本文關鍵詞：分組密碼Biclique分析方法的研究及其應用

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【摘要】：在過去的幾年里,隨著通信和電子技術的快速發(fā)展,FRID標簽和傳感器網絡等低消耗設備用在了人們的日常生活中,例如訪問控制、停車管理、E-健康等。傳統分組密碼已不適用于這種極其受限制的環(huán)境,輕量級分組密碼應運而生。與傳統的分組密碼相比,輕量級分組密碼的密鑰長度和分組長度較短,算法結構較簡單。輕量級分組密碼主要用于大批量、低成本的安全產品中,如移動通信網中的智能終端,衛(wèi)星導航系統中的定位終端,物聯網中的傳感器終端等。這些系統終端數量巨大,功耗要求嚴格,處理器功能較弱,內存有限,算法一旦攻破會造成巨大損失。輕量級分組密碼安全性冗余不夠,安全性有待進一步深入研究。另外,輕量級分組密碼算法安全性的研究也是對密碼技術的理論擴充。2011年,Andrey Bogdanov等人首次將用于攻擊Hash函數的Biclique技術用于對分組密碼算法AES的攻擊,使得Biclique攻擊成為第一個以低于窮搜復雜度對AES所有密鑰版本的全輪密鑰恢復攻擊。Biclique攻擊僅僅需要一小部分的密碼本和低的存儲需要。隨后,Biclique密碼分析被廣泛應用于分組密碼PRESENT、MIBS、PRINCE、LED、KLEIN等的安全性分析中。由此可見,Biclique密碼分析方法的研究對分組密碼,尤其是輕量級分組密碼的設計和分析具有重要的理論意義和實際價值。本論文所做的工作如下:(1)詳細介紹了平衡Biclique和星型Biclique兩種結構密碼分析方法的相關知識。包括兩種Biclique結構,利用獨立相關密鑰差分來構造Biclique的方法,匹配預計算,以及復雜度分析等。(2)選擇輕量級分組密碼LED-112,給出其抗平衡Biclique攻擊結果。攻擊的計算復雜度為2~(111.37)次加密,數據復雜度為642個選擇明文,存儲復雜度為82。這是對112比特密鑰長度的LED算法的首次Biclique攻擊。(3)選擇傳統分組密碼算法AES,給出其抗星型Biclique攻擊結果。攻擊的計算復雜度為2~(126.7)次加密,所需要的數據可以降低到一個單一的明密文對。(4)選擇輕量級分組密碼算法PRINCE,給出PRINCEcore抗平衡Biclique攻擊結果。攻擊的計算復雜度為2~(62.68)次加密,數據復雜度為2~(32),存儲復雜度為2~8。通過更好的選擇Biclique結構中的差分特征,攻擊的計算復雜度和數據復雜度都要優(yōu)于之前對PRINCE的Biclique攻擊結果。(5)同樣對PRINCE算法,給出PRINCEcore抗星型Biclique攻擊結果。攻擊的計算復雜度為2~(63.04)次加密,數據復雜度能夠降低到一個已知的明密文對。據我們所知,數據復雜度是最優(yōu)的。
【關鍵詞】：輕量級分組密碼 Biclique密碼分析 LED AES PRINCE 中間相遇攻擊 復雜度
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN918.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 研究背景及研究意義16-17
• 1.2 國內外研究現狀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20-36
• 2.1 分組密碼的數學模型20-21
• 2.2 分組密碼的結構21-26
• 2.2.1 Feistel結構22-24
• 2.2.2 SPN結構24-25
• 2.2.3 FX結構25
• 2.2.4 Lai-Massey結構25-26
• 2.3 分組密碼的設計原則26-27
• 2.3.1 安全性原則26-27
• 2.3.2 可實現性原則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 相關密鑰攻擊31
• 2.5.5 滑動攻擊31-32
• 2.5.6 插值攻擊32
• 2.5.7 代數攻擊32
• 2.5.8 側信道攻擊32-33
• 2.6 輕量級分組密碼33-34
• 2.7 本章小結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的結構37-40
• 3.2.1 平衡Biclique結構37-39
• 3.2.2 星型Biclique結構39-40
• 3.3 Biclique密碼分析思想40
• 3.4 構造Biclique40-42
• 3.4.1 密文方向構造Biclique41-42
• 3.4.2 明文方向構造Biclique42
• 3.5 預計算匹配42-44
• 3.5.1 預計算42-43
• 3.5.2 匹配43-44
• 3.6 復雜度分析44-45
• 3.7 本章小結45-46
• 第四章 對全輪LED-112算法的Biclique攻擊46-56
• 4.1 LED算法介紹46-50
• 4.1.1 算法結構46
• 4.1.2 加解密算法46-48
• 4.1.3 密鑰擴展算法48-50
• 4.2 對全輪LED-112算法的Biclique攻擊50-54
• 4.2.1 密鑰分割50-51
• 4.2.2 構造12輪 8 維的Biclique結構51
• 4.2.3 預計算匹配51-54
• 4.2.4 復雜度分析54
• 4.3 本章小結54-56
• 第五章 對全輪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 密鑰擴展算法58-59
• 5.2 對全輪AES-128算法的Biclique攻擊59-61
• 5.2.1 構造1輪 8 維的Biclique結構59-60
• 5.2.2 預計算匹配60
• 5.2.3 復雜度分析60-61
• 5.3 本章小結61-62
• 第六章 對全輪PRINCE算法的Biclique攻擊62-70
• 6.1 PRINCE算法介紹62-64
• 6.1.1 算法結構62
• 6.1.2 密鑰擴展算法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 構造1輪 8 維平衡Biclique結構65
• 6.2.3 匹配預計算65-66
• 6.2.4 復雜度分析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 構造1輪 8 維星型Biclique結構67-68
• 6.3.3 預計算匹配68-69
• 6.3.4 復雜度分析69
• 6.4 本章小結69-70
• 第七章 結論與展望70-72
• 7.1 研究成果70
• 7.2 展望70-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-78
• 作者簡介78-79

