嵌套代替-扩散网络的CLEFIA结构零相关线性逼近的构造

零相关线性分析是一种新的分组密码分析方法。进行零相关线性分析首先需要构造相关系数为0的线性逼近。该文研究了嵌套代替-扩散(SP)的CLEFIA结构相关系数为0的线性逼近构造问题,给出了该结构的一类新的(4n+1)轮零相关线性逼近的构造算法。利用该方法可以给出9轮CLEFIA算法的大量零相关线性逼近。     

LBlock算法的相关密钥-不可能差分攻击

该文研究了LBlock分组密码算法在相关密钥-不可能差分条件下的安全性.利用子密钥生成算法的差分信息泄漏规律,构造了多条低重量子密钥差分链,给出了15轮相关密钥-不可能差分区分器.通过扩展区分器,给出了23轮和24轮LBlock算法的相关密钥-不可能差分攻击方法.攻击所需的数据复杂度分别为2^65.2和2^65.6个选择明文,计算复杂度分别为2^66.2次23轮LBlock算法加密和2^66.6次24轮LBlock算法加密,存储复杂度分别为2^61.2和2^77.2字节存储空间.与已有结果相比,首次将针对LBlock算法的攻击扩展到了23轮和24轮.     

低轮FOX64算法的零相关-积分分析

FOX系列算法是一类基于Lai-Massey模型设计的分组密码算法。该文首先评估低轮FOX64算法抵抗零相关线性分析的能力,给出4轮FOX64算法的零相关线性区分器。然后,利用零相关线性区分器与积分区分器的关系,首次得到4轮FOX64算法的积分区分器。最后,利用积分区分器分析5, 6, 7, 8轮FOX64算法,攻击的时间复杂度分别约为252.7, 2116.7, 2180.7, 2244.7次加密,数据复杂度为250个选择明文。该文首次给出攻击8轮FOX64/256时间复杂度小于穷举攻击的有效攻击。     

韩国加密标准的安全性分析

SEED是韩国的数据加密标准,设计者称用线性密码分析攻击SEED的复杂度为2^335.4,而用本文构造的15轮线性逼近攻击SEED的复杂度为2³²⁸.为了说明SEED抵抗差分密码分析的能力,设计者首先对SEED的变体SEED^*做差分密码分析,指出9轮SEED*对差分密码分析是安全的;利用SEED^*的扩散置换和盒子的特性,本文构造SEED^*的9轮截断差分,因此10轮SEED^*对截断差分密码分析是不免疫的.本文的结果虽然对SEED的实际应用构成不了威胁,但是显示了SEED的安全性并没有设计者所称的那样安全.     

对八阵图算法的不可能差分密码分析和线性密码分析

该文对八阵图(ESF)算法抵抗不可能差分密码分析和线性密码分析的能力进行了研究。ESF算法是一种具有Feistel结构的轻量级分组密码算法，它的轮函数为代换置换(SP)结构。该文首先用新的不可能差分区分器分析了12轮ESF算法，随后用线性密码分析的方法分析了9轮ESF算法。计算得出12轮不可能差分分析的数据复杂度大约为O(267)，时间复杂度约为O(2110.7)，而9轮线性密码分析的数据复杂度仅为O(235)，时间复杂度不大于O(215.6)。结果表明ESF算法足够抵抗不可能差分密码分析，而抵抗线性密码分析的能力相对较弱。     

FOX密码的不可能差分攻击

利用中间相遇法找到了FOX密码的4轮不可能差分,并利用不可能差分分析的方法,结合"时间-空间"权衡技术,改进了对FOX密码的攻击结果.结果显示:对于FOX64,攻击5轮的数据复杂度为239,时间复杂度为268,攻击6轮的数据复杂度为256,时间复杂度为2133,7轮的攻击复杂度分别为256和2213;对于FOX128,5轮攻击的复杂度为272和2134.也就是说7轮FOX64/256和5轮FOX128/192 /256对改进后给出的不可能差分攻击都是不免疫的.     

