PRESENT密码代数故障攻击

提出了一种新的PRESENT密码故障分析方法——代数故障攻击。将代数攻击和故障攻击相结合,首先利用代数攻击方法建立密码算法等效布尔代数方程组;然后通过故障攻击手段获取错误密文信息,并将故障差分和密文差分转化为额外的布尔代数方程组;最后使用CryptoMiniSAT解析器求解方程组恢复密钥。结果表明:在PRESENT-80的第29轮注入宽度为4的故障,故障位置和值未知时,2次故障注入可在50s内恢复64bit后期白化密钥,将PRESENT-80密钥搜索空间降低为216,经1min暴力破解恢复完整主密钥;和现有PRESENT故障攻击相比,该攻击所需样本量是最小的;此外该代数故障分析方法也可为其他分组密码故障分析提供一定思路。     

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.     

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。     

针对滑动窗口算法的椭圆曲线密码故障分析

基于符号变换故障攻击原理,针对采用滑动窗口算法实现点乘运算的椭圆曲线密码,当故障位于倍点运算时,给出一种能够解决"零块失效"问题的改进故障分析方法,实验结果表明15次故障注入即可恢复192bit完整密钥;当故障位于加法运算时,提出一种新的故障分析方法,实验结果表明1次故障注入可将密钥搜索空间降低27~215。该方法对其他使用滑动窗口算法的密码算法故障攻击具有借鉴意义。     

基于密钥编排故障的SMS4算法的差分故障分析

提出并讨论了一种针对SMS4密钥编排方案的差分故障攻击方法.该方法采用面向字节的随机故障模型,通过在SMS4算法的密钥编排方案中导入故障,仅需要8个错误密文即可恢复SMS4算法的128bit原始密钥.数学分析和实验结果表明,该方法不仅扩展了故障诱导的攻击范围,而且提高了故障诱导的攻击成功率,减少了错误密文数,为故障攻击其他分组密码提供了一种通用的分析手段.     

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。     

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。     

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。     

针对AES和CLEFIA的改进Cache踪迹驱动攻击

通过分析"Cache失效"踪迹信息和S盒在Cache中不对齐分布特性,提出了一种改进的AES和CLEFIA踪迹驱动攻击方法。现有攻击大都假定S盒在Cache中对齐分布,针对AES和CLEFIA的第1轮踪迹驱动攻击均不能在有限搜索复杂度内获取第1轮扩展密钥。研究表明,在大多数情况下,S盒在Cache中的分布是不对齐的,通过采集加密中的"Cache失效"踪迹信息,200和50个样本分别经AES第1轮和最后1轮分析可将128bit AES主密钥搜索空间降低到216和1,80个样本经CLEFIA第1轮分析可将128bit CLEFIA第1轮扩展密钥搜索空间降低到216,220个样本经前3轮分析可将128bit CLEFIA主密钥搜索空间降低到216,耗时不超过1s。     

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.