简化AES-192和AES-256的相关密钥矩形新攻击

利用AES密钥编排的弱点,检查简化AES-192和AES-256抵抗相关密钥矩形攻击的能力.发现两种新的攻击方法:基于4个相关密钥针对9轮AES-192和基于4个相关密钥针对10轮AES-256的新攻击.文中的研究结果表明:利用4个相关密钥,对9轮AES-192进行的相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2¹⁰¹选择明文数据量、计算复杂度约为2^174.8次加密;利用4个相关密钥,对10轮AES-256进行的相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2^97.5选择明文数据量、计算复杂度约为2²⁵⁴次加密.与已有的结果相比较,这些新分析在攻击9轮AES-192和10轮AES-256中所需的相关密钥数量是最少的.此外,文中还改进了FSE2007论文中针对10轮AES-192的相关密钥矩形攻击,使其所需的数据量和计算复杂度均有所降低.     

CLEFIA算法的不可能差分密码分析

为研究分组密码CLEFIA抵抗不可能差分攻击的能力,使用了两类9轮不可能差分路径,给出了相关攻击结果。基于一条9轮不可能差分路径,利用轮函数中S盒差分分布表恢复密钥,攻击了11轮的CLEFIA。改进了关于14轮的CLEFIA-256的不可能差分攻击的结果,将数据复杂度降低到2104.23,时间复杂度降低到2221.5。同时,在两条不可能差分的基础上,根据轮密钥之间的关系,使用Early-abort技术和S盒差分分布表,分别给出12轮CLEFIA-128和13轮CLEFIA-128的不可能差分攻击。     

ESF算法的不可能差分密码分析

分析研究了分组密码算法ESF抵抗不可能差分的能力,使用8轮不可能差分路径,给出了相关攻击结果。基于一条8轮的不可能差分路径,根据轮密钥之间的关系,通过改变原有轮数扩展和密钥猜测的顺序,攻击了11轮的ESF,改善了关于11轮的ESF的不可能差分攻击的结果。计算结果表明:攻击11轮的ESF所需要的数据复杂度为O(2⁵³),时间复杂度为O(2³²),同时也说明了11轮的ESF对不可能差分是不免疫的。     

Piccolo缩减轮数的相关密钥不可能差分分析*

Sony在2011年提出的Piccolo算法密钥分为80bit(Piccolo-80)和128bit(Piccolo-128)。设计者使用包括相关密钥不可能差分在内的多种攻击方法对算法进行了安全分析,认为对于Piccolo的相关密钥不可能差分攻击分析只能实现11轮（80bit）和17轮（128bit）,但并未给出具体分析过程和实例。本文使用U-method方法对Piccolo算法进行了相关密钥不可能差分分析,并最终给出11轮和17轮的差分路径实例。     

QARMA算法的相关密钥不可能差分攻击

QARMA算法是一种代替置换网络结构的轻量级可调分组密码算法。研究QARMA算法抵抗相关密钥不可能差分攻击的能力,根据QARMA-64密钥编排的特点搜索到一个7轮相关密钥不可能差分区分器,在该差分区分器的前、后各添加3轮构成13轮相关密钥不可能差分攻击。分析结果表明,在猜测52 bit密钥时,与现有中间相遇攻击相比,该相关密钥不可能差分攻击具有攻击轮数较多、时间复杂度和空间复杂度较低的优点。     

改进的SMBA算法不可能差分分析

SMBA是2019年全国密码算法设计竞赛胜出算法之一,软硬件实现效率高且具有较强的安全性.本文对该算法抗不可能差分分析的能力进行了新的鉴定,进行了6轮SMBA-128算法不可能差分区分器的推导和证明,比设计者给出的区分器多了1轮;基于其中1个区分器首次给出了9轮密钥恢复攻击,数据复杂度和时间复杂度分别为2^104.2和2¹²¹;基于找到的SMBA-256算法的8轮不可能差分区分器,进行了12轮密钥恢复攻击过程,数据复杂度和时间复杂度分别为2^248.2和2^227.6.由此说明SMBA算法仍然具有足够的安全冗余.     

Zodiac 算法的不可能差分和积分攻击

重新评估了Zodiac算法抗不可能差分攻击和积分攻击的能力.已有结果显示,Zodiac算法存在15轮不可能差分和8轮积分区分器.首先得到了算法概率为1的8轮截断差分,以此构造了Zodiac算法完整16轮不可能差分和9轮积分区分器.利用9轮积分区分器,对不同轮数Zodiac算法实施了积分攻击,对12轮、13轮、14轮、15轮和16轮Zodiac的攻击复杂度分别为234,259,293,2133和2190次加密运算,选择明文数均不超过216.结果表明,完整16轮192比特密钥的Zodiac算法也是不抗积分攻击的.     

