GIFT-64算法的Biclique分析

GIFT算法是一种实现效率高、所需功耗低的轻量级分组密码算法,现有评估其安全性的研究成果较少。利用Biclique攻击方法,结合算法密钥调度方式以及轮函数结构的信息泄露规律,分别给出了对于GIFT-64算法的平衡Biclique攻击和Star攻击结果。对于GIFT-64算法的平衡Biclique攻击所需的数据复杂度和计算复杂度分别为232△和2127.36△;对于GIFT-64算法的Star攻击所需的数据复杂度和计算复杂度分别为2和2127.48△。这是首个对于全轮GIFT-64算法的安全性分析结果。     

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.     

缩减轮数PRESENT算法的Biclique分析

轻量级分组密码算法PRESENT由于其出色的硬件实现性能和简洁的轮函数设计,一经提出便引起了工业界与学术界的广泛关注.文中作者基于Biclique分析方法,首次提出针对21轮PRESENT-80算法的Biclique密钥恢复攻击方法.该攻击方法需要278.9的计算复杂度和264的数据复杂度.此外,针对PRESENT-80的Bielique攻击也可推广到相同轮数的PRESENT-128和DM-PRESENT压缩函数的安全性分析.与其它已公开密码学安全性分析结果相比,作者提出的Bielique攻击在内存复杂度上具有一定的优势.     

对全轮3D分组密码算法的Biclique攻击

3D算法是CANS 2008会议上提出的一种代替-置换网络型分组密码算法.该文通过构造3D算法的Biclique结构,提出了对全轮3D算法的Biclique攻击.该攻击可以扩展为对r轮3D算法的一般化Biclique攻击(r10).结果表明,Biclique攻击数据复杂度为232个选择密文,在时间复杂度上优于穷举.     

分组密码AES的非平衡Biclique结构性质

Biclique攻击是目前唯一能将对AES全轮攻击降至穷举攻击之下的密钥恢复攻击,Biclique结构决定着攻击算法的复杂性,为了提高对全轮AES 的Biclique攻击的效率,研究了AES的非平衡Biclique结构性质。通过分析AES编码环节对Biclique结构的影响,给出了寻找AES非平衡Biclique结构的算法思路及其相关性质,对于AES-128、AES-192、AES-256三种密码模型,分别给出了其非平衡Biclique结构的分布特征,具体列出了初始差分活动字节个数达到最小或最大的非平衡Biclique结构。     

轻量级分组密码算法ESF的不可能差分分析

新的轻量级密码算法ESF用于物联网环境下保护RFID标签以及智能卡等设备的通信安全.ESF算法是一种具有广义Feistel结构的32轮迭代型分组密码,轮函数是SPN结构.分组长度为64比特,密钥长度为80比特.通过不可能差分分析方法来寻找ESF算法的不可能差分特征,给出ESF算法8轮不可能差分区分器来攻击11轮ESF算法.实验结果表明,ESF对不可能差分密码分析有足够的安全免疫力.     

基于Feistel结构的超轻量级分组密码算法(PFP)

面向无线终端资源受限环境对加密算法的应用需求,借鉴PRESENT算法的设计思想,采用Feistel结构,并修改扩散层的P置换,设计了一种超轻量级分组密码算法PFP。其硬件实现需要1355GE,优于PRESENT算法,满足资源极端受限环境的需求(2000GE以下)。速度测试结果表明,PFP算法的软件实现效率约为PRESENT算法的1.5倍。依赖性测试、线性分析、差分分析、不可能差分分析和密钥编排攻击表明,PFP算法满足轻量级分组密码的安全需求。     

缩减轮的超轻量级分组密码算法PFP的不可能差分分析

基于Feistel结构的轻量级分组密码算法PFP适用于物联网终端设备等资源极端受限环境。目前对PFP算法不可能差分分析的最好结果是利用7轮不可能差分区分器攻击9轮PFP算法,这样可恢复36 b的种子密钥。为了更准确地评估PFP算法抵抗不可能差分分析的能力,对PFP算法结构进行研究。首先,通过分析轮函数中S盒的差分分布特性,找到了概率为1的两组差分;其次,结合置换层特点,构造出一组包含16条不可能差分的7轮不可能差分区分器;最后,基于构建的7轮不可能差分区分器,对9轮PFP算法进行不可能差分分析以恢复40 b种子密钥,并提出对10轮PFP算法的不可能差分分析方法来恢复52 b种子密钥。结果表明,所提方法在区分器数量、分析轮数、恢复密钥比特数等方面均有较大改善。     