积分攻击改进——随机线性区分与密钥恢复攻击

在4轮AES的积分攻击和碰撞攻击的基础上，提出了一种利用明文和中间状态的某些分组之间线性偏差分布的不均匀性的针对4轮SP结构分组密码的随机线性区分攻击。进一步结合预计算，提出了对4轮AES类分组密码的密钥恢复攻击。对LED-64算法给出了具体区分攻击和密钥恢复攻击的结果。其中，对于1-Step的LED-64算法，在数据复杂度为2⁸，计算复杂度为2¹⁶次基本运算的条件下，区分成功的概率是85%；对于2-Step的LED-64算法，相关密钥条件下的密钥恢复攻击的计算复杂度为2¹⁴次基本运算，数据复杂度为2⁸，预计算存储复杂度为2³⁸个半字节。     

对轻量级密码算法MIBS的相关密钥不可能差分攻击

研究了轻量级分组密码算法MIBS抵抗相关密钥不可能差分的能力。利用MIBS-80密钥编排算法的性质,给出了一个密钥差分特征,并结合特殊明密文对的选取,构造了一个10轮不可能差分。在此不可能差分特征上进行扩展,对14轮的MIBS-80进行了攻击,并给出了复杂度分析。此攻击的结果需要的数据复杂度为254和时间复杂度为256。     

LiCi分组密码算法的不可能差分分析

LiCi是由Patil等人(2017)提出的轻量级分组密码算法。由于采用新型的设计理念,该算法具有结构紧凑、能耗低、占用芯片面积小等优点,特别适用于资源受限的环境。目前该算法的安全性备受关注,Patil等人声称:16轮简化算法足以抵抗经典的差分攻击及线性攻击。该文基于S盒的差分特征,结合中间相遇思想,构造了一个10轮的不可能差分区分器。基于此区分器,向前后各扩展3轮,并利用密钥编排方案,给出了LiCi的一个16轮的不可能差分分析方法。该攻击需要时间复杂度约为283.08次16轮加密,数据复杂度约为259.76选择明文,存储复杂度约为276.76数据块,这说明16轮简化的LiCi算法无法抵抗不可能差分攻击。     

一类广义 Feistel 密码安全性能的进一步评估

为评估一类广义Feistel密码的安全性能,利用迭代结构对该分组密码抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了深入的研究。在轮函数都是双射的假设条件下,证明了4r （r≥1）轮广义 Feistel密码至少有（8/3） r-[（rmod3）/3]＋（rmod3）/3个轮函数的输入差分非零。当r ≥6时,本文的结果比现有结果至少提高20％。从而利用轮函数的最大差分和线性逼近概率,就可以估算出4r（r≥1）轮广义Feistel密码最大差分特征概率和最大线性逼近概率的上界。     

Zero correlation-integral attack of MIBS block cipher

MIBS is a lightweight block cipher for extremely constrained environments such as RFID tags and sensor networks. The MIBS algorithm's ability to resist zero correlation-integral analysis was evaluated. An 8-round zero corre-lation linear distinguisher of MIBS was given. Then, a 8-round distinguisher of MIBS was founded by using relationship between zero-correlation linear distinguisher and integral distinguisher. Finally, considering the symmetrical structure of the MIBS and using the partial-sum technique, it applied integral attack to 10 and 12 rounds of MIBS-80. The time com-plexities of 10 and 12 round attack on MIBS-80 are 2^27.68and 2^48.81. The data complexity is 2⁴⁸.     

轻量级密码算法MIBS的零相关和积分分析

MIBS是适用于RFID和传感资源受限环境的轻量级分组算法。该文构造了一些关于MIBS的8轮零相关线性逼近,结合密钥扩展算法的特点和部分和技术,对13轮MIBS-80进行了多维零相关分析。该分析大体需要262.1个已知明文和274.9次加密。此外,利用零相关线性逼近和积分区分器之间的内在联系,推导出8轮的积分区分器,并且对11轮的MIBS-80进行了积分攻击,大体需要260个选择明文和259.8次加密。     