一种对AES-128的差分错误分析原理

描述了一种对AES-128的差分错误分析原理,给出了攻击的算法,分析了算法成功的概率。该算法可以得到AES-128的中间加密结果M9,利用M9和一组正确密文可以推出AES-128的最后一轮轮密钥,从而恢复AES-128的初始密钥。软件模拟结果表明,在物理技术达到的情况下,如果能向M9中反复随机地引入140个比特错误,那么找到初始密钥的可能性将超过90%。最后指出以密文分组链模式工作的AES可以抵抗以上提到的攻击。     

LBlock算法的相关密钥不可能差分分析

LBlock算法是2011年提出的轻量级分组密码,适用于资源受限的环境.目前,关于LBlock最好的分析结果为基于14轮不可能差分路径和15轮的相关密钥不可能差分路径,攻击的最高轮数为22轮.为研究LBlock算法抵抗不可能差分性质,结合密钥扩展算法的特点和轮函数本身的结构,构造了新的4条15轮相关密钥不可能差分路径.将15轮差分路径向前扩展4轮、向后扩展3轮,分析了22轮LBlock算法.在已有的相关密钥不可能差分攻击的基础上,深入研究了轮函数中S盒的特点,使用2类相关密钥不可能差分路径.基于部分密钥分别猜测技术降低计算量,分析22轮LBlock所需数据量为261个明文,计算量为259.58次22轮加密.     

分组密码AES的非平衡Biclique结构性质

Biclique攻击是目前唯一能将对AES全轮攻击降至穷举攻击之下的密钥恢复攻击,Biclique结构决定着攻击算法的复杂性,为了提高对全轮AES 的Biclique攻击的效率,研究了AES的非平衡Biclique结构性质。通过分析AES编码环节对Biclique结构的影响,给出了寻找AES非平衡Biclique结构的算法思路及其相关性质,对于AES-128、AES-192、AES-256三种密码模型,分别给出了其非平衡Biclique结构的分布特征,具体列出了初始差分活动字节个数达到最小或最大的非平衡Biclique结构。     

Impossible differential cryptanalysis of advanced encryption standard

Impossible differential cryptanalysis is a method recovering secret key, which gets rid of the keys that satisfy impossible differential relations. This paper concentrates on the impossible differential cryptanalysis of Advanced Encryption Standard (AES) and presents two methods for impossible differential cryptanalysis of 7-round AES-192 and 8-round AES-256 combined with time-memory trade-off by exploiting weaknesses in their key schedule. This attack on the reduced to 7-round AES-192 requires about 294.5 chosen plaintexts, demands 2129 words of memory, and performs 2157 7-round AES-192 encryptions. Furthermore, this attack on the reduced to 8-round AES-256 requires about 2101 chosen plaintexts, demands 2201 words of memory, and performs 2228 8-round AES-256 encryptions.     

New related-key rectangle attacks on reduced AES-192 and AES-256

In this paper, we examine the security of reduced AES-192 and AES-256 against related-key rectangle attacks by exploiting the weakness in the AES key schedule. We find the following two new attacks: 9-round reduced AES-192 with 4 related keys, and 10-round reduced AES-256 with 4 related keys. Our results show that related-key rectangle attack with 4 related keys on 9-round reduced AES-192 requires a data complexity of about 2¹⁰¹ chosen plaintexts and a time complexity of about 2^174.8 encryptions, and moreover, related-key rectangle attack with 4 related keys on 10-round reduced AES-256 requires a data complexity of about 2^97.5 chosen plaintexts and a time complexity of about 2²⁵⁴ encryptions. These attacks are the first known attacks on 9-round reduced AES-192 and 10-round reduced AES-256 with only 4 related keys. Furthermore, we give an improvement of the 10-round reduced AES-192 attack presented at FSE2007, which reduces both the data complexity and the time complexity. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60673072), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB311201)     

Related-Key Impossible Diferential Attack on Reduced-Round LBlock简

LBlock is a 32-round lightweight block cipher with 64-bit block size and 80-bit key. This paper identifies 16- round related-key impossible differentials of LBlock, which are better than the 15-round related-key impossible differentials used in the previous attack. Based on these 16-round related-key impossible differentials, we can attack 23 rounds of LBlock while the previous related-key impossible differential attacks could only work on 22-round LBlock. This makes our attack on LBlock the best attack in terms of the number of attacked rounds.     

