SMS4密码算法的差分功耗分析攻击研究

SMS4算法是用于无线局域网产品的分组密码算法,本文研究对SMS4密码算法的差分功耗分析攻击方法. 通过对算法结构的分析,结合差分功耗分析技术的原理,提出一种面向轮密钥字节的攻击方法. 在利用该方法获取最后四轮轮密钥的基础上,即可进一步推算出128bit加密密钥. 仿真实验结果证明,该攻击方法对SMS4轮运算有效可行,SMS4算法对差分功耗分析攻击是脆弱的,密码硬件设备需要对此类攻击进行防护.     

SMS4算法S盒的密码学性质

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。     

一种SMS4加密算法差分功耗攻击

针对SMS4加密电路,采用差分功耗分析攻击方式进行密钥破解.该攻击方法是一种典型的加密芯片旁路攻击方式,其理论基础为集成电路中门电路在实现加密算法时的物理特征、功耗模型及数据功耗相关性.结合中国第一个商用密码算法SMS4,详细介绍了针对SMS4加密系统进行差分功耗分析攻击的设计与实现.开发了相应的仿真实验验证平台,实验验证成功破解了SMS4加密算法的密钥,从而给SMS4加密算法研究者提供了有益的安全设计参考.实验表明,未加防护措施的SMS4加密系统难以抵御差分功耗分析的攻击.     

SMS4分组密码体制的分析及其实现

由于分组密码具有安全性高、加密速度快的优点,经常被应用到社会的各个领域。对我国无线局域网产品的加密算法SMS4密码体制进行了详细地分析,并给出了可运行的SMS4算法的源代码。     

基于汉明重的SMS4密码代数旁路攻击研究

基于汉明重泄露模型,对SMS4算法抗代数旁路攻击能力进行了评估.首先构建SMS4算法等价布尔代数方程组,然后采集SMS4加密功耗泄露,基于模板分析对加密中间状态字节的汉明重进行推断,并转化为与密码算法联立的代数方程组,最后利用解析器进行密钥求解.结果表明:SMS4密码易遭受代数旁路攻击;已知明文条件下,2个样本4轮连续汉明重泄露或26轮离散汉明重泄露可恢复128bit SMS4主密钥;未知明密文条件下,2个样本连续5轮汉明重泄露可恢复128bit SMS4主密钥;使用随机掩码防御的SMS4实现仍不能有效防御代数旁路攻击,已知明文条件下,2个样本连续14轮汉明重泄露可恢复128bit SMS4主密钥.为提高攻击实用性,提出了一种容错代数旁路攻击方法,结果表明汉明重推断错误率不超过60％的情况下,2个样本可恢复128bit SMS4主密钥.本文方法对其它分组密码代数旁路攻击研究具有一定的借鉴意义.     

SMS4密码算法的差分故障攻击

SMS4是用于WAPI的分组密码算法,是国内官方公布的第一个商用密码算法．由于公布时间不长,关于它的安全性研究尚没有公开结果发表．该文研究SMS4密码算法对差分故障攻击的安全性．攻击采用面向字节的随机故障模型,并且结合了差分分析技术．该攻击方法理论上仅需要32个错误密文就可以完全恢复出SMS4的128比特种子密钥．因为实际中故障发生的字节位置是不可能完全平均的,所以实际攻击所需错误密文数将略大于理论值;文中的实验结果也验证了这一事实,恢复SMS4的128bit种子密钥平均大约需要47个错误密文．文章结果显示SMS4对差分故障攻击是脆弱的．为了避免这类攻击,建议用户对加密设备进行保护,阻止攻击者对其进行故障诱导．     

基于分布式计算的暴力破解分组密码算法

暴力破解分组密码算法是密码学的重要研究方向。该文基于分布式算法,设计具有高通用性的暴力破解分组密码软件。在局域网内对分组密码算法DES和SMS4的暴力破解进行模拟实现,测试其性能并分析DES和SMS4的暴力破解结果。实验结果表明,该软件通用性较强。     

SMS4算法原理及C语言实现

SMS4算法是我国首个公布的商用分组加密算法.介绍了SMS4算法的基本理论,深入剖析了SMS4算法加密原理及运算过程,并给出了该算法的C语言实现和C语言实现程序,简要叙述了SMS4算法的安全性.     

CBC模式下SMS4算法并行化研究

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.     

一种提高SMS4安全性的算法

SMS4是在国内正式使用并于2006年公布的第一个用于无线局域网的商用分组密码算法。关于其安全性研究的公开论文很少,文中研究SMS4算法的安全性并提出了一个提高其安全性的算法,详细讨论了该算法的正形性以及密码运算操作的正确性,同时通过与SMS4原算法的理论分析以及实验数据对比,得出结论：本SMS4改进算法在保证加解密操作的正确性以及基本不改变算法应用领域的前提下,提高了原SMS4算法的安全性。     

改进的SMS4算法差分故障与暴力联合攻击

研究了SMS4对差分故障和暴力联合攻击的安全性.这种联合攻击利用传统的故障模型、采用一种简化的差分故障攻击与暴力攻击相结合的方法.在实验中,用该攻击方法不到1分钟就可以恢复出128位的SMS4种子密钥,实验结果表明,SMS4密码算法很难防范这种利用差分故障和暴力攻击的联合攻击.该类型攻击对SMS4具有很大威胁,所以使用SMS4密码算法时,必须对轮函数相关运算进行保护.     

