一类Feistel密码的线性分析

该文提出一种新的求取分组密码线性偏差上界的方法，特别适用于密钥线性作用的Feistel密码．该分析方法的思路是，首先对密码体制线性偏差进行严格的数学描述，分别给出密码线性偏差与轮函数F及S盒的线性偏差的数学关系；然后通过求取线性方程组最小重量解，确定密码线性偏差的上界．     

Using RC4 and AES Key Schedule to Generate Dynamic S-Box in AES

ABSTRACT

Advanced Encryption Standard (AES) block cipher system is widely used in cryptographic applications. Substitution boxes (S-boxes) are a keystone of modern symmetric cryptosystems which bring nonlinearity to the cryptosystems and strengthen their cryptographic security. The S-box component used in classic AES is fixed and not changeable. If the S-box is generated dynamically, the cryptographic strength of AES cipher system would be increased. In this article, we use RC4 and AES Key Expansion algorithms to generate dynamic S-box for AES. The purpose of the proposed approach is to generate more secure S-boxes. The generated S-box will have better results in security analysis. To examine the security, various tests are applied to the new S-box and the results pass all of them.     

基于C++平台下实现DES算法

DES数据加密算法具有很强的健壮性,在计算机密码学和数据通信领域中的发展发挥了巨大作用,也在一般的计算机数据传输活动方面提供了有力保障。文章在详细地介绍了DES对称密钥数据加密算法的原理基础上,研究该算法的机理并结合当前主流的程序设计平台在C++的平台下予以实现。     

公共数据库中可信记录的认证码的研究

在用户享有授权可自由添加记录的公共数据库中，数据良莠难分。为提高公共数据库的可信度，推广了敏感数据的完整性锁的概念，提出了一种对经由领域专家验证的可靠记录作标记的方法，且称所作标记为认证码。讨论了认证码的生成准则，并借助于MD5算法、DES密码算法中的S盒和RSA密码体制，设计了一个认证码的生成方案，最后还指出所生成的认证码能有效地抵抗伪造攻击和替伐攻击。     

SMS4算法S盒的密码学性质

S盒是分组密码的重要组成部分,在很大程度上决定了分组密码的安全性。该文研究了中国分组密码标准SMS4算法S盒的平衡性、差分性质、线性结构、非线性、Walsh谱等性质,通过与美国高级加密标准、欧洲分组加密标准Camellia的S盒作比较,说明了SMS4算法S盒一些较好的安全特性。     

Quantum-inspired design of resilient substitution boxes: From coding to hardware implementation

S-boxes constitute a cornerstone component in symmetric-key cryptographic algorithms, such as DES and AES encryption systems. In block ciphers, they are typically used to obscure the relationship between the plaintext and the ciphertext. Non-linear and non-correlated S-boxes are the most secure against linear and differential cryptanalysis. In this paper, we focus on a twofold objective: first, we evolve regular S-boxes with high non-linearity and low auto-correlation properties; then automatically generate evolvable hardware for the obtained S-box. Targeting the former, we use a quantum-inspired evolutionary algorithm to optimize regularity, non-linearity and auto-correlation, which constitute the three main desired properties in resilient S-boxes. Pursuing the latter, we exploit the same algorithm to automatically generate the evolvable hardware designs of substitution boxes that minimize hardware space and encryption/decryption time, which form the two main hardware characteristics. We compare our results against existing and well-known designs, which were produced by using conventional methods as well as through genetic algorithm. We will show that our approach provides higher quality S-boxes coding as well as circuits.     

针对AES分组密码S盒的差分故障分析

研究了AES分组密码对差分故障攻击的安全性,攻击采用面向字节的随机故障模型,结合差分分析技术,通过在AES第8轮列混淆操作前导入随机单字节故障,一次故障导入可将AES密钥搜索空间由2128降低到232.3,在93.6%的概率下,两次故障导入无需暴力破解可直接恢复128位AES密钥.数学分析和实验结果表明:分组密码差分S盒取值的不完全覆盖性为差分故障分析提供了可能性,而AES密码列混淆操作良好的扩散特性极大的提高了密钥恢复效率,另外,本文提出的故障分析模型可适用于其它使用S盒的分组密码算法.     

抵御侧信道分析的AES双路径掩码方法

为抵御功耗、电磁辐射等侧信道分析攻击,提出一种高级加密标准(AES)双路径掩码方法。采用2条数据路径,将随机数和随机S盒用于掩码操作,使一个加、解密轮次内的所有中间运算结果与AES算法的标准中间结果都不相同,且各中间结果的汉明重量随明文随机变化。实验结果表明,AES算法中间结果的汉明重量与该方法产生的能量特征之间的相关性被完全消除,可抵御各种侧信道分析攻击。     

基于MILP寻找SM4算法的差分特征

基于混合整数线性规划(mixed integer linear programming, MILP)的自动化搜索方法被广泛用于搜索密码算法的差分特征,已形成一套完整的框架.该框架采用的基本原理是用线性不等式来刻画密码算法的各个操作,该框架适用于搜索采用4-bit S盒的密码算法的差分特征.对于采用8-bit S盒的密码算法,基于该框架的搜索模型计算量很大,以致无法高效地找到差分特征.SM4算法于2006年由中国政府发布,于2012年成为国家密码行业标准,于2016年成为国家标准的迭代分组密码算法,其分组状态为128 b,每轮包含4个8-bit的S盒.为了高效地搜索SM4算法的差分特征,研究了对8-bit S盒进行MILP建模的问题,对于采用8-bit S盒的密码算法,改进了搜索高概率差分特征的方法.对于19轮SM4算法,不仅找到了概率为2\\+\\{-124\\}的差分特征,而且找到了概率为2\\+\\{-124\\}的差分特征,这是目前基于MILP建模找到的SM4算法轮数最多、概率最高的差分特征.     

适合AES算法硬件实现的新S盒

为了提高AES算法在硬件平台上的实现性能,通过对AES算法S盒构造原理进行分析,构造了一个新S盒。与AES算法的S盒相比,新S盒在硬件实现时将使用更少的硬件资源并具有更快的运行速度,因而更适合在低档硬件上实现。同时,分析并证明了新S盒不会影响修改后的AES算法的强度。