检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2019年第5期41卷 1173-1179页

作者：谢敏曾琦雅西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安710071

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... 详细信息

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。

关键词：轻量级分组密码 ESF算法相关密钥不可能差分分析

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轻量级分组密码算法FBC的积分分析

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密码学报（中英文） 2024年第3期11卷 681-691页

作者：谢雨欣高莹北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191 中关村实验室北京100194

FBC算法是由冯秀涛等人于2018年在中国密码学会举办的全国密码算法设计竞赛中提出的轻量级分组密码算法,包含FBC128-128、FBC128-256和FBC256-256三个版本,具有轻量化、安全性高和软硬件实现灵活等特点.本文基于比特可分性和MILP方法搜... 详细信息

FBC算法是由冯秀涛等人于2018年在中国密码学会举办的全国密码算法设计竞赛中提出的轻量级分组密码算法,包含FBC128-128、FBC128-256和FBC256-256三个版本,具有轻量化、安全性高和软硬件实现灵活等特点.本文基于比特可分性和MILP方法搜索FBC算法的积分区分器.首先,将FBC算法的轮函数拆分为S盒、复制和异或等基本运算,根据比特可分性在基本运算中的传播规律,构建线性不等式刻画比特可分性的传播;其次,通过将所得线性不等式组作为约束条件,构建MILP模型寻找积分区分器最高轮数的下界,并提出判断r轮积分区分器是否存在的算法;最终,结果表明FBC128-128/256和FBC256-256的积分区分器轮数可分别达到11轮和14轮,均优于现有积分分析结果.

关键词：积分分析轻量级分组密码 FBC算法混合整数线性规划

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轻量级分组密码GIFT的差分故障攻击

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密码学报 2019年第3期6卷 324-335页

作者：冯天耀韦永壮史佳利丛旌郑彦斌桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室桂林541004 桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室桂林541004 桂林电子科技大学广西高校云计算与复杂系统重点实验室桂林541004

差分故障攻击是一种通过利用注入故障前后状态差分,进行密钥信息恢复的一种方法.它是针对轻量级密码算法具有严重威胁的攻击之一.在CHES 2017上, Subhadeep Banik等人提出的新型轻量级密码算法GIFT具有结构设计简单、实现效率高等优点,... 详细信息

差分故障攻击是一种通过利用注入故障前后状态差分,进行密钥信息恢复的一种方法.它是针对轻量级密码算法具有严重威胁的攻击之一.在CHES 2017上, Subhadeep Banik等人提出的新型轻量级密码算法GIFT具有结构设计简单、实现效率高等优点,备受业界广泛关注.目前已经有学者用线性密码分析、差分密码分析等传统的数学攻击手段对GIFT算法进行研究,获得了许多研究结果,然而它能否有效地抵抗差分故障攻击仍待进一步探索.本文根据GIFT算法轮函数特点,运用差分故障基本思想,提出两种差分故障攻击方法.第一种攻击方法,分别在第28、27、26、25轮中间状态注入1比特故障,理论上平均需要192个错误密文即可恢复主密钥信息.第二种攻击方法,分别在第26、25、24、23轮中间状态注入1比特故障,理论上平均需要32个错误密文可恢复主密钥信息.因此,在不加防护的条件下,本文所提出的攻击方法能有效地攻击GIFT算法.

关键词：轻量级分组密码差分故障攻击 GIFT 故障模型

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轻量级分组密码算法ESF的相关密钥差分分析

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密码学报 2017年第4期4卷 333-344页

作者：尹军宋健曾光马传贵数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 信息工程大学郑州450001 陆军航空兵学院北京101116

差分密码分析是对分组密码比较有效的攻击方法之一,寻找高概率的差分特征是攻击的第一步.Matsui的分枝定界算法是第一个经典搜索差分特征的方法,获取能够抵抗差分攻击的安全界;此外,计算活跃S盒数量的下界是另外一种评估分组密码抵抗差... 详细信息

差分密码分析是对分组密码比较有效的攻击方法之一,寻找高概率的差分特征是攻击的第一步.Matsui的分枝定界算法是第一个经典搜索差分特征的方法,获取能够抵抗差分攻击的安全界;此外,计算活跃S盒数量的下界是另外一种评估分组密码抵抗差分攻击的方法.在2011年,Mouha等人将计算活跃S盒数量的问题转化成混合整数线性规划问题,应用于面向字的分组密码.在2014年亚密会上,Sun等人扩展了Mouha等人的方法,对面向比特的分组密码,在单密钥和相关密钥模型下计算最小活跃S盒数量的下界.本文基于Sun等人的自动化差分特征搜索方法,结合轻量级分组密码ESF设计特点,建立相关密钥下的MILP模型,得到10轮和11轮ESF最优相关密钥差分特征概率分别为2^(-16)和2^(-20).最后,利用搜索得到的11轮相关密钥差分特征,将相应的相关密钥差分区分器向后扩展2轮,提出了13轮的相关密钥差分攻击,攻击的数据复杂度为2^(47),时间复杂度为2^(66).

