分组密码中的代替－置换网络的差分特性研究

本文研究了作为分组密码中代替－置换网络的布尔函数的差分特性，首次定义并讨论了布尔函数差分重量与差分定序特征矩阵的性质，给出了一种构造满足文献［６］提出的１阶ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ准则的代替－置换网络的方法，这种分组密码体制对差分密码分析具有一定的免疫性。     

用代替—置换网络抵抗差分和线性密码分析

在本文中，我们考察了一类称为代替－置换网络的乘积密码，研究了这些密码网络抵抗两种重要攻击：差分密码分析和线性密码分析的能力。我们特别以代替圈数的函数形式给出了差分特征概率和线性逼近概率的上界。更进一步，我们证明了通过使用具有良好扩散特征的大Ｓ－盒和用适当的线性变换替换圈之间的置换就能够有效地提高密码在抵抗这两种攻击方法的安全性。     

关于代换—置换网络的构造

文献［２］引入了ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ阶数的概念，并说明了ｆｉｆｆｕｓｉｏｎ阶数反映了分组密码抵御差分密码分析的能力，但是并没有给出满足一定ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ阶数的Ｓ－盒的具体构造方法。文献［３］研究了分组密码中的代替－置换网络的差分特性，并称给出一种构造同时满足平衡性与１阶ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ准则的多输出函数的方法。本文将指出它的错误，并给出几种满足１阶ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ准则的置换的方法。     

关于一类非线性布尔函数的密码学特性分析

本文以统计方法分析了一类特殊的非线性布尔函数的平衡特性、雪崩特性、差分特性等密码学特性。通过数据测试表明该函数的平衡性满足一定规律,具有良好的雪崩特性和差分特性,该函数可以和置换相结合用于实际的分组密码设计。     

分组密码最小活跃S盒个数快速搜索算法

为了解决密码设计中最小活跃S盒个数的快速计算问题，研究了扩散层的差分和掩码传播性质，提出了一种计算最大距离可分(MDS)矩阵和二元域矩阵的差分/掩码模式分布表的方法，并证明了所提方法计算复杂度的下界。基于扩散矩阵的差分/掩码模式分布表，提出了一种快速搜索分组密码最小活跃S盒个数的算法，将其用于代入置换网络(SPN)型分组密码，找到了LED、SKINNY、CRAFT和FIDES的全轮最小活跃S盒个数。     

两类动态密码结构抵抗不可能差分和零相关线性能力评估

动态密码的设计与分析是当前密码学领域研究的热点.本文针对类CLEFIA动态密码结构和四分组CLEFIA变换簇抵抗不可能差分和零相关线性分析的能力进行评估.当两类动态密码结构的轮函数为双射时,通过研究密码组件的可交换性质,证明了这两类动态密码结构各自置换等价于标准静态密码结构.利用建立的置换等价关系,通过构造静态密码结构不可能差分和零相关线性区分器,证明了4n轮类CLEFIA动态密码结构所有结构均存在8轮的不可能差分和零相关线性区分器,证明了4n轮四分组CLEFIA变换簇所有结构均存在9轮的不可能差分和零相关线性区分器.     

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。     

抗差分攻击的可证明的安全保密性

本文的目的是指出ＤＥＳ类迭代密码已经证明了可以抵抗差分攻击的存在。具有独立的圈密钥的ＤＥＳ类密码的安全保密的主要结论在定理１中给出。定理１给出了参考文献［４］中定义的Ｓ圈差分概率的上限，且这种上限仅仅依赖于迭代密码的圈函数。此外，本文指出了存在这样的数，使得差分的概率少于或等于２＾３ｎ，这里，ｎ是明文分组长度。同时，本文也给出了一个迭代分组密码的范例。该范例与ＤＥＳ相容，且已经证明对差分攻击是安全     