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1 羅嵐;范明鈺;魏正耀;王光衛(wèi);瞿澤輝;;分組密碼對稱置換算法設計[J];計算機應用研究;2007年01期

2 曾輝;王娜;鄭詣;;混沌序列在分組密碼中的應用[J];佳木斯大學學報(自然科學版);2009年03期

3 楊宏志;韓文報;;一類分組密碼的S盒重組算法[J];計算機應用;2009年08期

4 黃文慶;;一種分組密碼的工作模式[J];中國高新技術企業(yè);2011年25期

5 廖小平;楊清平;潘剛;;分組密碼的設計原理研究[J];科技信息;2012年32期

6 李佳;;分組密碼應用技術淺析[J];科技廣場;2013年05期

7 胡波;馮春雨;黃世中;羊紅光;;一種基于非線性對等變換的分組密碼模型[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2013年04期

8 孫楓,秦紅磊,徐耀群,郝燕玲;基于混沌的分組密碼置換網絡的設計[J];中國工程科學;2000年09期

9 林德敬,林柏鋼,林德清;國內外分組密碼理論與技術的研究現狀及發(fā)展趨勢[J];天津通信技術;2002年04期

10 宋軍,張友純,薛思清;分組密碼工作模式發(fā)展動態(tài)及簡評[J];計算機工程與科學;2003年02期

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1 李娜;陳衛(wèi)紅;;AES的安全性分析[A];現代通信理論與信號處理進展——2003年通信理論與信號處理年會論文集[C];2003年

2 范淑琴;韓文報;;混合型加密協議[A];開創(chuàng)新世紀的通信技術——第七屆全國青年通信學術會議論文集[C];2001年

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1 ;九項措施保護WLAN[N];網絡世界;2003年

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1 黃佳琳;分組密碼的密鑰編排方案研究及單密鑰攻擊研究[D];上海交通大學;2014年

2 白東霞;幾個分組密碼和雜湊函數的安全性分析[D];清華大學;2015年

3 胡豫濮;分組密碼的設計與安全性分析[D];西安電子科技大學;1999年

4 溫鳳桐;分組密碼工作模式的研究[D];北京郵電大學;2006年

5 唐國坪;混沌分組密碼及其應用研究[D];重慶大學;2005年

6 劉志強;分組密碼的線性類分析方法研究[D];上海交通大學;2011年

7 李瑞林;分組密碼的分析與設計[D];國防科學技術大學;2011年

8 張文濤;分組密碼的分析與設計[D];中國科學院研究生院（軟件研究所）;2004年

9 張美玲;分組密碼分析技術的研究[D];西安電子科技大學;2010年

10 李學遠;基于分組密碼的消息認證碼研究[D];西安電子科技大學;2009年

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1 劉文洋;輕量級混沌分組密碼研究[D];西南交通大學;2015年

2 時陽陽;分組密碼算法的研究與設計[D];南京航空航天大學;2014年

3 賀哲;輕量級分組密碼RECTANGLE的差分分析[D];西安電子科技大學;2014年

4 常會敏;輕量級分組密碼差分分析研究[D];西安電子科技大學;2014年

5 閆曉蒙;SMS4結構分組密碼的線性活動輪函數極小個數分析[D];青島大學;2015年

6 于敬超;分組密碼芯片抗功耗攻擊設計技術研究[D];解放軍信息工程大學;2015年

7 李曼曼;分組密碼3D算法和ARIA算法的中間相遇攻擊[D];解放軍信息工程大學;2014年

8 謝作敏;若干分組密碼不可能差分分析與中間相遇攻擊研究[D];解放軍信息工程大學;2014年

9 石楊欣;面向鐵路應答器的輕量混沌分組密碼研究[D];西南交通大學;2016年

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本文編號：707075