关键词：轻量级分组密码 ESF算法相关密钥差分分析混合整数线性规划

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轻量级分组密码mCrypton-64的biclique分析

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密码学报 2016年第6期3卷 564-572页

作者：袁征李铎北京电子科技学院北京100070 西安电子科技大学西安710071

Bogdanov等人在2011年亚密会上提出了一种新的针对分组密码的密钥恢复攻击,称为biclique攻击,该攻击方法在构造biclique结构的基础上结合了中间相遇攻击的思想,可以有效降低攻击的时间复杂度和数据复杂度.此后这一方法被广泛用于分组密... 详细信息

Bogdanov等人在2011年亚密会上提出了一种新的针对分组密码的密钥恢复攻击,称为biclique攻击,该攻击方法在构造biclique结构的基础上结合了中间相遇攻击的思想,可以有效降低攻击的时间复杂度和数据复杂度.此后这一方法被广泛用于分组密码的安全性分析.mCrypton作为一种新的能够在资源有限的硬件环境下高效运行轻量级分组密码,其安全性备受关注.本文首先介绍了biclique攻击的一般方法,并给出了一个d维biclique的完整定义.接着,我们说明了如何通过分析密码的密钥扩展算法,找出两条较短的且相互独立的差分路径,进而完成biclique结构的构造并利用该biclique结构进行全轮攻击.在此基础上,我们给出轻量级分组密码mCrypton-64的算法描述,并利用biclique攻击对其进行分析.mCrypton-64整体采用了SP结构,其分组长度为64比特,密钥长度为64比特,其加密过程包括非线性替换、比特置换、行列换位和密钥加.最后,我们针对mCrypton-64的密钥扩展算法找到了两条相互独立的差分路径,进而构造出一个11~12轮的4维biclique,利用它对全轮mCrypton-64进行了攻击,攻击的数据复杂度为2^(32),计算复杂度为2^(63.115),均好于已有的结果.

关键词： biclique mCrypton 轻量级分组密码

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轻量级分组密码算法FBC

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密码学报 2019年第6期6卷 768-785页

作者：冯秀涛曾祥勇张凡曾光唐灯甘国华王永兴中国科学院数学与系统科学研究院中国科学院数学机械化重点实验室北京100190 湖北大学数学与统计学学院应用数学湖北省重点实验室武汉430062 兴唐通信科技有限公司北京100191 战略支援部队信息工程大学网络空间安全学院数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 西南交通大学数学学院成都610031 北京太一云科技有限公司北京100125 北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 中国科学院大学数学学院北京100049

FBC是一族轻量级分组密码算法,主要包含FBC128-128,FBC128-256和FBC256-256三个版本,可支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特长度的密钥.FBC算法采用4路两重Feistel结构设计,在结构上通过增加两个异或操作的微小代... 详细信息

FBC是一族轻量级分组密码算法,主要包含FBC128-128,FBC128-256和FBC256-256三个版本,可支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特长度的密钥.FBC算法采用4路两重Feistel结构设计,在结构上通过增加两个异或操作的微小代价较大提高整体结构的扩散特性.非线性函数F采用切片技术,其中,S盒基于NFSR构造,其各项密码学性质达到最优,同时硬件实现代价达到最小,为最轻的S盒之一;线性变换L仅由循环移位和异或构成,具有较好的密码学特性的同时兼顾好的软硬件实现效能.在安全性方面,我们基于混合整数线性规划(MILP)寻找最少活跃S盒个数的方法对其进行差分、线性、不可能差分以及积分等方法的分析.实验结果表明,FBC可以抵抗上述各种攻击方法的攻击.FBC算法不仅具有结构简洁,轻量化,安全性高等特性,还具有灵活高效的软硬件实现方式,可以满足不同平台的应用需求.

关键词：轻量级分组密码 Feistel结构 FBC算法混合整数线性规划比特切片

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轻量级分组密码SLIM的差分故障攻击

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密码学报 2022年第2期9卷 223-236页

作者：高杨王永娟高光普袁庆军王灿战略支援部队信息工程大学郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室郑州450001

SLIM是2020年提出的新型轻量级分组密码算法,因其极低的门电路功耗和良好的硬件实现性能,在受限的小规模加密场合具有一定应用前景.差分故障攻击是研究轻量级密码算法的有效手段,本文采用半字节故障攻击模型对SLIM算法进行研究,分析算... 详细信息

SLIM是2020年提出的新型轻量级分组密码算法,因其极低的门电路功耗和良好的硬件实现性能,在受限的小规模加密场合具有一定应用前景.差分故障攻击是研究轻量级密码算法的有效手段,本文采用半字节故障攻击模型对SLIM算法进行研究,分析算法差分扩散规律,结合密钥扩展方案,提出一种故障注入策略.分别在第2至32轮注入宽度为1至4个半字节的故障,最少共注入62组故障可将恢复主密钥的计算复杂度降低至2^(3).本文研究SLIM算法S盒的差分不均匀性,通过分析输入差分、输出差分和可能输入值之间的对应关系建立S盒差分分布表,将差分方程的求解直接转化为查表操作,快速缩小方程解空间.进一步利用S盒差分分布统计规律系统分析了方程是否存在唯一解的情形,基于概率学知识计算出不同故障注入组数下各轮密钥恢复成功率,得到恢复主密钥所需故障注入组数期望值68.15组.经仿真模拟实验,1000次攻击恢复主密钥所需故障注入组数均值为69.07组,与理论结果较为接近.

