基于BBS产生器和椭圆曲线的改进RC4算法

针对RC4算法密钥流序列随机性不高,易受故障引入攻击、区分攻击和“受戒礼攻击”的问题,提出了一种基于BBS产生器和椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用随机比特产生器和随机大素数生成种子密钥Key,利用椭圆曲线产生秘密整数,在每次输出后对S盒中元素重新赋值,生成随机性很高的密钥流序列。改进RC4算法可以通过NIST随机性测试,其中频率检验、游程检验和Maurer检验等比RC4算法分别高出0.129 18,0.107 39,0.197 64,能够有效防止不变性弱密钥的产生,抵抗“受戒礼”攻击;密钥流序列分布均匀,不存在偏差,能够有效抵御区分攻击;基于椭圆曲线产生的秘密整数猜测困难,S盒内部状态不能获知,能够抵抗“故障引入”攻击。理论和实验证明改进RC4算法的随机性和安全性高于RC4算法。     

对不同种子密钥长度的RC4算法的明文恢复攻击

针对不同种子密钥长度的RC4算法的明文恢复问题,提出了对经过不同种子密钥长度（8字节、16字节、22字节）的RC4算法加密的明文的明文恢复攻击。首先利用统计算法在2³²个不同种子密钥的条件下统计了RC4算法每个密钥流输出字节的t值分布,发现了RC4算法密钥流输出序列存在偏差;然后,利用单字节偏差规律和双字节偏差规律给出了对经RC4算法加密的明文的前256字节的攻击算法。实验结果表明,在密文量为2³¹的条件下,除了第4字节外,攻击算法能够以100%的成功率恢复明文的前196字节。对于种子密钥长度为8字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过了91%;相应的,种子密钥长度为16字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过87%;种子密钥长度为22字节的RC4算法,前256字节的恢复成功率都超过了81%。所提攻击算法拓展了原有攻击密钥长度为16字节的RC4算法的范围,且在实际应用中能够更好地恢复经RC4算法加密的明文。     

RC4流密码算法的分析与改进

RC4流密码算法易受弱密钥攻击、区分攻击和错误引入攻击。针对上述攻击,提出了一种基于随机置换的改进算法,该算法采用动态的状态表进行非线性运算,扩展状态表中的元素的取值空间,密钥序列的输出由状态表的前一状态和后一状态共同决定,提高了算法的安全性。分析了改进算法的正确性、安全性以及抗攻击性。实验验证了改进算法的密钥流随机性和效率优于RC4算法。     

基于椭圆曲线的改进RC4算法

针对流密码（RC4）算法存在不变性弱密钥、密钥流序列随机性不高和算法初始状态可以被破解等问题，提出一种基于椭圆曲线的RC4改进算法。该算法利用椭圆曲线、哈希函数和伪随机数产生器生成初始密钥，在S盒和指针的作用下进行非线性变换最终生成具有高随机性的密钥流序列。美国国家标准与技术研究院（NIST）随机性测试结果表明，改进算法的频率检验、游程检验和Maurer指标比原RC4算法分别高出0.13893，0.13081和0.232050，能有效防止不变性弱密钥的产生，抵抗"受戒礼"攻击；初始密钥是一个分布均匀的随机数，不存在偏差，能够有效抵御区分攻击；椭圆曲线、哈希函数具有单向不可逆性，伪随机数产生器具有高密码强度，初始密钥猜测赋值困难，不易破解，能够抵抗状态猜测攻击。理论和实验结果表明改进RC4算法的随机性和安全性高于原RC4算法。     

轻量级分组密码算法DoT的模板攻击

模板攻击是一种重要的侧信道分析方法,其在实际密码算法破译中具有较强的区分能力。轻量级分组密码算法DoT在硬件和软件实现中都表现出优秀的性能,尽管目前针对DoT算法的传统数学攻击已经取得了一定效果,但是该算法在具体实现中是否足以抵御侧信道攻击仍有待研究。基于DoT算法结构及其S盒特点,提出一种针对DoT算法的模板攻击方法。基于汉明重量模型来刻画加密算法运行时的能耗特征,将S盒输出值的具体分布作为中间状态值构造区分器,从而进行密钥恢复。测试结果表明,该模板攻击仅需6组明文就可恢复出8 bit密钥信息,DoT密码算法在该模板攻击下具有脆弱性。     

Robin算法改进的6轮不可能差分攻击

Robin算法是Grosso等人在2014年提出的一个分组密码算法。研究该算法抵抗不可能差分攻击的能力。利用中间相错技术构造一条新的4轮不可能差分区分器,该区分器在密钥恢复阶段涉及到的轮密钥之间存在线性关系,在构造的区分器首尾各加一轮,对6轮Robin算法进行不可能差分攻击。攻击的数据复杂度为2118.8个选择明文,时间复杂度为293.97次6轮算法加密。与已有最好结果相比,在攻击轮数相同的情况下,通过挖掘轮密钥的信息,减少轮密钥的猜测量,进而降低攻击所需的时间复杂度,该攻击的时间复杂度约为原来的2?8。     

针对RC4算法的无线局域网攻击

无线局域网的802.11标准采用WEP(有线等价保密协议),用来保护链路层的通信不被窃听和其他攻击。该文首先分析了WEP协议中使用的RC4加密算法,然后给出该算法里在密钥时序安排里的两种安全漏洞,这些安全漏洞导致了针对无线局域网的可行的攻击手段存在。最后根据RC4加密算法存在的相关密钥漏洞对无线局域网进行攻击并成功获取密钥,并给出一些改进攻击手段的设想。     

