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.     

轻量级分组密码算法ESF的相关密钥不可能差分分析

八阵图算法(ESF)是一种具有广义Feistel结构的轻量级分组密码算法,可用在物联网环境下保护射频识别(RFID)标签等资源受限的环境中,目前对该算法的安全性研究主要为不可能差分分析。该文通过深入研究S盒的特点并结合ESF密钥扩展算法的性质,研究了ESF抵抗相关密钥不可能差分攻击的能力。通过构造11轮相关密钥不可能差分区分器,在此基础上前后各扩展2轮,成功攻击15轮ESF算法。该攻击的时间复杂度为240.5次15轮加密,数据复杂度为261.5个选择明文,恢复密钥比特数为40 bit。与现有结果相比,攻击轮数提高的情况下,时间复杂度降低,数据复杂度也较为理想。     

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.     

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。     

Eagle-128算法的相关密钥-矩形攻击

该文利用高次DDO(Data Dependent Operations)结构的差分重量平衡性和SPN结构的高概率差分对构造了Eagle-128分组密码算法的两条5轮相关密钥-差分特征,通过连接两条5轮特征构造了完全轮相关密钥-矩形区分器,并对算法进行了相关密钥-矩形攻击,恢复出了Eagle-128算法的64 bit密钥。攻击所需的数据复杂度为281.5个相关密钥-选择明文,计算复杂度为2106.7次Eagle-128算法加密,存储复杂度为250 Byte存储空间,成功率约为0.954。分析结果表明,Eagle-128算法在相关密钥-矩形攻击条件下的有效密钥长度为192 bit。     

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。     

对简化版LBLock算法的相关密钥不可能差分攻击

LBLOCK是吴文玲等人于2011年设计的一种轻量级密码算法。该文利用一个特殊的相关密钥差分特征,对19轮的LBlock算法进行了相关密钥不可能差分攻击,攻击的计算复杂度为O(270.0),所需要的数据量为264。进一步,提出了一种针对21轮LBlock的相关密钥不可能差分攻击,计算复杂度为O(271.5),数据量为263。     

HIGHT算法的积分攻击

对轻量级分组密码算法HIGHT在积分攻击方法下的安全性进行了研究。首先纠正了现有研究成果在构造区分器时的不当之处,重新构造了HIGHT算法的11轮积分区分器,并构造了相应高阶积分扩展下的17轮区分器;其次利用所构造的17轮区分器,结合“时空折中”原理对25轮HIGHT算法进行了积分攻击;最后对攻击算法的复杂度进行了分析,攻击算法需要的数据复杂度为262.92,时间复杂度为266.20,空间复杂度为2119。分析结果表明,所给出的攻击算法的攻击轮数和时间复杂度要优于现有研究结果。     

数字视频广播通用加扰算法的不可能差分分析

数字视频广播通用加扰算法(DVB-CSA)是一种混合对称加密算法,由分组密码加密和流密码加密两部分组成。该算法通常用于保护视讯压缩标准(MPEG-2)中的信号流。主要研究DVB-CSA分组加密算法(DVB-CSA-Block Cipher, CSA-BC)的不可能差分性质。通过利用S盒的具体信息,该文构造了CSA-BC的22轮不可能差分区分器,该区分器的长度比已有最好结果长2轮。进一步,利用构造的22轮不可能差分区分器,攻击了缩减的25轮CSA-BC,该攻击可以恢复24 bit种子密钥。攻击的数据复杂度、时间复杂度和存储复杂度分别为253.3个选择明文、232.5次加密和224个存储单元。对于CSA-BC的不可能差分分析,目前已知最好结果能够攻击21轮的CSA-BC并恢复16 bit的种子密钥量。就攻击的长度和恢复的密钥量而言,该文的攻击结果大大改进了已有最好结果。     

CLEFIA密码的Square攻击

该文根据CLEFIA密码的结构特性,得到了Square攻击的新的8轮区分器,并指出了设计者提出的错误8轮区分器。利用新的8轮区分器对CLEFIA密码进行了10到12轮的Square攻击,攻击结果如下:攻击10轮CLEFIA-128\192\256的数据复杂度和时间复杂度分别为297和292.7;攻击11轮CLEFIA-192\256的数据复杂度和时间复杂度分别为298和2157.6;攻击12轮CLEFIA-256的数据复杂度和时间复杂度分别为298.6和2222。攻击结果表明:在攻击10轮CLEFIA时,新的Square攻击在数据复杂度和时间复杂度都优于设计者给出的Square攻击。     

An improvement of Davies’ attack on DES

In this paper we improve Davies’ attack [2] on DES to become capable of breaking the full 16-round DES faster than the exhaustive search. Our attack requires 2⁵⁰ known plaintexts and 2⁵⁰ complexity of analysis. If independent subkeys are used, a variant of this attack can find 26 bits out of the 768 key bits using 2⁵² known plaintexts. All the 768 bits of the subkeys can be found using 2⁶⁰ known plaintexts. The data analysis requires only several minutes on a SPARC workstation. Therefore, this is the third successful attack on DES, faster than brute force, after differential cryptanalysis [1] and linear cryptanalysis [5]. We also suggest criteria which make the S-boxes immune to this attack.     

