对自同步混沌密码的分割攻击方法

本文分析了自同步混沌密码的信息泄漏规律,并据此提出了对自同步混沌密码的分割攻击方法.由于能够利用所有时刻的已知明文进行攻击,因而自同步混沌密码比同步混沌密码的抗分割攻击能力更弱.本文以Hong Zhou等提出的自同步混沌密码为例,完成了对密钥规模为64比特且以混沌映射的65次迭代为自同步映射的自同步密码的分割攻击.利用1万个已知明文,在主频为2.5GHz的Pentium-4 PC上,攻击的平均时间为25小时22分,成功率为0.86.     

对两个基于混沌的序列密码算法的分析

本文指出"混沌非线性反馈密码序列的理论设计和有限精度实现"和"一类新型混沌反馈密码序列的理论设计"两文基于混沌设计的两个序列密码算法产生的乱数序列的前若干值对密钥的变化并不敏感,据此在已知混沌变换的条件下,可以利用已知明文采取先攻击高位密钥再攻击低位密钥的方法对这两个密码算法进行分割攻击.本文还提出了在正确密钥的分布已知条件下使平均计算复杂性达到最小的穷举攻击算法,并将它与分割攻击方法结合,提出了对上述两个密码算法的优化分割攻击方案,并分析了这两个攻击方案的计算复杂性和成功率.     

一类混沌流密码的分析

该文指出一类基于数字化逐段线性混沌映射的混沌流密码方案是不够安全的．在有限数字精度下，分段线性混沌映射存在可度量的特征退化，这种退化由控制参数所在的参数空间子集唯一决定．由此可以推知，在已知明文的情况下，整个密钥空间可以分解为强度依次降低的弱密钥子空间．在此基础上可以导出一类多分辨率攻击方法，在密钥随机分配的情况下，该攻击方法从总体上可以把密钥熵降低2bit．试验结果表明，该文提出的多分辨率攻击方法是实际可行的．该文还讨论了一些可能采取的改进措施及其效果。     

对迭代型混沌密码的逆推压缩攻击

 本文发现了迭代型混沌密码的一个新信息泄漏规律,即对每个时刻i,由乱数序列求出的混沌映射在该时刻的可能输(及可能密钥参数)全体都可用若干个区间的并集简单描述,且对多对一混沌映射而言,每个区间内都有等效解的概率很大,并随着时刻i的减小,区间的长度急剧缩短.基于该信息泄漏规律,本文提出了攻击迭代型混沌密码的一个新方法,即逆推压缩攻击方法.在一定的条件下,该攻击方法的成功率为1,且计算复杂性、存储复杂性和数据复杂性都是密钥规模的线性函数.本文对廖旎焕等人在2006年发表的混沌扩频序列密码算法在密钥规模为64比特时做了100例攻击实验,每例实验平均仅需011秒就可求出等效密钥,从而验证了逆推压缩攻击方法的有效性和正确性.与现有的攻击混沌密码的一般方法相比,本文提出的方法是首个复杂性为密钥长度线性量级的攻击方法.     

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。     

Rijndael密码的逆序Square攻击

2000年10月Rijnael被选为高级加密标准(AES),目前对它最有效攻击仍是由设计者提出的Square攻击。Square攻击是利用密码Square特性提出的选择明文攻击,可以对六轮和六轮以下的Rijndael密码进行成功的攻击,攻击六轮Rijndael的所有密钥的计算量为2×2~(72) 2~(64),五轮密码的复杂度为3×2~(40) 2~(32)。该文提出了逆序Square攻击算法,该算法是基于密码Square特性提出的选择密文攻击方法。它攻出六轮Rijndael密码的所有密钥的复杂度为2~(72) 2~(56),五轮密码的复杂度为2~(40) 2~(24)。若改变密钥扩散准则中的圈循环顺序,五轮密码的逆序Square攻击复杂度由2~(40)降为2~(32),六轮的攻击复杂度由2~(72)降为2~(64).     

PRESENT密码代数故障攻击

提出了一种新的PRESENT密码故障分析方法——代数故障攻击。将代数攻击和故障攻击相结合,首先利用代数攻击方法建立密码算法等效布尔代数方程组;然后通过故障攻击手段获取错误密文信息,并将故障差分和密文差分转化为额外的布尔代数方程组;最后使用CryptoMiniSAT解析器求解方程组恢复密钥。结果表明:在PRESENT-80的第29轮注入宽度为4的故障,故障位置和值未知时,2次故障注入可在50s内恢复64bit后期白化密钥,将PRESENT-80密钥搜索空间降低为216,经1min暴力破解恢复完整主密钥;和现有PRESENT故障攻击相比,该攻击所需样本量是最小的;此外该代数故障分析方法也可为其他分组密码故障分析提供一定思路。     

3D密码的不可能差分攻击

3D密码是在CANS2008上提出的一个新的分组密码算法,与以往的分组密码算法不同,它采用了3维结构.密码设计者给出了3D密码的一个5轮不可能差分并对6轮3D密码进行了不可能差分攻击.该文通过3D密码的结构特性找到了新的6轮不可能差分.基于新的不可能差分和3D密码的等价结构,可以对7轮和8轮3D密码进行有效的不可能差分攻击.此外,结合其密钥扩展规则,可以将攻击轮数提高至9轮.该文的攻击结果优于密码设计者的结果.     

