的方法.该方法分析17轮sms4需要2103的选择明文,2124的17轮sms4加密以及289分组的记忆存储空间,猜测密钥的错误概率仅为2-88.7.

关键词：分组密码 sms4算法不可能差分分析

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sms4算法的白盒密码算法设计与实现

SMS4算法的白盒密码算法设计与实现

作者：尚培电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着密码攻击方式的发展,传统的黑盒密码攻击模型显得越来越脆弱。不同于传统的密码攻击模型,白盒攻击模型赋予了攻击者更多的能力,在白盒攻击环境下,攻击者对密码算法的运行拥有完全的控制权,并且能够观察及更改软件运行时的数... 详细信息

近年来,随着密码攻击方式的发展,传统的黑盒密码攻击模型显得越来越脆弱。不同于传统的密码攻击模型,白盒攻击模型赋予了攻击者更多的能力,在白盒攻击环境下,攻击者对密码算法的运行拥有完全的控制权,并且能够观察及更改软件运行时的数据。能够抵抗白盒攻击的密码算法称为白盒密码。设计白盒密码的目的是为了在白盒攻击环境中,对密钥信息进行隐藏,有效地防止攻击者在白盒攻击环境中获得密钥信息。因此,设计安全高效的白盒密码算法具有非常重要的意义。sms4算法是我国用于无线局域网产品的第一个分组密码算法,受到广泛应用。本文的研究目标是设计安全高效的白盒sms4密码算法,并且开发出白盒sms4算法应用软件。主要研究内容包括:(1)对白盒密码及其设计方法和安全性评估进行了系统学习和总结;分析了肖雅莹等人提出的白盒sms4算法的设计特点;分析林婷婷等对肖-白盒sms4算法的攻击方法以及其能够攻击成功的原因。(2)在肖-白盒sms4算法的基础上提出两种改进算法,并对改进算法进行效率分析和安全性分析。改进算法一将肖-白盒sms4算法中的四个查找表改为两个查找表,节省了查表次数,但增大了存储空间;从安全性方面来讲,改进算法一可以将攻击时间复杂度提高至少2倍。改进算法二简化了肖-白盒sms4算法中的参数i jP?、i4P??和i4P??,这样在计算保存参数的过程中会减小计算的复杂度,简化参数后的白盒多样性和白盒含混度仍能满足一定的安全性;另一方面增加了外部编码,完善了白盒sms4算法。(3)针对改进的白盒sms4算法,完成白盒sms4算法的软件实现,并在MFC上开发出可视化加解密应用软件;并且将白盒sms4算法与黑盒sms4算法进行比较,从实现效率、运行速度以及安全性等方面分别进行分析。白盒sms4算法能够在白盒攻击环境中有效地保护密钥信息,拓宽了sms4算法的应用领域。

关键词：白盒密码白盒攻击环境 sms4算法

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sms4算法的能量分析攻击及其防御研究

SMS4算法的能量分析攻击及其防御研究

作者：沈薇西安电子科技大学

学位级别：硕士

能量分析攻击是一种新兴的密码分析技术,它突破传统密码算法的攻击模式,以攻击效率高、代价小等优势引起人们的广泛关注。目前,在许多文献中都提到了如何实现对DES、AES等密码算法的能量分析攻击。sms4作为我国官方公布的第一个商用密... 详细信息

能量分析攻击是一种新兴的密码分析技术,它突破传统密码算法的攻击模式,以攻击效率高、代价小等优势引起人们的广泛关注。目前,在许多文献中都提到了如何实现对DES、AES等密码算法的能量分析攻击。sms4作为我国官方公布的第一个商用密钥算法,它在我国密码学和信息安全领域中具有重要的地位和意义,而针对sms4算法的能量分析攻击和防御尚未见公开报道。因此,本文以sms4算法的能量分析攻击和防御作为研究内容,主要完成了以下工作:?1.深入研究分析sms4的算法结构和特点,提出三处实施能量分析攻击的入手点以及相应的攻击方法。在基于汉明重量的能量泄露模型下,通过仿真实验,验证三种攻击方案的可行性和正确性。2.在完成对sms4算法能量分析攻击的研究基础上,分析三处攻击点中被处理数据的特点,通过对中间数据的处理和密钥扩展算法的改进实现对能量分析攻击的防御。本文共提出了三种改进方案,通过仿真实验,验证了各种改进方案对三种能量分析攻击的防御能力。

