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。     

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，这种分组密码组体制对差分密友分析具有一定的免疫性。     

基于卡方统计量的多差分攻击方法

为了精确地估计分组密码算法抵抗差分攻击的能力,在已知多个具有高概率差分特征的条件下,提出了基于卡方统计量的多差分攻击方法.分析了正确密钥和错误密钥对应的统计量的分布规律,给出了多差分攻击方法的成功率、数据复杂度和计算复杂度的关系.在分组密码算法的差分特征概率未知的条件下,该方法仍然是适用的.     

一类广义Feistel密码的安全性评估

该文评估一类广义Feistel密码(GFC)抵抗差分和线性密码分析的能力:如果轮函数是双射且它的最大差分和线性特征的概率分别是p和q,则16轮GFC的差分和线性特征的概率的上界为p7和q7;如果轮函数采用SP结构且是双射,S盒的最大差分和线性特征的概率是ps和qs,P变换的分支数为Pd,则16轮GFC的差分和线性特征的概率的上界为(ps)3Pd+1和(qs)3Pd+1。     

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。     

韩国加密标准的安全性分析

SEED是韩国的数据加密标准,设计者称用线性密码分析攻击SEED的复杂度为2^335.4,而用本文构造的15轮线性逼近攻击SEED的复杂度为2³²⁸.为了说明SEED抵抗差分密码分析的能力,设计者首先对SEED的变体SEED^*做差分密码分析,指出9轮SEED*对差分密码分析是安全的;利用SEED^*的扩散置换和盒子的特性,本文构造SEED^*的9轮截断差分,因此10轮SEED^*对截断差分密码分析是不免疫的.本文的结果虽然对SEED的实际应用构成不了威胁,但是显示了SEED的安全性并没有设计者所称的那样安全.     

Trivium流密码的基于自动推导的差分分析

Trivium是欧洲eSTREAM工程评选出的7个最终胜出的流密码算法之一.本文提出了针对Trivium的基于自动推导的差分分析技术,利用该技术可以得到任意轮Trivium算法的差分传递链.将该技术应用于轮数为288的简化版Trivium算法,提出了一个有效的区分攻击,仅需226个选择IV,区分优势为0.999665,攻击结果远优于已有的线性密码分析和多线性密码分析.将该技术应用于更多轮的Trivium算法和由Turan和Kara提出的修改Trivium算法,结果表明,初始化轮数低于359的Trivium算法不能抵抗差分分析,修改Trivium算法在抵抗差分分析方面优于原Trivium算法.     

多重差分分析法

在本文中，我们给出一种同时利用多个差分特征的方法，该方法与原来的差分方法相比在一定情况下可减少成功攻击密码算法所需的数据量。尽管我们的计算局发于ＤＥＳ－型分组算法，但一般地，该方法也能应用于其他一些类型的分组算法的攻击，只要该分组算法受差分分析的威胁。     

差分-双线性密码分析研究

差分密码分析和线性密码分析是分组密码分析中应用最广泛的技术.随着差分-线性密码分析的出现,一大批派生出来的密码分析方法表现出了很好的攻击效果.文中首先介绍了这两种密码分析方法的原理,然后推广到双线性密码分析.由于双线性密码分析攻击Feistel结构的密码特别有效,所以在某些场合,由差分密码分析和双线性密码分析结合成的差分-双线性密码分析具有比差分-线性密码分析更好的攻击效果.     

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。     

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.     

两种背包型的公钥密码算法的安全性分析

背包型公钥密码体制是几个最早的公钥密码体制之一,分析其安全性十分重要。该文对两种抵抗Shamir攻击和低密度攻击的背包型公钥密码体制进行了安全性分析,提出一种新的攻击方法,指出可以利用多项式时间算法以很大的概率找到私钥,从而破解了它们。     

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.     

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     

Camellia的差分和线性迭代特征

Camellia是NESSIE计划2003年公布的分组密码标准算法之一.本文对Camellia的差分迭代特征和线性迭代特征进行分析,发现了P置换及其逆置换对3轮和4轮迭代特征的影响,找到了到目前为止最优的3轮和4轮差分和线性迭代特征,并利用4轮最优差分和线性迭代特征,给出了r(6≤r≤18)轮Camellia变体的差分特征概率和线性偏差概率,其中18轮的差分特征概率为2^-296,线性偏差概率为2^-141.32,这些结果优于Eli Biham等人2001所得的结果.     

一类广义 Feistel 密码安全性能的进一步评估

为评估一类广义Feistel密码的安全性能,利用迭代结构对该分组密码抵抗差分密码分析和线性密码分析的能力进行了深入的研究。在轮函数都是双射的假设条件下,证明了4r （r≥1）轮广义 Feistel密码至少有（8/3） r-[（rmod3）/3]＋（rmod3）/3个轮函数的输入差分非零。当r ≥6时,本文的结果比现有结果至少提高20％。从而利用轮函数的最大差分和线性逼近概率,就可以估算出4r（r≥1）轮广义Feistel密码最大差分特征概率和最大线性逼近概率的上界。     

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。     

一类分组密码变换簇抵抗线性密码分析的安全性评估

线性密码分析是针对分组密码的强有力的攻击方法，估计分组密码抵抗线性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线性逼近之间的关系，给出了变换簇中所有密码结构抵抗线性密码分析的安全性评估结果，并提出了需要进一步探讨的若干问题.这种利用变换簇对分组密码进行研究的方法，为分组密码的安全性评估提供了一个较为新颖的思路.     

基于MILP的轻量级密码算法ACE的差分分析

研究了轻量级密码算法ACE的差分性质。首先定义了n维环形与门组合，充分分析了该结构中与门之间的相互关系，仅利用O(n)个表达式给出其精确的MILP差分刻画，将ACE算法中的非线性操作转化为32维环形与门组合，从而给出了ACE算法的MILP差分模型。其次根据MILP模型求解器Gurobi的求解特点，给出了快速求解ACE的MILP差分模型的方法。对于3～6步的ACE置换，得到了最优差分链，利用多差分技术给出了更高概率的差分对应，从而给出了ACE置换为3步的认证加密算法ACE-Aε-128的差分伪造攻击与哈希算法ACE-H-256的差分碰撞攻击，成功概率为2^-90.52，并证明了4步ACE置换达到了128bit的差分安全边界。实际上，n维环形与门组合的MILP差分刻画具有更多的应用场景，可应用于SIMON、Simeck等密码算法的分析中。     

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。