对Py的一种改进的区分攻击

提出了对流密码算法的一种改进的区分攻击方法。首先利用隐Markov模型给出了有效计算的输出序列在一个特定的事件发生的情况下的条件分布的公式,并由此构造了一个“最优”区分器,在区分优势和目前最有效的区分攻击相同的情况下,所需密钥流长度缩短为原来的1/3.2。     

一种抗截获攻击的RC算法

现有关于注册码(RC)软件保护方式的改进中缺乏对增强其抗截获欺骗能力的研究。针对两种常见的截获欺骗攻击模型,提出一种抗截获欺骗攻击的RC软件保护算法Anti-ISA RCSP,在不改变RC算法和验证算法的前提下,通过使用密钥协商和加密技术,提高现有RC软件保护的有效性。分析表明,在增加信息交互和时空需求代价下该算法可以解决现有RC保护手段的难题,其安全强度与密钥协商过程和加密算法的安全性相当。     

Subterranean-SAE算法的条件立方攻击

美国国家标准与技术研究院(NIST)于2018年开始征集轻量级认证加密和哈希算法标准,其中Subterranean 2.0密码套件是晋级到第二轮的32个候选算法之一. Subterranean-SAE是Subterranean2.0密码套件中的一种认证加密工作模式. 2019年,刘富康等人对4轮空白轮(4 blank rounds)的Subterranean-SAE算法进行了基于条件立方的密钥恢复攻击,此攻击有效的前提假设是:当条件变量满足条件时输出代数次数为64,否则为65.但刘富康等人并没有验证该假设是否成立.借助三子集可分性理论,本文首次提出了在初始状态未知场景下评估输出代数次数的新技术,并将该技术成功应用于4轮空白轮Subterranean-SAE算法.实验结果表明, 4轮空白轮Subterranean-SAE算法32个输出比特的代数次数上界为63,因此刘富康等人的密钥恢复攻击实际为区分攻击.进一步,本文提出降低立方维数、扩展立方变量选取范围的策略,并成功改进了Subterranean-SAE算法条件立方的搜索方法.利用此方法我们共搜索到24组33维立方并以此构造条件立方攻击,...     

基于IPv6的概率包标记路径溯源方案

针对现有IPv6路由追踪技术匮乏,以及IPv4路由追踪技术不能直接移植到IPv6网络环境中的问题,根据IPv6的自身特点,提出了一种基于概率包标记的IPv6攻击源追踪方案。该方案在原有IPv4概率包标记方法的基础上进行了有效的改进,重新规划标记区域,分别在IPv6的基本报头和扩展报头上划分合适的标识域和信息域,既解决标记空间不足的问题,又能规范标记信息的存放秩序;采用动态标记概率,区分对待未标记数据包和已标记数据包,解决标记信息覆盖问题,同时,优化标记算法,实现IPv6网络环境下路径追踪的快速、准确。理论分析与实验结果表明,该方案能有效追踪攻击源,且效果优于原IPv4追踪技术。     

基于分布式计算的RC4加密算法的暴力破解

加密算法的安全性很大程度上取决于暴力破解的不可行性。暴力破解加密算法是密码学的研究方向之一。本文采用分布式计算方法,设计了暴力破解RCA加密算法的软件。在局域网内实现了对40位的RCA算法的暴力破解,并对软件的破解速度进行了测试。测试结果表明,40住的RCA抵抗暴力攻击的能力是很脆弱的。因此,用RCA算法加密也是很不安全的。     

Differential cryptanalysis of eight-round SEED

Block Cipher SEED is one of the standard 128-bit block ciphers of ISO/IEC together with AES and Camellia (Aoki et al., 2000, ISO/IEC 18033-3, 2005; Korea Information Security Agency, 1999; National Institute of Standards and Technology, 2001) [1], [4], [5] and [6]. Since SEED had been developed, there is no distinguishing cryptanalysis except a 7-round differential attack in 2002 [7]. For this, they used the six-round differential characteristics with probability ²−124 and analyzed seven-round SEED with 2¹²⁶ chosen plaintexts. In this paper, we propose a new seven-round differential characteristic with probability ²−122 and analyze eight-round SEED with 2¹²⁵ chosen plaintexts. The attack requires about 2¹²² eight-round encryptions. This is the best-known attack on a reduced version of SEED so far.     

针对CSC系列流密码算法的区分攻击

研究CSC-(n,N)序列流密码算法簇的安全性,证明产生的第1个密钥字节为0的概率约为2-n~2-2n,利用模拟实验验证其正确性,据此提出对CSC-(n,N)的区分攻击。该区分攻击只需利用23n+2个密钥产生的第1个密钥字就能以0.84以上的正确率将CSC-(n,N)产生的密钥流序列与随机序列进行区分。     

Finding an internal state of RC4 stream cipher

The RC4 is a stream cipher widely deployed in software applications due to its simplicity and efficiency. The paper presents a cryptanalytic attack that employs the tree representation of this cipher and introduces an abstraction in the form of general conditions for managing the information about its internal state. In order to find the initial state, the tree of general conditions is searched applying the hill-climbing strategy. The complexity of this attack is lower than that of an exhaustive search. The attack is derived from a general cryptanalytic approach for a class of table-shuffling ciphers, whose next-state function permutes the table entries. Incorporating the general conditions in the existing backtracking algorithm, the estimated complexity of the cryptanalytic attack is decreased below the best published result but the RC4 still remains a quite secure cipher in practice.