MIBS-64算法Rectangle与Boomerang攻击的改进

MIBS算法是Izadi等人于2009年提出的一种轻量级分组密码,包含MIBS-64和MIBS-80两个版本.2019年,Chen等人对MIBS-64开展了基于13轮Rectangle区分器的15轮密钥恢复攻击,时间、数据和存储复杂度为(T,D,M)=(2⁵⁹,2⁴⁵,2⁴⁵).本文进一步研究MIBS-64算法抵抗Rectangle与Boomerang攻击的能力.利用差分在轮函数线性层确定性传播的特点,改进了Chen等人的15轮Rectangle密钥恢复攻击,将时间复杂度从2⁵⁹降低至2⁴⁷.引入Song等人提出的针对Boomerang攻击的新型密钥恢复算法,对MIBS-64开展了15、16轮的Boomerang密钥恢复攻击,所需的复杂度(T,D,M)为(2³⁸,2³⁷,2³⁶)和(2⁶⁰,2⁶⁰,2³⁰).给出了MIBS-64在Boomerang...     

E2算法的中间相遇攻击

作为AES的候选算法,E2算法由于其特殊的两层SP结构一直是人们研究的热点。研究了E2算法抵抗中间相遇攻击的能力。基于E2算法的结构,利用中间相遇的思想设计了一个4轮区分器,利用该区分器,对E2算法进行了5轮、6轮中间相遇攻击。研究结果表明,E2-128算法对于5轮中间相遇攻击以及E2-256算法对于6轮中间相遇攻击是不抵抗的。这是首次用中间相遇的攻击方法对E2算法进行的分析,相对于已有的结果,该方法降低了所用数据复杂度。     

Rijndael-256算法的中间相遇攻击

根据Rijndael密码的算法结构,构造一个新的5轮相遇区分器：若输入状态的第一个字节可变动,而余下字节固定不变,则通过5轮加密后,算法输出的每个字节差分值均可由输入状态的第一个字节值及25个常量字节以概率2-96确定。基于该区分器,给出一种针对9轮Rijndael-256的中间相遇攻击。分析结果表明,该攻击的数据复杂度约为2128个选择明文数据量,时间复杂度约为2211.6次9轮Rijndael- 256加密。     

对8轮mCrypton-96的中间相遇攻击

在分析分组密码算法的安全性时,利用密钥关系来降低时间、存储和数据复杂度是一个常用的手段.在4轮mCrypton-96性质的基础上,利用密钥生成算法的弱点和S盒的性质,降低了攻击过程中需要猜测的密钥比特数,提出了对8轮mCrypton-96算法的中间相遇攻击,攻击的时间复杂度约为2\\+{93.5}次8轮mCrypton-96加密运算,存储复杂度为2\\+{47}B,数据复杂度为2\\+{57}个选择明文.     

10轮Midori128的中间相遇攻击

轻量级分组密码由于软硬件实现代价小且功耗低,被广泛地运用资源受限的智能设备中保护数据的安全。Midori是在2015年亚密会议上发布的轻量级分组密码算法,分组长度分为64 bit和128 bit两种,分别记为Midori64和Midori128,目前仍没有Midori128抵抗中间相遇攻击的结果。通过研究Midori128算法基本结构和密钥编排计划特点,结合差分枚举和相关密钥筛选技巧构造了一条7轮中间相遇区分器。再在此区分器前端增加一轮,后端增加两轮,利用时空折中的方法,提出对10轮的Midori128算法的第一个中间相遇攻击,整个攻击需要的时间复杂度为2126.5次10轮Midori128加密,数据复杂度为2125选择明文,存储复杂度2105 128-bit块,这是首次对Midori128进行了中间相遇攻击。     

FOX密码的中间相遇攻击

FOX是基于Mediacrypt公司的需求而设计的系列分组密码。为进一步评估FOX密码的安全性,主要研究FOX密码抗中间相遇攻击的能力,根据其加密算法的结构,给出FOX64的3轮和4轮中间相遇区分器,以及FOX128的3轮中间相遇区分器。通过分别在以上区分器后加适当的轮数,对4到8轮的FOX64和4、5轮的FOX128进行中间相遇攻击,并给出攻击结果。结果证明了8轮FOX64/256是不安全的。同时表明,5轮FOX64/128、7轮FOX64/192、8轮FOX64/256和5轮FOX128/256均不能抵抗中间相遇攻击。     

对简化轮数的SNAKE(2)算法的中间相遇攻击

SNAKE算法是由Lee等学者在JW-ISC1997上提出的一个Feistel型分组密码,有SNAKE(1)和SNAKE(2)两个版本。本文评估了简化轮数的SNAKE(2)算法对中间相遇攻击的抵抗能力,用存储复杂度换取时间复杂度,对7/8/9轮64比特分组的SNAKE(2)算法实施了攻击。攻击结果表明,9轮的SNAKE(2)算法对中间相遇攻击是不抵抗的,攻击的数据复杂度和时间复杂度分别为211.2和222,预计算复杂度为232,是现实攻击。     

