约减轮数分组密码LEA的差分分析

LEA算法是面向软件的轻量级加密算法,在2019年成为 ISO/IEC 国际标准轻量级加密算法,具有快速加密、占用运算资源少等优点。该文基于多条输入输出差分相同的路径计算了差分概率,首次对LEA-128进行了13轮和14轮的密钥恢复攻击;采用提前抛弃技术,分别在12轮和13轮差分特征后面添加了1轮,恢复了96 bit密钥;其中13轮的密钥恢复攻击数据复杂度为2⁹⁸个明文,时间复杂度为2^86.7次13轮LEA-128解密;14轮的密钥恢复攻击数据复杂度为2¹¹⁸个明文,时间复杂度为2^110.6次14轮LEA-128解密。     

Differential Fault Attack on the Stream Cipher LIZARD

In this paper, we try to give a security evaluation of LIZARD stream cipher in regard to fault attacks, which, to the best of our knowledge, is the first fault analysis on LIZARD. We design a differential engine of LIZARD to track the differential trail of the keystreams. It is shown that the distributions of the keystream differences are heavily biased. Utilizing this characteristic, we propose an improved method to identify the fault location for LIZARD whose success probability approaches 1. Then we use the fault-free keystream and faulty keystreams to generate system of equations in internal state variables and solve it by SAT solver. The result shows that with 100 keystream bits, only 6 different faults are needed to recover the internal state. Finally, the comparison between LIZARD and Grain v1 shows that LIZARD is more resistable than Grain v1 in regard to fault attacks.     

A Differential Fault Analysis Attack Against the Light Weight PRINTcipher

We present two fault injection attacks against the IC-Printing block cipher (PRINTcipher).The basic idea of our attack is to notice the property that by using some couples of input difference and output difference,the attacker can determine the permutation control key.To recover the permutation control key,one needs to inject at least 4 faults.It is needed at least 15 faults to reveal the whole key.     

轻量级分组密码PUFFIN的差分故障攻击

基于代换–置换网络结构的轻量级分组密码算法PUFFIN在资源受限的硬件环境中使用较广泛,差分故障攻击是针对硬件密码算法较为有效的攻击手段。该文针对PUFFIN算法,改进多比特故障模型,通过构建输出差分和可能输入值之间的关系,注入5次故障即可确定单个S盒唯一输入值;在最后一轮加密过程中注入10次故障,成功恢复轮密钥的概率为78.64%,进而可恢复初始密钥。

     

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2^82.52;攻击29轮Simeck64的数据复杂度为2⁶³,时间复杂度为2^127.3,存储复杂度为2^109.02。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。     

FOX算法的差分故障攻击

FOX算法是用于欧洲有线电视的分组密码算法,该算法整体采用Lai-Massey结构,其中的圈函数使用SPS结构。FOX算法的设计结构比较典型,实际应用的范围很广,目前对于该算法的分析却并不多见。研究了FOX算法对于差分故障攻击的安全性。提出一种采用面向字节的随机故障模型,并结合差分分析技术的攻击方法。结果显示,差分故障攻击对于FOX算法是有效的;实验结果也验证了这一事实。该攻击方法恢复出全部密钥信息平均需要128个错误密文,计算穷举量为O（215）。     

低轮FOX分组密码的差分碰撞攻击

This paper presents a method for differential collision attack of reduced FOX block cipher based on 4-round distinguishing property. It can be used to attack 5, 6 and 7-round FOX64 and 5-round FOX128. Our attack has a precomputation phase, but it can be obtained before attack and computed once for all. This attack on the reduced to 4-round FOX64 requires only 7 chosen plaintexts, and performs 242 .84-round FOX64 encryptions. It could be extended to 5 (6, 7)-round FOX64 by a key exhaustive search behind the fourth round. The time complexities of 5, 6 and 7-round FOX64 are approximate to 2106 .8, 2170 .8and 2234 .8, respectively. The attack on reduced FOX128 demands 11 chosen plain-texts, requires 2192one round encryptions in precomputation, performs approximately 276 .5 one round encryptions on 4-round FOX128, and is 2204 .5against 5-round FOX128.     