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。     

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.     

11轮3D密码算法的中间相遇攻击

引入多重集并结合截断差分和S盒的性质,构造出6轮中间相遇区分器,实现11轮3D密码的中间相遇攻击,恢复密钥所需的时间复杂度为2329,并结合时空折中的方法降低了数据复杂度。此外,利用新的区分器有效改进了3D算法10轮中间相遇攻击的时间复杂度,约2201次10轮加密运算。     

减轮Simeck算法的积分攻击

该文对轻量级分组密码算法Simeck在积分攻击下的安全性进行了研究。通过向前解密扩展已有的积分区分器,构造了16轮Simeck48和20轮Simeck64算法的高阶积分区分器,并在新区分器的基础上,利用等价子密钥技术和部分和技术,结合中间相遇策略和密钥扩展算法的性质,实现了24轮Simeck48和29轮Simeck64算法的积分攻击。攻击24轮Simeck48的数据复杂度为246,时间复杂度为295,存储复杂度为282.52;攻击29轮Simeck64的数据复杂度为263,时间复杂度为2127.3,存储复杂度为2109.02。与Simeck算法已有积分攻击的结果相比,该文对Simeck48和Simeck64积分攻击的轮数分别提高了3轮和5轮。     

Feistel-SPS结构的反弹攻击

该文给出了以Feistel结构为主框架,以SPS(Substitution-Permutation-Substitution)函数作为轮函数的Feistel-SPS结构的反弹攻击。通过对差分扩散性质的研究,得到这一结构的6轮已知密钥截断差分区分器,并在此区分器的基础上,给出将这一结构内嵌入MMO(Matyas-Meyer-Oseas)和MP(Miyaguchi-Preneel)模式所得到的压缩函数的近似碰撞攻击。此外,还将6轮截断差分区分器扩展,得到了7轮的截断差分路径,基于此还得到上述两种模式下压缩函数的7轮截断差分区分器。     

Improved impossible differential and biclique cryptanalysis of HIGHT

HIGHT is a lightweight block cipher introduced in CHES 2006 by Hong et al as a block cipher suitable for low‐resource applications. In this paper, we propose improved impossible differential and biclique attacks on HIGHT block cipher both exploiting the permutation‐based property of the cipher's key schedule algorithm as well as its low diffusion. For impossible differential attack, we found a new 17‐round impossible differential characteristic that enables us to propose a new 27‐round impossible differential attack. The total time complexity of the attack is 2^120.4 where an amount of 2^59.3 chosen plaintext‐ciphertext pairs and 2^107.4 memory are required. We also instantiate a new biclique cryptanalysis of HIGHT, which is based on the new idea of splitting each of the forward and backward keys into 2 parts where the computations associated to each one are performed independently. The time complexity and data complexity of this attack are 2^125.7 and 2⁴², respectively. To the best of our knowledge, this is the fastest biclique attack on full‐round HIGHT.     

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.     

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。     

A Practical-Time Related-Key Attack on the KASUMI Cryptosystem Used in GSM and 3G Telephony

Over the last 20 years, the privacy of most GSM phone conversations was protected by the A5/1 and A5/2 stream ciphers, which were repeatedly shown to be cryptographically weak. They are being replaced now by the new A5/3 and A5/4 algorithms, which are based on the block cipher KASUMI. In this paper we describe a new type of attack called a sandwich attack, and use it to construct a simple related-key distinguisher for 7 of the 8 rounds of KASUMI with an amazingly high probability of 2^?14. By using this distinguisher and analyzing the single remaining round, we can derive the complete 128-bit key of the full KASUMI with a related-key attack which uses only 4 related keys, 2²⁶ data, 2³⁰ bytes of memory, and 2³² time. These completely practical complexities were experimentally verified by performing the attack in less than two hours on a single-core of a PC. Interestingly, neither our technique nor any other published attack can break the original MISTY block cipher (on which KASUMI is based) significantly faster than exhaustive search. Our results thus indicate that the modifications made by ETSI’s SAGE group in moving from MISTY to KASUMI made it extremely weak when related-key attacks are allowed, but do not imply anything about its resistance to single-key attacks. Consequently, there is no indication that the way KASUMI is implemented in GSM and 3G networks is practically vulnerable in any realistic attack model.