Midori64的相关密钥不可能差分分析*

Midori算法是由Banik等人在AISACRYPT2015上提出的一种具有SPN结构的轻量级的加密算法。Midori的分组长度有64bit和128bit两种,分别为Midori64和Midori128,本文主要研究的Midori64。目前攻击者已经使用了不可能差分分析、中间相遇攻击、相关密钥差分分析等方法对Midori进行了分析,却没有使用相关密钥不可能差分分析进行分析。为了验证Midori算法的安全性,本文使用了相关密钥不可能差分分析了Midori算法,构造了一个Midori算法的9轮区分器,进行了Midori算法的14轮攻击,总共猜测了84bit密钥。     

分组密码AES-128的差分故障攻击

AES是美国数据加密标准的简称,又称Rijndael加密算法。它是当今最著名且在商业和政府部门应用最广泛的算法之一。AES有三个版本,分别是AES-128,AES-19和AES-AES的分析是当今密码界的一个热点,文中使用差分故障攻击方法对AES进行分析。差分故障攻击假设攻击者可以给密码系统植入错误并获得正确密文和植入故障后密文,通过对两个密文分析比对从而得到密钥。文中提出了对AES-128的两种故障攻击方法,分别是在第8轮和第7轮的开始注入故障。两个分析方法分别需要2个和4个故障对。数据复杂度分别为2^34（2^112）次猜测密钥。     

Piccolo算法的相关密钥-不可能差分攻击

现有的对于Piccolo算法的安全性分析结果中,除Biclique分析外,以低于穷举搜索的复杂度最长仅攻击至14轮Piccolo-80和18轮Piccolo-128算法.通过分析Piccolo算法密钥扩展的信息泄漏规律,结合算法等效结构,利用相关密钥-不可能差分分析方法,基于分割攻击思想,分别给出了15轮Piccolo-80和21轮Piccolo-128含前向白化密钥的攻击结果.当选择相关密钥量为2⁸时,攻击所需的数据复杂度分别为2^58.6和2^62.3,存储复杂度分别为2^60.6和2^64.3,计算复杂度分别为2⁷⁸和2^82.5;在选择相关密钥量为2⁴时,攻击所需的数据复杂度均为2^62.6和2^62.3,存储复杂度分别为2^64.6和2^64.3,计算复杂度分别为2^77.93和2^124.45.分析结果表明,仅含前向白化密钥的15轮Piccolo-80算法和21轮Piccolo-128算法在相关密钥-不可能差分攻击下是不安全的.     

CLEFIA-128/192/256的不可能差分分析

对分组密码算法CLEFIA进行不可能差分分析.CLEFIA算法是索尼公司在2007年快速软件加密大会(FSE)上提出来的.结合新发现和新技巧,可有效过滤错误密钥,从而将算法设计者在评估报告中给出的对11圈CLEFIA-192/256的攻击扩展到11圈CLEFIA-128/192/256,复杂度为2103.1次加密和2103.1个明文.通过对明文附加更多限制条件,给出对12圈CLEFIA-128/192/256的攻击,复杂度为2119.1次加密和2119.1个明文.而且,引入一种新的生日筛法以降低预计算的时间复杂度.此外,指出并改正了Tsunoo等人对12圈CLEFIA的攻击中复杂度计算方面的错误.     

Impossible Differential Cryptanalysis of Reduced-Round ARIA and Camellia

This paper studies the security of the block ciphers ARIA and Camellia against impossible differential cryptanalysis. Our work improves the best impossible differential cryptanalysis of ARIA and Camellia known so far. The designers of ARIA expected no impossible differentials exist for 4-round ARIA. However, we found some nontrivial 4-round impossible differentials, which may lead to a possible attack on 6-round ARIA. Moreover, we found some nontrivial 8-round impossible differentials for Camellia, whereas only 7-round impossible differentials were previously known. By using the 8-round impossible differentials, we presented an attack on 12-round Camellia without FL/FL^-1 layers.     

AES的差分－代数攻击

差分－代数攻击是一种新的攻击方法,此方法结合了差分分析和代数攻击的思想。差分分析和代数攻击都是对高级加密标准（AES）最有效的攻击算法之一。对差分－代数如何在AES中应用进行了分析,并成功地应用此方法对5轮AES-256进行了攻击,使之比穷尽攻击更有效。