关于布尔函数的差分结构

主要讨论了布尔函数的差分结构，说明了关于布尔函数的某些性质的研究实质上都可归结为其差分结构的研究。     

一种变体BISON分组密码算法及分析

该文基于Whitened Swap?or?Not(WSN)的结构特点,分析了Canteaut 等人提出的Bent whItened Swap Or Not –like (BISON-like) 算法的最大期望差分概率值(MEDP)及其(使用平衡函数时)抵御线性密码分析的能力;针对BISON算法迭代轮数异常高(一般为3n轮,n为数据分组长度)且密钥信息的异或操作由不平衡Bent函数决定的情况,该文采用了一类较小绝对值指标、高非线性度、较高代数次数的平衡布尔函数替换BISON算法中的Bent函数,评估了新变体BISON算法抵御差分密码分析和线性密码分析的能力。研究结果表明:新的变体BISON算法仅需迭代n轮;当n较大时(如n=128或256),其抵御差分攻击和线性攻击的能力均接近理想值。且其密钥信息的异或操作由平衡函数来决定,故具有更好的算法局部平衡性。     

密码体制中的布尔置换的构造与计数

布尔置换在密码体制设计中有重要的应用。本文研究了构造布尔置换的一般方法，并得到了目前最好的计数下界。     

AC分组密码

本文推出了一个分组长度和密钥长度均为128bit的分组密码－－AC（acipher），它的整体结构是SP网络，加解密是相似的。AC分组密码的设计结合了宽轨迹策略和比特块技术，以确保算法对差分密码分析和线性密码分析的安全性。本文的目的是寻求公众对AC分组密码的测试、分析和评估。     

对AES算法的S盒布尔函数分析

分组密码的安全性很大程度上取决于分组密码中唯一的非线性结构S盒。论文对AES的S盒的代数性质进行分析,采用布尔函数的方法,先得到S盒的真值表,再求解S盒的布尔函数表达式,根据布尔函数表达式计算得出S盒的平衡性、正交性、线性性、差分均匀性质、鲁棒性、非线性性等代数性质,说明AES的S盒的安全性。     

广义的Feistel网络

设计一个分组密码，力求它有较强的抗攻击能力，特别是可以抗击差分分析和线性密码分析，除此之外，还希望结构简单，实现方便。本文证明了一个简单的小型Ｓ盒网络就能经得直线性和差分密码分析，为每圈有１，２，３和４个并行Ｓ盒的广义Ｆｅｉｓｔｅｌ网络推导差分概率和线性相关的上界，其推论是该结果具有普遍性。     

类CLEFIA动态密码结构抵抗差分密码分析能力评估

将动态思想融入分组密码设计,使得算法具有动态性能从而提高抗攻击能力,按照这种想法,本文提出"类CLEFIA动态密码结构",并通过建立两类不同密码结构的差分对应之间的联系,给出类CLEFIA动态密码结构的差分密码分析结果.具体地,对4r(r≥1)轮类CLEFIA动态密码结构,在轮函数都是双射时,证明了l(l≥1)轮差分特征至少有l-1个活动轮函数.     

四分组类CLEFIA变换簇抵抗差分密码分析的安全性评估

差分密码分析是针对分组密码的强有力的攻击方法,估计分组密码抵抗差分密码分析的能力是分组密码安全性评估的重要内容之一.基于实际应用背景,提出了“四分组类CLEFIA变换簇”的概念,并利用变换簇中两种特殊分组密码结构的差分对应之间的关系,给出了变换簇中所有密码结构抵抗差分密码分析的安全性评估结果.     

分组密码安全性研究的新进展

本文介绍了近期在分组密码(DES一类)安全性研究的进展情况,重点对差分密码分析和线性密码分析的方法和结果进行论述,对分组密码的安全性提出了展望。     

密码理论算法综述

概要介绍了密码理论算法的发展现状,重点讨论了密码算法中的布尔函数,最后总结了各种密码体制的应用。     

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。     

一种结合离散混沌映射和Feistel网络的分组加密算法

论文提出了一种新颖的结合一维离散混沌映射与Feistel网络结构的分组密码算法(CFCEA)。分组长度为64 bit,密钥长度为128bit,并使用了一个128bit长的辅助密钥。在轮函数中用Logistic混沌映射和3个代数群算子进行混合运算,此外还特别设计了子密钥生成算法。对CFCEA的密码学特性进行了分析,结果表明该算法具有严格的雪崩效应,扩散性能和扰乱性能理想。并且算法在64bit分组长度下差分概率和线性概率的理论上界分别近似为2-52.92和2-49.206,具备抵抗一定强度的差分和线性密码分析的能力。