改进的减轮MIBS-80密码的中间相遇攻击

MIBS密码算法是一个Feistel结构的轻量级分组密码,广泛适用于资源严格受限的环境。该文利用多重集和有效的差分枚举方法,构造了8轮MIBS中间相遇区分器,并在新区分器的基础上,实现了12轮和13轮MIBS-80密码的中间相遇攻击。攻击过程利用差分传递的性质筛选明文对,利用MIBS-80密钥扩展算法中主密钥和轮密钥的关系减少密钥的猜测量,攻击12轮MIBS-80的时间复杂度为253.2,攻击13轮MIBS-80的时间复杂度为262。与已有中间相遇攻击的结果相比,该文对MIBS-80中间相遇攻击的轮数提高了2轮。     

循环移位对Rijndael密码安全性的影响

目前针对新一轮高级加密标准(AES)Rijndael密码的最有效攻击算法仍是由设计者提出的Square攻击。文献[1]中指出Square攻击是一种选择明文攻击，攻击强度不依赖于S盒、列混合矩阵和密钥扩散准则的选取。本文提出的逆序Square攻击算法是一种选择密文攻击方法，对5、6轮的Rjjndael密码的攻击优于Square攻击，对RD-256的攻击较原算法复杂度降低2^3，Square攻击对RD-192的攻击优于逆序攻击。如果改变密码循环移位的方向或密钥扩展算法中的循环移位方向则逆序攻击对5、6轮RD-128的攻击复杂度较Square攻击降低2^8，对7轮RD-192的攻击优于Square攻击，而在许多文献中将改变后的行移位方向默认为原算法移位的方向。     

CIKS-128分组算法的相关密钥-差分攻击

分析研究了CIKS-128分组密码算法在相关密钥-差分攻击下的安全性.利用DDP结构和非线性函数的差分信息泄漏规律构造了一条高概率相关密钥-差分特征,并给出攻击算法,恢复出了192bit密钥;在此基础上,对剩余64bit密钥进行穷举攻击,恢复出了算法的全部256bit密钥.攻击所需的计算复杂度为2⁷⁷次CIKS-128算法加密,数据复杂度为2⁷⁷个相关密钥-选择明文,存储复杂度为2^25.4字节存储空间.分析结果表明,CIKS-128算法在相关密钥-差分攻击条件下是不安全的.     

基于混沌的双模块Feistel结构高安全性高速分组密码算法安全性分析

该文对基于混沌的双模块Feistel结构(CFE)高安全性高速分组算法的安全性进行了分析。分析结果表明,算法不适合用积分攻击、中间相遇攻击、不变量攻击、插值攻击和循环移位攻击分析其安全性;可以抵抗相关密钥攻击;更进一步地构造出了5轮不可能差分特征链,并利用其进行区分攻击;求得算法的活性S盒下界为6,概率约为2–21;算法存在5轮零相关线性特征。     

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70.0O(2),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71.5O(2),数据量为263。     

Cobra-H64/128算法的相关密钥-差分攻击

本文研究了Cobra-H64/128分组密码算法在相关密钥-差分攻击下的安全性.针对Cobra-H64算法,利用新构造的相关密钥-差分路径和CP逆变换存在的信息泄露规律给出攻击算法1,恢复出了全部128bit密钥,相应的计算复杂度为2^40.5次Cobra-H64算法加密,数据复杂度为2^40.5个选择明文,存储复杂度为2^22bit,成功率约为1;针对Cobra-H128算法,利用新构造的相关密钥-差分路径给出攻击算法2,恢复出了全部256bit密钥,相应的计算复杂度为2^76次Cobra-H128算法加密,数据复杂度为2^76个选择明文,存储复杂度为2^16.2bit.分析结果表明,Cobra-H64/128算法在相关密钥-差分攻击条件下是不安全的.     

对完整轮数ARIRANG加密模式的相关密钥矩形攻击

对SHA-3计划候选算法ARIRANG采用的分组密码组件进行了安全性分析,利用初始密钥的一个线性变换和轮函数的全1差分特征,给出了一个完整40轮ARIRANG加密模式的相关密钥矩形攻击,该攻击是第一个对ARIRANG加密模式的密码分析结果。攻击结果表明:ARIRANG加密模式作为分组密码是不抵抗相关密钥矩形攻击的。     

Attacks on Block Ciphers of Low Algebraic Degree

In this paper an attack on block ciphers is introduced, the interpolation attack. This method is useful for attacking ciphers that use simple algebraic functions (in particular quadratic functions) as S-boxes. Also, attacks based on higher-order differentials are introduced. They are special and important cases of the interpolation attacks. The attacks are applied to several block ciphers, the six-round prototype cipher by Nyberg and Knudsen, which is provably secure against ordinary differential cryptanalysis, a modified version of the block cipher SHARK, and a block cipher suggested by Kiefer. Received April 1999 and revised October 2000 Online publication 9 April 2001     

对基于NLFSR分组密码KTANTAN32的相关密钥中间相遇代数攻击

 本文分析了KTANTAN32的代数学弱点.使用相关密钥中间相遇攻击,用代数推导的方法得到了在240轮之后所使用某些密钥的一元线性方程,解这些方程便可迅速逐比特恢复相应密钥.因只须一对相关密钥和2个明密文,即可恢复部分密钥比特,攻击的时间复杂度和空间复杂度都可以忽略不计.分析表明KTANTAN32是一个很弱的算法.同时也说明使用NLFSR和线性密钥编排是KTANTAN32的致命弱点,为抵抗相关密钥中间相遇攻击,设计者应在密钥编排中加入非线性因素.