关键词：差分故障攻击轻量级分组密码 SLIM算法概率分析

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轻量级分组密码算法GIFT的差分分析

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密码学报 2018年第4期5卷 335-343页

作者：赵静远徐松艳张子剑董晓阳李铮北京遥测技术研究所北京100094 密码科学技术国家重点实验室北京100878 清华大学高等研究院北京100084 山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室济南250100

GIFT算法是CHES 2017上推出的新的轻量级密码算法,是Banik等人为庆祝PRESENT算法10周年设计的.GIFT算法的结构跟PRESENT相似,是经典的SPN结构,有GIFT-64和GIFT-128两个版本,其分组长度分别为64和128比特,轮数分别是28轮和40轮.GIFT算法... 详细信息

GIFT算法是CHES 2017上推出的新的轻量级密码算法,是Banik等人为庆祝PRESENT算法10周年设计的.GIFT算法的结构跟PRESENT相似,是经典的SPN结构,有GIFT-64和GIFT-128两个版本,其分组长度分别为64和128比特,轮数分别是28轮和40轮.GIFT算法跟PRESENT算法相比较,结构方面更加的小巧,效率方面也更加高效,按照轮函数实现方式在效率方面不亚于SIMON算法和SKINNY算法.在安全性方面,GIFT-64算法甚至还改进了PRESENT算法针对线性近似存在的缺陷.从算法设计的结构方面看,GIFT-64算法线性层只有置换,不单独产生扩散效果,S盒是唯一的非线性部件,密钥加层只有一半的比特有密钥的介入和7比特的常数介入.基于GIFT-64算法的特点,对差分路径的输入状态设定输入活性比特数小于8同时活性S盒数目不多于2个的条件,并在差分寻找的过程中,对整条路线的概率和活性S盒的数目都加以控制,我们找到了10轮概率为2-57的差分路径.基于此差分路线我们给出了GIFT-64算法16轮和17轮的差分分析,并且在分析过程中给出了数据复杂度、时间复杂度和存储复杂度的估计,最后对差分分析的成功率进行了估计.

关键词：轻量级分组密码差分分析 GIFT算法

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轻量级分组密码算法TWINE差分故障攻击的改进

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通信学报 2017年第S2期38卷 178-184页

作者：高杨王永娟王磊王涛信息工程大学河南洛阳471003

针对轻量级分组密码TWINE的半字节分组差分扩散规律展开研究,提出一种新的差分故障攻击的方法,并基于S盒差分分布统计规律性计算出恢复轮密钥的概率下界,由此给出完整恢复种子密钥的故障注入次数期望。理论证明和实验结果同时表明,算法... 详细信息

针对轻量级分组密码TWINE的半字节分组差分扩散规律展开研究,提出一种新的差分故障攻击的方法,并基于S盒差分分布统计规律性计算出恢复轮密钥的概率下界,由此给出完整恢复种子密钥的故障注入次数期望。理论证明和实验结果同时表明,算法第33、34、35轮平均注入9次故障即可完全恢复种子密钥。最后提出故障注入位置的改进,提升了实际攻击的可行性。

关键词：轻量级分组密码 TWINE算法差分故障攻击概率模型

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面向轻量级分组密码的高性能可重构架构

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计算机辅助设计与图形学学报 2022年第4期34卷 527-534页

作者：黄海徐江孙铭玮于斌马超方舟曲家兴哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 黑龙江省网络空间研究中心哈尔滨150090

针对目前采用专用集成电路的硬件实现架构难以满足不同应用对灵活性需求的问题,提出一种面向轻量级分组密码的高性能可重构架构(HRALBC).通过分析42种主流的轻量级分组密码算法,提取出算法的模式特征和组合特征;以模式特征结果和组合特... 详细信息

针对目前采用专用集成电路的硬件实现架构难以满足不同应用对灵活性需求的问题,提出一种面向轻量级分组密码的高性能可重构架构(HRALBC).通过分析42种主流的轻量级分组密码算法,提取出算法的模式特征和组合特征;以模式特征结果和组合特征结果为依据设计出可重构处理单元;根据算法映射规律设计可重构处理单元阵列,进而进行架构整体设计.将不同类型算法映射到HRALBC上,验证其功能正确性并分析映射结果.实验结果表明,在TSMC 55 nm CMOS工艺下,HRALBC的工作频率最高可达429MHz,总面积为1.23百万等效门(GE),对于不同密码算法面积效率最高可达22.33Gbit·s^(-1)·MGE^(-1);与Anole相比,对于PRESENT64/80,SPECK64/128和SIMON64/128算法,可重构单元利用率分别提高16.67%,16.67%和13.89%,面积效率分别提高66.64%,66.64%和11.04%.

关键词：轻量级分组密码信息安全可重构计算硬件实现架构

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