轻量级分组密码算法的故障攻击技术研究综述

对轻量级分组密码算法的故障攻击技术进行了概述和分类,并在此基础上论述了故障攻击技术的研究现状。一方面,论述了针对不同密码算法展开差分故障攻击分析的特点并进行了比较;另一方面,论述了LED,MIBS和Piccolo等轻量级分组密码算法的代数故障攻击分析方法,并进行了比较。最后,对故障攻击分析方法进行了总结与展望。     

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.     

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.     

Q的线性密码分析

对NESSIE公布的17个分组密码之一的Q进行了线性密码分析，攻击所需的数据复杂不大于2^118(相应的成功率为0．785），空间复杂度不大于2^33 2^19 2^18 2^12 2^11 2^10。此结果显示Q对线性密码分析是不免疫的。     

MIBS-64算法的三子集中间相遇攻击

MIBS算法于2009年在CANS会议上提出,是一个32轮Feistel结构、64比特分组长度以及包含64比特、80比特两种主密钥长度的轻量级分组密码.针对该算法密钥编排中第1轮到第11轮子密钥之间存在部分重复和等价关系,本文首次完成了MIBS-64的11轮三子集中间相遇攻击,数据复杂度为2⁴⁷,存储复杂度为2⁴⁷64-bit,时间复杂度为2^62.25次11轮加密.与目前已有的对MIBS-64算法的中间相遇攻击相比,将攻击轮数由10轮扩展至11轮,刷新了该算法在中间相遇攻击下的安全性评估结果.     

对MIBS算法的Integral攻击

MIBS是M.Izadi等人在2009开发研制的轻量级分组密码算法,它广泛用于电子标签和传感器网络等环境.本文给出了对MIBS算法Integral攻击的4.5轮区分器,利用该区分器对MIBS算法进行了8轮和9轮的Integral攻击,并利用密钥编排算法中轮密钥之间的关系,结合“部分和”技术降低了攻击的时间复杂度.攻击结果如下:攻击8轮MIBS-64的数据复杂度和时间复杂度分别为238.6和224.2;攻击9轮MIBS-80的数据复杂度和时间复杂度分别为239.6和268.4.本文攻击的数据复杂度和时间复杂度都优于穷举攻击.这是对MIBS算法第一个公开的Integral攻击.     

面向ATtiny微处理器的KLEIN分组密码算法实现

随着无线传感器和射频芯片等物联网应用的广泛兴起,相应的信息安全问题也得到更多的重视.由于具有低功耗的特性,轻量级分组密码算法在资源受限环境下的应用前景得到广泛关注.在RFIDSec 2011会议上,Gong等人提出一种新的适用于物联网资源环境下软件实现的轻量级分组密码算法KLEIN.本文从ATtiny微处理器的特点出发,基于AVR ASM语言给出了KLEIN分组加密算法的优化实现.在实现过程中,采用查找表和逻辑运算相结合的方法,降低了算法在MixNibbles步骤上的计算复杂度,在算法实现的处理速度和存储开销数据上取得较好的平衡.实际试验数据表明,优化后的KLEIN算法实现在ATtiny微处理器平台下与原有算法实现相比具有较大优势.     

ARIRANG-256的Biclique攻击

对SHA-3计划候选算法ARIRANG采用的分组密码ARIRANG-256进行了安全性分析。利用ARIRANG-256的密钥扩展与算法本身的加密结构,建立9轮32维的Bicliques,并利用建立的Bicliques给出完整40轮ARIRANG-256的Biclique攻击结果,数据复杂度为232,计算复杂度为2510.8。攻击对数据量的要求非常小且计算复杂度优于穷举搜索攻击,是Biclique攻击在分组密码全轮安全性分析中的又一次成功应用。