关键词：能量分析攻击 sms4算法能量泄露模型

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对21轮sms4算法的多差分攻击

密码学报 2016年第6期3卷 584-595页

作者：宋何颖秀高海英解放军信息工程大学郑州450004

sms4算法一种是用于WAPI的分组密码算法,也是国内官方公布的第一个商用密码算法,该算法公布后即引起国内外密码学界的分析热潮.sms4算法的分组长度为128比特,密钥长度为128比特,加密算法与密钥扩展算法都采用32轮迭代结构.本文的分析方... 详细信息

sms4算法一种是用于WAPI的分组密码算法,也是国内官方公布的第一个商用密码算法,该算法公布后即引起国内外密码学界的分析热潮.sms4算法的分组长度为128比特,密钥长度为128比特,加密算法与密钥扩展算法都采用32轮迭代结构.本文的分析方法是综合利用了2^(28)个17轮的sms4的差分特征,采用基于最优区分器思想的多差分攻击方法对21轮的sms4算法进行攻击和分析,针对每个实验密钥,构造出基于多个差分特征的统计量,根据统计量的大小判决实验密钥是否是正确密钥.给出了多差分分析方法的计算复杂度,分析了正确密钥、错误密钥对应统计量的概率分布规律,在此基础上给出了多差分分析方法的成功率和数据复杂度之间的关系.最终得出结论可以2^(104)的数据复杂度,2^(114)的计算复杂度,来恢复出该算法的128比特圈子密钥.用该结果与目前已知的对21轮sms4算法的差分攻击结果进行对比我们可以看出,攻击的数据复杂度和计算复杂度都有所降低.基于该研究结果,我们可以得出以下结论,在成功率相同的条件下,基于的差分特征越多,需要的数据复杂度和计算复杂度越小.

关键词：分组密码 sms4算法差分特征多差分攻击复杂度成功率

AES和sms4算法的可重构设计与高效实现

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计算机工程 2008年第15期34卷 159-161页

作者：王简瑜张鲁国解放军信息工程大学电子技术学院郑州450004

分析AES和sms4算法的原理及可重构性,给出系统的整体结构,综合应用可重构技术、并行处理及流水线技术对算法进行高效实现。与传统设计方案相比,该设计在保证运行速度的同时大大减少了资源的消耗,因此,适用于面积受限且有多种密码需求的... 详细信息

分析AES和sms4算法的原理及可重构性,给出系统的整体结构,综合应用可重构技术、并行处理及流水线技术对算法进行高效实现。与传统设计方案相比,该设计在保证运行速度的同时大大减少了资源的消耗,因此,适用于面积受限且有多种密码需求的安全系统。

关键词：高级加密标准 sms4算法可重构

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CBC模式下sms4算法并行化研究

计算机工程与设计 2013年第4期34卷 1226-1231页

作者：李校南徐岩戴紫彬解放军信息工程大学河南郑州450004

为提高密码分组链接即CBC模式下sms4算法的实现性能,研究了CBC模式下多sms4密码处理引擎的并行处理机制。首先提出了支持CBC模式的sms4密码处理引擎架构,基于资源重用的方式设计了sms4算法的迭代结构。在此基础上进一步研究了多密码处... 详细信息

为提高密码分组链接即CBC模式下sms4算法的实现性能,研究了CBC模式下多sms4密码处理引擎的并行处理机制。首先提出了支持CBC模式的sms4密码处理引擎架构,基于资源重用的方式设计了sms4算法的迭代结构。在此基础上进一步研究了多密码处理引擎的并行化问题,提出了CBC模式下多引擎的任务分配机制。与同类设计相比,该文设计的密码处理引擎资源占用少、数据吞吐率高,提高了CBC模式下sms4算法的处理性能。

关键词：密码分组链接 sms4算法并行密码处理引擎多引擎