LiCi分组密码算法的不可能差分分析

LiCi是由Patil等人(2017)提出的轻量级分组密码算法。由于采用新型的设计理念,该算法具有结构紧凑、能耗低、占用芯片面积小等优点,特别适用于资源受限的环境。目前该算法的安全性备受关注,Patil等人声称：16轮简化算法足以抵抗经典的差分攻击及线性攻击。该文基于S盒的差分特征,结合中间相遇思想,构造了一个10轮的不可能差分区分器。基于此区分器,向前后各扩展3轮,并利用密钥编排方案,给出了LiCi的一个16轮的不可能差分分析方法。该攻击需要时间复杂度约为2^83.08次16轮加密,数据复杂度约为2^59.76选择明文,存储复杂度约为2^76.76数据块,这说明16轮简化的LiCi算法无法抵抗不可能差分攻击。     

SHACAL-2算法的差分故障攻击

该文采用面向字的随机故障模型,结合差分分析技术,评估了SHACAL-2算法对差分故障攻击的安全性。结果显示：SHACAL-2算法对差分故障攻击是不免疫的。恢复出32 bit子密钥的平均复杂度为8个错误密文,完全恢复出512 bit密钥的复杂度为128个错误密文。     

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.     

轻量级分组密码算法ESF的相关密钥不可能差分分析

八阵图算法(ESF)是一种具有广义Feistel结构的轻量级分组密码算法,可用在物联网环境下保护射频识别(RFID)标签等资源受限的环境中,目前对该算法的安全性研究主要为不可能差分分析。该文通过深入研究S盒的特点并结合ESF密钥扩展算法的性质,研究了ESF抵抗相关密钥不可能差分攻击的能力。通过构造11轮相关密钥不可能差分区分器,在此基础上前后各扩展2轮,成功攻击15轮ESF算法。该攻击的时间复杂度为2^40.5次15轮加密,数据复杂度为2^61.5个选择明文,恢复密钥比特数为40 bit。与现有结果相比,攻击轮数提高的情况下,时间复杂度降低,数据复杂度也较为理想。

     

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。     

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。     

对TweAES的相关调柄多重不可能差分攻击

TweAES算法是在NIST轻量级密码标准竞赛中,进入到第2轮的认证加密候选算法。该文提出了对8轮TweAES算法的相关调柄多重不可能差分攻击。首先,利用两类不可能差分区分器,构造了两条攻击路径,每条攻击路径需要攻击16 Byte子密钥。值得注意的是,两条攻击路径有相同的明文结构和14 Byte的公共子密钥,攻击者可以利用同一个明文结构下的明文对,筛选两次错误子密钥,且因为有大量的公共子密钥,可以提高子密钥筛选的效率。此外,利用密钥生成算法的不完全性,有针对性地选择子密钥字节。利用子密钥之间的相关性,提高主密钥恢复效率,从而改进整体攻击方案的结果。与前人的分析结果相比较,该文对8轮TweAES的攻击方案在时间、数据、存储3项复杂度结果上均有所改进。     

FeW的差分故障攻击

为了评估轻量级分组密码算法FeW的安全性,提出并讨论了一种针对FeW算法的差分故障攻击方法。该方法采用单字节随机故障模型,选择在FeW算法的最后一轮右侧引入单字节随机故障,利用线性扩散函数的特点获取差分信息,并基于S盒差分分布统计规律实现密钥恢复。实验结果表明,平均47.73次和79.55次故障注入可以分别完全恢复FeW-64-80和FeW-64-128的主密钥,若在恢复密钥过程中加入2¹⁰的穷举计算,所需平均故障注入次数分别降至24.90和41.50。该方法可以有效地攻击FeW算法。     

对Rijndael-256算法新的积分攻击

本文对Rijndael-256密码进行分析,从比特的层面上寻找平衡性,得到了一个新的3轮积分区分器,该区分器仅需32个明文就可将3轮Rijndael-256与随机置换区分开来,并且所得密文的每一比特都是平衡的.该区分器在已知的mjndael-256积分区分器中所需明文量最少.基于新的区分器,对4至7轮Riindael-...     

Improvement Differential fault attack on TWINE

A new method of differential fault attack was proposed,which was based on the nibble-group differential diffusion property of the lightweight block cipher TWINE.On the basis of the statistical regularity of the S-box differential distribution,the lower bound of the probability of recovering round key was calculated.Then expectation of number of fault injections when restoring seed key can be estimated.Theoretical proof and experimental results both show that an average of nine times of fault injections in 33,34 and 35 rounds bring about the seed key recovered completely.Finally,the improvement of the fault injection location was proposed,which enhances the feasibility of the genuine attack.     

对简化版LBLock算法的相关密钥不可能差分攻击

LBLOCK是吴文玲等人于2011年设计的一种轻量级密码算法。该文利用一个特殊的相关密钥差分特征,对19轮的LBlock算法进行了相关密钥不可能差分攻击,攻击的计算复杂度为O(270.0),所需要的数据量为264。进一步,提出了一种针对21轮LBlock的相关密钥不可能差分攻击,计算复杂度为O(271.5),数据量为263。