改进的减轮Kiasu-BC算法的中间相遇攻击

Kiasu-BC算法是加密认证竞赛CAESAR第一轮入选方案Kiasu的内置可调分组密码。Kiasu-BC算法是基于AES-128轮函数构造的可调分组密码算法，通过对Kiasu-BC算法的结构特征进行研究，利用调柄自由度以及内部密钥间的制约关系，降低预计算的复杂度。结合差分枚举技术，构造新的5轮中间相遇区分器，改进Kiasu-BC算法的8轮中间相遇攻击。改进后攻击的时间复杂度为2¹¹⁴，存储复杂度为2⁶³，数据复杂度为2¹⁰⁸。     

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.     

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.     

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.     

11轮3D密码的不可能差分攻击

3D密码是CANS 2008提出的新的分组密码算法, 其设计思想是基于美国高级加密标准AES,但3D密码算法采用的是3维结构。该文根据3D算法的结构特点,构造出一类新的6轮不可能差分区分器,将3D密码的不可能差分攻击扩展到11轮。将10轮不可能差分攻击时间复杂度降为2318.8。该文中大量应用预计算技术,大大降低了时间复杂度,对于分组密码的实际攻击中的数据处理,提高运算效率过程,有很好的借鉴意义。     

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。     

MIBS算法的积分攻击

对分组密码算法MIBS在积分攻击下的安全性进行了研究,构造了MIBS算法的5轮积分区分器,利用Feistel结构的等价结构以及MIBS密钥扩展算法中主密钥和轮密钥的关系,对10轮MIBS算法实施了积分攻击,给出了攻击算法。攻击10轮MIBS-64的数据复杂度和时间复杂度分别为 和 ,攻击10轮MIBS-80的数据复杂度和时间复杂度分别为 和 。分析结果表明,10轮MIBS算法对积分攻击是不免疫的,该积分攻击的轮数和数据复杂度上都要优于已有的积分攻击。     

基于混合整数线性规划的八阵图不可能差分分析

八阵图(ESF)是基于LBlock改进的轻量级分组密码，具有优良的软硬件实现效率。针对ESF算法的安全性，该文借助自动化搜索工具，利用不可能差分分析方法，对算法进行安全性评估。首先结合ESF的结构特性和S盒的差分传播特性，建立了基于混合整数线性规划(MILP)的不可能差分搜索模型；其次利用算法S盒的差分传播特性和密钥扩展算法中轮子密钥间的相互关系，基于一条9轮不可能差分区分器，通过向前扩展2轮向后扩展4轮，实现了对ESF算法的15轮密钥恢复攻击。分析结果表明，该攻击的数据复杂度和时间复杂度分别为2^60.16和2^67.44，均得到有效降低，且足够抵抗不可能差分分析。     

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2272+264,五轮密码的复杂度为3240+232。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272+256,五轮密码的复杂度为240+224。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240降为232,六轮的攻击复杂度由272降为264。     

低轮FOX分组密码的碰撞-积分攻击

FOX是最近推出的系列分组密码,它的设计思想基于可证安全的研究结果,且在各种平台上的性能优良.本文利用碰撞攻击和积分攻击相结合的技术分析FOX的安全性,结果显示碰撞-积分攻击比积分攻击有效,攻击对4轮FOX64的计算复杂度是2^45.4,对5轮FOX64的计算复杂度是2^109.4,对6轮FOX64的计算复杂度是2^173.4,对7轮FOX64的计算复杂度是2^237.4,且攻击所需数据量均为2⁹;也就是说4轮FOX64/64、5轮FOX64/128、6轮FOX64/192和7轮FOX64/256对本文攻击是不免疫的.     

对8轮CLEFIA算法的一种现实攻击

CLEFIA算法是SONY公司在2007年的快速软件加密大会上提出的一个分组密码算法.研究了CLEFIA算法的等价结构,并找到了它的一个5轮区分器.基于5轮区分器,利用中间相遇攻击方法对6/7/8轮的CLEFIA算法进行了攻击.攻击复杂度都比较小,其中对于6轮和7轮的攻击在普通PC机上不到1秒钟就可恢复密钥,8轮的攻击...     

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.     

3D密码的7轮子空间迹区分器

子空间迹攻击是一种新型分组密码分析方法,该文对使用了类AES密码新结构的3D密码子空间性质进行研究。首先利用3D密码的3轮明确子空间迹,结合子空间的交集性质,首次构造出3D密码的7轮子空间迹不可能差分区分器,数据复杂度为2^193.1个选择明文,时间复杂度为2^202.3次查表操作,成功率为60.6%;“n倍”性质指子空间的全部明文对经过一轮加密,差分属于同一子空间的密文对个数为n的倍数。利用该性质,构造了3D密码的7轮结构区分器,数据复杂度为2^{1 28}个选择明文,时间复杂度为2^129.6次查表操作,存储复杂度为2^{1 28} Byte,成功率大于99.99%。     

MD-64算法的相关密钥-矩形攻击

该文针对MD-64分组密码算法在相关密钥-矩形攻击下的安全性进行了研究。分析了算法中高次DDO (Data Dependent Operations)结构、SPN结构在输入差分重量为1时的差分转移规律,利用高次DDO结构的差分特性和SPN结构重量为1的差分路径构造了算法的两条相关密钥-差分路径,通过连接两条路径构造了算法的完全轮的相关密钥-矩形区分器,并对算法进行了相关密钥-矩形攻击,恢复出了32 bit密钥。攻击算法所需的数据复杂度为262相关密钥-选择明文,计算复杂度为291.6次MD-64算法加密,存储复杂度为266.6 Byte存储空间,成功率约为0.961。分析结果表明,MD-64算法在相关密钥-矩形攻击条件下的安全性无法达到设计目标。     

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。     

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。     

42轮SHACAL-2新的相关密钥矩形攻击

利用SHACAL-2密码算法轮变换的特点,构造了一个新型的34轮区分器.基于该区分器和部分密钥分别猜测的技术,针对40轮、42轮简化SHACAL-2分别给出了新的攻击方法.研究结果表明:利用2个相关密钥.对40轮SHACAL-2进行相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2235选择明文数据量,计算复杂度约为243.6次加密;而对42轮SHACAL-2进行相关密钥矩形攻击其数据复杂度约为2235选择明文数据量,计算复杂度约为2472.6次加密.与已有的结果相比较,这些新分析所需的数据复杂度和计算复杂度均有明显的降低.     

FOX算法的中间相遇攻击

研究了FOX分组密码算法在中间相遇攻击下的安全性。首先,分别构造了FOX64和FOX128的3轮中间相遇区分器,实施了6轮中间相遇攻击,得到对6轮FOX64和FOX128较好的攻击结果。其次,将FOX128的中间相遇区分器扩展到4轮,并结合时间存储数据折衷的方法,攻击了7轮FOX128,与已有的攻击结果相比,攻击的时间复杂度和存储复杂度略大,而数据复杂度明显降低。     

对8轮ARIA算法的差分枚举攻击

给出了ARIA算法4轮差分性质,提出了对ARIA算法的差分枚举攻击。攻击了7轮和8轮ARIA-256算法,攻击的数据复杂度是256,攻击7轮时预计算的复杂度为2238.2次加密7轮ARIA算法,恢复密钥的计算复杂度是2124.2次加密7轮ARIA算法;攻击8轮时预计算的复杂度为2238次加密8轮ARIA算法,恢复密钥的计算复杂度是2253.6次加密8轮ARIA算法。