本文關(guān)鍵詞：分組密碼Biclique分析方法的研究及其應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 輕量級(jí)分組密碼 Biclique密碼分析 LED AES PRINCE 中間相遇攻擊 復(fù)雜度

【摘要】：在過(guò)去的幾年里,隨著通信和電子技術(shù)的快速發(fā)展,FRID標(biāo)簽和傳感器網(wǎng)絡(luò)等低消耗設(shè)備用在了人們的日常生活中,例如訪問(wèn)控制、停車管理、E-健康等。傳統(tǒng)分組密碼已不適用于這種極其受限制的環(huán)境,輕量級(jí)分組密碼應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的分組密碼相比,輕量級(jí)分組密碼的密鑰長(zhǎng)度和分組長(zhǎng)度較短,算法結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。輕量級(jí)分組密碼主要用于大批量、低成本的安全產(chǎn)品中,如移動(dòng)通信網(wǎng)中的智能終端,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的定位終端,物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器終端等。這些系統(tǒng)終端數(shù)量巨大,功耗要求嚴(yán)格,處理器功能較弱,內(nèi)存有限,算法一旦攻破會(huì)造成巨大損失。輕量級(jí)分組密碼安全性冗余不夠,安全性有待進(jìn)一步深入研究。另外,輕量級(jí)分組密碼算法安全性的研究也是對(duì)密碼技術(shù)的理論擴(kuò)充。2011年,Andrey Bogdanov等人首次將用于攻擊Hash函數(shù)的Biclique技術(shù)用于對(duì)分組密碼算法AES的攻擊,使得Biclique攻擊成為第一個(gè)以低于窮搜復(fù)雜度對(duì)AES所有密鑰版本的全輪密鑰恢復(fù)攻擊。Biclique攻擊僅僅需要一小部分的密碼本和低的存儲(chǔ)需要。隨后,Biclique密碼分析被廣泛應(yīng)用于分組密碼PRESENT、MIBS、PRINCE、LED、KLEIN等的安全性分析中。由此可見(jiàn),Biclique密碼分析方法的研究對(duì)分組密碼,尤其是輕量級(jí)分組密碼的設(shè)計(jì)和分析具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本論文所做的工作如下:(1)詳細(xì)介紹了平衡Biclique和星型Biclique兩種結(jié)構(gòu)密碼分析方法的相關(guān)知識(shí)。包括兩種Biclique結(jié)構(gòu),利用獨(dú)立相關(guān)密鑰差分來(lái)構(gòu)造Biclique的方法,匹配預(yù)計(jì)算,以及復(fù)雜度分析等。(2)選擇輕量級(jí)分組密碼LED-112,給出其抗平衡Biclique攻擊結(jié)果。攻擊的計(jì)算復(fù)雜度為2~(111.37)次加密,數(shù)據(jù)復(fù)雜度為642個(gè)選擇明文,存儲(chǔ)復(fù)雜度為82。這是對(duì)112比特密鑰長(zhǎng)度的LED算法的首次Biclique攻擊。(3)選擇傳統(tǒng)分組密碼算法AES,給出其抗星型Biclique攻擊結(jié)果。攻擊的計(jì)算復(fù)雜度為2~(126.7)次加密,所需要的數(shù)據(jù)可以降低到一個(gè)單一的明密文對(duì)。(4)選擇輕量級(jí)分組密碼算法PRINCE,給出PRINCEcore抗平衡Biclique攻擊結(jié)果。攻擊的計(jì)算復(fù)雜度為2~(62.68)次加密,數(shù)據(jù)復(fù)雜度為2~(32),存儲(chǔ)復(fù)雜度為2~8。通過(guò)更好的選擇Biclique結(jié)構(gòu)中的差分特征,攻擊的計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)復(fù)雜度都要優(yōu)于之前對(duì)PRINCE的Biclique攻擊結(jié)果。(5)同樣對(duì)PRINCE算法,給出PRINCEcore抗星型Biclique攻擊結(jié)果。攻擊的計(jì)算復(fù)雜度為2~(63.04)次加密,數(shù)據(jù)復(fù)雜度能夠降低到一個(gè)已知的明密文對(duì)。據(jù)我們所知,數(shù)據(jù)復(fù)雜度是最優(yōu)的。
【關(guān)鍵詞】：輕量級(jí)分組密碼 Biclique密碼分析 LED AES PRINCE 中間相遇攻擊 復(fù)雜度
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN918.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 研究背景及研究意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 論文工作19