基于轻量级加密技术建立物联网感知层信息安全的解决方案

本文提出了采用轻量级(密码编制简单、安全性高、运算速度快的单钥密码算法,如:RC4、RC5、SMS4算法等)加密技术,并采用一种安全单钥管理技术来解决轻量级密码的密钥更新管理的难题,在传感器或RFID读卡器设备端的智能芯片里和物联网认证中心端加密卡芯片里,建立传感设备认证、签名和加密协议、签名验证和解密协议,保证物联网感知层的设备可信,保证传感信息可信、完整和安全保密,从而,建立物联网感知层的信息安全系统。     

SMS4算法S盒布尔函数的Walsh谱分析

S盒是现代对称密码中非常重要的组成部分,是大多数分组密码中唯一的非线性结构,在很大程度上决定分组密码的安全性.利用Walsh谱理论,分析中国最新分组密码标准SMS4算法S盒的线性性、非线性性、平衡性、严格雪崩特性和扩散特性等密码性质,从理论上揭示SMS4算法S盒的安全性.     

对SMS4密码算法改进的差分攻击

差分分析和线性分析是重要的密码算法分析工具.多年来,很多研究者致力于改善这两种攻击方法.Achiya Bar-On等人提出了一种方法,能够使攻击者对部分状态参与非线性变换的SPN结构的密码算法进行更多轮数的差分分析和线性分析.这种方法使用了两个辅助矩阵,其目的就是更多地利用密码算法中线性层的约束,从而能攻击更多轮数.将这种方法应用到中国密码算法SMS4的多差分攻击中,获得了一个比现有攻击存储复杂度更低和数据复杂度更少的攻击结果.在成功概率为0.9时,实施23轮的SMS4密钥恢复攻击需要2^113.5个明文,时间复杂度为2^126.7轮等价的23轮加密.这是目前为止存储复杂度最低的攻击,存储复杂度为2¹⁷个字节.     

8位平台SMS4密码算法实时加解密实现

SMS4算法是国内官方公布的第一个商用无线局域网分组密码算法.本文简要的介绍了SMS4算法,并分析了8位平台输入输出和SMS4算法的特点,采用了流水线技术,在密钥提前生成的情况下实现了ECB加模式下的实时加解密.     

SMS4算法S盒代数性质的研究

对中国分组密码新标准SMS4算法s盒布尔函数的密码性质进行了深入的分析,研究其平衡性、非线性、代数次数等性质,理论上证明了SMS4算法s盒所拥有的一些较好的安全特性。     

基于FPGA的手机控制智能密码锁的设计与实现

本文设计基于FPGA、GSM系统、Android智能手机蓝牙功能的智能电子密码锁。密码锁内置蓝牙模块以及GSM控制模块,具有通过手机软件修改密码、管理员权限设置、遥控开锁等功能,当用户输入密码错误次数超过规定值,系统自动断电并以短消息SMS的形式通过GSM网络给用户发送报警信息。开锁密码使用DES加密算法进行加密保护。经测试,系统使用方便,安全可靠。     

对白盒SMS4实现的一种有效攻击

传统的密码模型都假设密码系统的运行终端和计算环境是可信任的,但是,随着攻击方式的发展,这样的模型显得越来越脆弱.而白盒攻击环境是指攻击者除了能够获得与传统密码模型同样的资源以外,还对密码系统的内部运行完全可见,并完全掌控执行环境.因此,能够抵抗白盒攻击的密码算法具有更高层次的安全意义.2009 年提出的SMS4 算法的白盒实现,其目标是在白盒攻击环境下能够防止SMS4 算法的密钥被恢复.在回顾已有研究的基础上,针对该SMS4 算法的白盒实现提出了一种有效的攻击,并详细解释了如何以低于2⁴⁷ 的时间复杂度找出嵌入其中的轮密钥,说明了该白盒设计方法的不可靠性,并为设计安全的白盒实现提供了一种参考.     

一种基于轮参数的分组密码算法

攻击者获取加密过程的有关信息有助于对加密算法的破译。一次一密体制之所以理论上的不可破解,是因为它每次加密都采用不同方法,使攻击者无法获取更多的相关信息。基于上述理念,文章采用一种可变的加密过程,隐藏了算法中的轮置换方式,使攻击者无法了解加密的具体方法,以达到提高分组密码算法的可靠性。     

Subterranean-SAE算法的条件立方攻击

美国国家标准与技术研究院(NIST)于2018年开始征集轻量级认证加密和哈希算法标准,其中Subterranean 2.0密码套件是晋级到第二轮的32个候选算法之一.Subterranean-SAE是Subterranean 2.0密码套件中的一种认证加密工作模式.2019年,刘富康等人对4轮空白轮(4 blank r...