缩减轮数Crypton算法中间相遇攻击的改进

Crypton密码算法是韩国学者提出的一种AES候选算法。通过研究Crypton算法的结构特征和一类截断差分路径的性质,利用差分枚举技术权衡存储复杂度和数据复杂度,提出了4轮和4.5轮中间相遇区分器。新的区分器减少了预计算表中的多重集数量,降低了存储复杂度。基于4轮区分器首次给出对7轮Crypton-128的中间相遇攻击,时间复杂度为2¹¹³,数据复杂度为2¹¹³,存储复杂度为290.72。基于4.5轮区分器首次给出对8轮Crypton-192的中间相遇攻击,时间复杂度为2¹⁷²,数据复杂度为2¹¹³,存储复杂度为2¹³⁸。     

分组密码TWINE的中间相遇攻击

将Biclique初始结构与标准的三子集中间相遇攻击相结合,给出了一种普遍的中间相遇攻击模式.与Biclique分析相比,该模式下的攻击作为算法抗中间相遇攻击的结果更为合理.进一步地,评估了算法TWINE抗中间相遇攻击的能力,通过合理选择中立比特位置以及部分匹配位置,给出了18轮TWINE-80以及22轮TWINE-128算法的中间相遇攻击结果.到目前为止,这是TWINE算法分析中数据复杂度最小的攻击结果.     

轻量级分组密码MIBS-80算法的Biclique分析

提出了针对轻量级分组密码算法 MIBS-80 的 Biclique 分析.利用两条独立的相关密钥差分路径,构造了4轮维度为4 的 Biclique 结构,在此基础上对密钥空间进行了划分,结合预计算技术,对每一个密钥子空间进行筛选以降低中间相遇攻击所需的计算复杂度,实施了对12 轮 MIBS-80 的密钥恢复攻击.攻击的数据复杂度为2⁵²个选择明文,计算复杂度约为2^77.13次12 轮 MIBS-80 加密,存储复杂度约为2^8.17,成功实施攻击的概率为1.与已有攻击方法相比,在存储复杂度及成功率方面具有优势.     

低轮MIBS分组密码的积分分析

分组密码算法MIBS是轻量级密码算法,其设计目标是适用于RFID和传感等资源受限的环境.对其进行了积分分析,给出了一个5轮的积分区分器,并利用高阶积分的技术将该5轮区分器向前扩展了3轮.据此对MIBS进行了8轮、9轮和10轮的攻击.8轮攻击数据复杂度为29.6,时间复杂度为235.6次加密; 9轮的攻击数据复杂度为237.6,时间复杂度为240次加密;10轮的攻击数据复杂度为261.6,时间复杂度为240次加密.同时该攻击结果适用于MIBS-64和MIBS-80两个版本.研究结果表明,这种所使用的高阶积分技术对于Feistel-SP结构的分组密码普遍适用.     

11轮3D分组密码算法的中间相遇攻击

针对3D分组密码算法的安全性分析,对该算法抵抗中间相遇攻击的能力进行了评估。基于3D算法的基本结构及S盒的差分性质,减少了在构造多重集时所需的猜测字节数,从而构建了新的6轮3D算法中间相遇区分器。然后,将区分器向前扩展2轮,向后扩展3轮,得到11轮3D算法中间相遇攻击。实验结果表明:构建区分器时所需猜测的字节数为42 B,攻击时所需的数据复杂度约为2⁴⁹⁷个选择明文,时间复杂度约为2^325.3次11轮3D算法加密,存储复杂度约为2³⁴² B。新攻击表明11轮3D算法对中间相遇攻击是不免疫的。     

分组密码SHACAL2的Biclique攻击

分组密码算法SHACAL2是由Handschuh等人于2002年基于标准散列函数SHA2设计的,具有较高的安全性.利用SHACAL2算法密钥生成策略与扩散层的特点,构造了SHACAL2的首18轮32维Biclique.基于构造的Biclique对完整64轮SHACAL2算法应用Biclique攻击.分析结果表明,Biclique攻击恢复64轮SHACAL2密钥的数据复杂度不超过2224已知明文,时间复杂度约为2511.18次全轮加密.与已知分析结果相比,Biclique攻击所需的数据复杂度明显降低,且计算复杂度优于穷举攻击.对全轮的SHACAL2算法,Biclique攻击是一种相对有效的攻击方法.这是首次对SHACAL2算法的单密钥全轮攻击.     

基于分布式计算的暴力破解分组密码算法

暴力破解分组密码算法是密码学的重要研究方向。该文基于分布式算法,设计具有高通用性的暴力破解分组密码软件。在局域网内对分组密码算法DES和SMS4的暴力破解进行模拟实现,测试其性能并分析DES和SMS4的暴力破解结果。实验结果表明,该软件通用性较强。     

Rijndael分组密码与差分攻击

深入研究了Rijndael分组密码,将字节代替变换中的有限域GF(28)上模乘求逆运算和仿射变换归并成了一个8×8的S盒,将圈中以字节为单位进行的行移位、列混合、密钥加三种运算归并成了一个广义仿射变换.基于归并将Rijndael密码算法了进行简化,结果表明Rijndael密码实质上是一个形如仿射变换Y=A(?)S(X)(?)K的非线性迭代算法,并以分组长度128比特、密钥长度128比特作为特例,给出了二轮Rijndael密码的差分攻击.文中还给出了Rijndael密码算法的精简描述,并指出了算法通过预计算快速实现的有效方法.