• 1.4 論文安排19-20
• 第二章 分組密碼基礎(chǔ)20-36
• 2.1 分組密碼的數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.2 分組密碼的結(jié)構(gòu)21-26
• 2.2.1 Feistel結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.2 SPN結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2.3 FX結(jié)構(gòu)25
• 2.2.4 Lai-Massey結(jié)構(gòu)25-26
• 2.3 分組密碼的設(shè)計(jì)原則26-27
• 2.3.1 安全性原則26-27
• 2.3.2 可實(shí)現(xiàn)性原則27
• 2.4 分組密碼體制的安全性27-29
• 2.5 分組密碼的常用分析方法29-33
• 2.5.1 差分密碼分析29-30
• 2.5.2 線性密碼分析30-31
• 2.5.3 積分分析31
• 2.5.4 相關(guān)密鑰攻擊31
• 2.5.5 滑動(dòng)攻擊31-32
• 2.5.6 插值攻擊32
• 2.5.7 代數(shù)攻擊32
• 2.5.8 側(cè)信道攻擊32-33
• 2.6 輕量級(jí)分組密碼33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第三章 Biclique密碼分析方法36-46
• 3.1 基本的中間相遇攻擊36-37
• 3.2 Biclique的結(jié)構(gòu)37-40
• 3.2.1 平衡Biclique結(jié)構(gòu)37-39
• 3.2.2 星型Biclique結(jié)構(gòu)39-40
• 3.3 Biclique密碼分析思想40
• 3.4 構(gòu)造Biclique40-42
• 3.4.1 密文方向構(gòu)造Biclique41-42
• 3.4.2 明文方向構(gòu)造Biclique42
• 3.5 預(yù)計(jì)算匹配42-44
• 3.5.1 預(yù)計(jì)算42-43
• 3.5.2 匹配43-44
• 3.6 復(fù)雜度分析44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第四章 對(duì)全輪LED-112算法的Biclique攻擊46-56
• 4.1 LED算法介紹46-50
• 4.1.1 算法結(jié)構(gòu)46
• 4.1.2 加解密算法46-48
• 4.1.3 密鑰擴(kuò)展算法48-50
• 4.2 對(duì)全輪LED-112算法的Biclique攻擊50-54
• 4.2.1 密鑰分割50-51
• 4.2.2 構(gòu)造12輪 8 維的Biclique結(jié)構(gòu)51
• 4.2.3 預(yù)計(jì)算匹配51-54
• 4.2.4 復(fù)雜度分析54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 對(duì)全輪AES-128算法的Biclique攻擊56-62
• 5.1 AES算法介紹56-59
• 5.1.1 加解密算法56-58
• 5.1.2 密鑰擴(kuò)展算法58-59
• 5.2 對(duì)全輪AES-128算法的Biclique攻擊59-61
• 5.2.1 構(gòu)造1輪 8 維的Biclique結(jié)構(gòu)59-60
• 5.2.2 預(yù)計(jì)算匹配60
• 5.2.3 復(fù)雜度分析60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 對(duì)全輪PRINCE算法的Biclique攻擊62-70
• 6.1 PRINCE算法介紹62-64
• 6.1.1 算法結(jié)構(gòu)62
• 6.1.2 密鑰擴(kuò)展算法62-63
• 6.1.3 加解密算法63-64
• 6.2 PRINCEcore算法的平衡Biclique攻擊64-67
• 6.2.1 密鑰分割64-65
• 6.2.2 構(gòu)造1輪 8 維平衡Biclique結(jié)構(gòu)65
• 6.2.3 匹配預(yù)計(jì)算65-66
• 6.2.4 復(fù)雜度分析66-67
• 6.3 PRINCEcore算法的非平衡Biclique攻擊67-69
• 6.3.1 密鑰分割67
• 6.3.2 構(gòu)造1輪 8 維星型Biclique結(jié)構(gòu)67-68
• 6.3.3 預(yù)計(jì)算匹配68-69
• 6.3.4 復(fù)雜度分析69
• 6.4 本章小結(jié)69-70
• 第七章 結(jié)論與展望70-72
• 7.1 研究成果70
• 7.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-78
• 作者簡(jiǎn)介78-79

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