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。     

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.     

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240.5次15轮加密,数据复杂度为261.5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。     

MIBS-80的13轮不可能差分分析

该文首次对13轮MIBS-80算法进行了不可能差分分析。首先基于MIBS-80中S盒的不可能差分筛选明文对,其次通过第1轮轮密钥与第2轮轮密钥、第1轮轮密钥与第13轮轮密钥之间的制约关系进一步筛选明文对。该文的攻击排除掉的明文对数量是已有的不可能差分攻击排除掉的明文对数量的218.2倍,因而同时降低了攻击的存储复杂度和时间复杂度。此外,该文多次利用查表的方法求出攻击中涉及的密钥,进一步降低了攻击所需的时间复杂度和存储复杂度。最后,该文利用独立的80 bit轮密钥来恢复主密钥,确保得到正确密钥。该文的攻击需要260.1个选择明文,269.5次13轮加密,存储量为271.2个64 bit,该结果优于已有的不可能差分攻击。     

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。     

轻量级加密算法mCrypton的不可能差分分析

物联网和RFID等设备的普及给密码学提出了新的要求,为了能够在资源受限的传感节点上实施通信保护和隐私保护,大量轻量级加密算法被提出.mCrypton是明文分组长度为64 bit的轻量级分组密码算法,共有3种可用密钥长度:64 bit、96 bit和128 bit.本文提出了针对mCrypton-96的4轮mCrypton不可能差分路径和7轮mCrypton的不可能差分分析,同时利用了mCryption 的S盒性质和密钥生成算法的弱点对不可能差分分析进行了改进,实验结果表明和传统的差分分析相比,本文提出的不可能差分分析方法降低了攻击的时间复杂度和数据复杂度.     

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。     

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283.08次16轮加密,数据复杂度约为259.76选择明文,存储复杂度约为276.76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。     

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.     

LBlock-s算法的不可能差分分析

LBlock-s算法是CAESAR竞赛候选认证加密算法LAC中的主体算法,算法结构与LBlock算法基本一致,只是密钥扩展算法采用了扩散效果更好的增强版设计.利用新密钥扩展算法中仍然存在的子密钥间的迭代关系,通过选择合适的14轮不可能差分特征,我们给出了对21轮LBlock-s算法的不可能差分分析.攻击需要猜测的子密钥比特数为72比特,需要的数据量为2⁶³个选择明文,时间复杂度约为2^67.61次21轮加密.利用部分匹配技术,我们也给出了直到23轮LBlock-s算法低于密钥穷举量的不可能差分分析结果.这些研究可以为LAC算法的整体分析提供参考依据.     

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。     

Making the Impossible Possible

This paper introduces new techniques and correct complexity analyses for impossible differential cryptanalysis, a powerful block cipher attack. We show how the key schedule of a cipher impacts an impossible differential attack, and we provide a new formula for the time complexity analysis that takes this parameter into account. Further, we show, for the first time, that the technique of multiple differentials can be applied to impossible differential attacks. Then, we demonstrate how this technique can be combined in practice with multiple impossible differentials or with the so-called state-test technique. To support our proposal, we implemented the above techniques on small-scale ciphers and verified their efficiency and accuracy in practice. We apply our techniques to the cryptanalysis of ciphers including AES-128, CRYPTON-128, ARIA-128, CLEFIA-128, Camellia-256 and LBlock. All of our attacks significantly improve previous impossible differential attacks and generally achieve the best memory complexity among all previous attacks against these ciphers.     

Related-key impossible boomerang cryptanalysis on LBlock

The related-key impossible boomerang cryptanalysis and the strength of the lightweight block cipher LBlock against this method were investigated.A new attack on 22-round LBlock was presented combining impossible boomerang attacks with related-key attacks.A 15-round related-key impossible boomerang distinguisher was constructed.Based on the new distinguisher,an attack on 22-round LBlock was mounted successfully by concatenating 3-round to the beginning and 4-round to the end.The attack on 22-round LBlock required data complexity of only 2^51.3plaintexts and computational complexity of about 2 ^71.5422-round encryptions.Compared with published cryptanalysis results on 22-round LBlock,proposed attack has great advantages on data and computational complexities.     

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。     

Related-key impossible boomerang cryptanalysis on TWINE

In order to evaluate the security of the lightweight block cipher TWINE,the method of related-key impossible boomerang cryptanalysis was applied and a related-key impossible boomerang distinguisher consisting of 16-round and 17-round paths was constructed.Based on this new distinguisher,an attack on 23-round TWINE was mounted successfully by concatenating 4-round to the beginning and 2-round for the 17-round path and 3-round for the 16-round path to the end respectively.The attack on 23-round TWINE required data complexity of only 2 ^62.05plaintexts and computational complexity of about 2 ^70.4923-round encryptions.Compared with published cryptanalysis results,the proposed attack has obvious advantages.