基于SAT的ARX不可能差分和零相关区分器的自动化搜索

ARX（Addition，Rotation，Xor）算法基于模整数加，异或加和循环移位三种运算，便于软硬件的快速实现.不可能差分分析和零相关分析是攻击ARX的有效方法，攻击的关键是搜索更长轮数、更多数量的不可能差分和零相关区分器.目前很多的搜索方法都没有充分考虑非线性组件的性质，往往不能搜索得到更好、更准确的区分器.本文提出了基于SAT（Satisfiability）的ARX不可能差分和零相关区分器的自动化搜索算法.通过分析ARX算法组件的性质，特别是常规模加和密钥模加这两种非线性运算差分和线性传播的特性，给出了高效简单的SAT约束式.在此基础上，建立SAT模型进行区分器的搜索.作为应用，本文首次给出了Chaskey算法13条4轮不可能差分和1条4轮零相关区分器；首次给出了SPECK32算法10条6轮零相关区分器和SPECK48算法15条6轮零相关区分器；在较短的时间内，给出了HIGHT算法17轮的不可能差分和零相关区分器.与现有结果相比，无论是区分器的条数，还是搜索区分器的时间均有明显的提升.此外，通过重新封装求解器STP的输出接口，建立了自动化的SAT\\SMT分析模型，能够给出ARX算法在特殊输入输出差分和掩码集合下，不可能差分和零相关区分器轮数的上界.     

LBlock-s算法的不可能差分分析

LBlock-s算法是CAESAR竞赛候选认证加密算法LAC中的主体算法,算法结构与LBlock算法基本一致,只是密钥扩展算法采用了扩散效果更好的增强版设计.利用新密钥扩展算法中仍然存在的子密钥间的迭代关系,通过选择合适的14轮不可能差分特征,我们给出了对21轮LBlock-s算法的不可能差分分析.攻击需要猜测的子密钥比特数为72比特,需要的数据量为2⁶³个选择明文,时间复杂度约为2^67.61次21轮加密.利用部分匹配技术,我们也给出了直到23轮LBlock-s算法低于密钥穷举量的不可能差分分析结果.这些研究可以为LAC算法的整体分析提供参考依据.     

Related-key impossible boomerang cryptanalysis on LBlock

The related-key impossible boomerang cryptanalysis and the strength of the lightweight block cipher LBlock against this method were investigated.A new attack on 22-round LBlock was presented combining impossible boomerang attacks with related-key attacks.A 15-round related-key impossible boomerang distinguisher was constructed.Based on the new distinguisher,an attack on 22-round LBlock was mounted successfully by concatenating 3-round to the beginning and 4-round to the end.The attack on 22-round LBlock required data complexity of only 2^51.3plaintexts and computational complexity of about 2 ^71.5422-round encryptions.Compared with published cryptanalysis results on 22-round LBlock,proposed attack has great advantages on data and computational complexities.     

减缩轮PRIDE算法的线性分析

PRIDE是Albrecht等人在2014美密会上提出的轻量级分组密码算法.PRIDE采用典型SPN密码结构,共迭代20轮.其设计主要关注于线性层,兼顾了算法的效率和安全.该文探讨了S盒和线性层矩阵的线性性质,构造了16条优势为2^-5的2轮线性逼近和8条优势为2^-3的1轮线性逼近.利用合适的线性逼近,结合密钥扩展算法、S盒的线性性质和部分和技术,我们对18轮和19轮PRIDE算法进行了线性分析.该分析分别需要2⁶⁰个已知明文,2^74.9次18轮加密和2⁶²个已知明文,2^74.9次19轮加密.另外,我们给出了一些关于S盒差分性质和线性性质之间联系的结论,有助于减少攻击过程中的计算量.本文是已知明文攻击.本文是关于PRIDE算法的第一个线性分析.     

减轮LEA密码算法的积分攻击

LEA密码算法是一类ARX型轻量级分组密码,广泛适用于资源严格受限的环境.本文使用中间相错技术找到LEA算法的86条8轮和6条9轮零相关区分器,进一步利用零相关区分器和积分区分器的关系,构造出5条8轮和1条9轮积分区分器.在8轮积分区分器的基础上,利用密钥扩展算法的性质和部分和技术,首次实现了对LEA-128的10轮积分攻击,攻击的计算复杂度为2¹²⁰次10轮LEA-128加密.进一步,实现了对LEA-192的11轮积分攻击以及对LEA-256的11轮积分攻击,计算复杂度分别为2^185.02次11轮LEA-192加密和2²⁴⁸次11轮LEA-256加密.