【摘要】：AES算法在密碼學和信息安全領域都扮演者不可或缺的角色,因此對AES進行安全性分析具有極為重要的意義。本文主要研究了AES-128/192/256密鑰編排方案的擴散不完全性,并利用這一信息泄露找到了密鑰字節(jié)之間的依賴關系,進而根據(jù)該關系對7輪AES-128和8輪Kiasu-BC的不可能差分攻擊和及10輪AES-256中間相遇攻擊進行了改進。由于和AES密鑰編排方案結構非常相似,本文還研究了塊移位條件下的Feistel-SP結構的擴散不完全性。我們的成果主要包含以下三個方面:1.首次證明了AES密鑰編排方案的擴散不完全性,并得到了密鑰字節(jié)之間的依賴關系。本文采用截斷差分分析的方法研究了當主密鑰差分只有一個活躍字節(jié)時密鑰編排方案差分的擴散情況,并證明了當主密鑰差分活躍字節(jié)的位置為0~11時,AES-128密鑰編排方案無論經過多少輪變換都不能實現(xiàn)全擴散,進而證明了AES-128密鑰編排方案的擴散不完全性。采用相同的方法,本文對AES-192/256密鑰編排方案及其逆向算法也進行了分析,并得到了類似的結果。此外,借助于其擴散的不完全性,我們得到了任意兩輪密鑰字節(jié)之間的依賴關系,并通過定義AES密鑰字節(jié)關聯(lián)表(Subkey-byte Connectivity Table)對該依賴關系進行了刻畫。2.基于AES密鑰字節(jié)關聯(lián)表,提出了AES快速恢復主密鑰算法。利用該算法,本文對7輪AES-128和8輪Kiasu-BC不可能差分攻擊中的密鑰恢復階段進行改進,大幅度降低了該階段的時間復雜度,從而在不增加整體攻擊復雜度的基礎上允許了更多的候選密鑰剩余,進而降低了整個攻擊的時間、存儲和數(shù)據(jù)復雜度。此外,利用密鑰字節(jié)之間的依賴關系,本文降低了10輪AES-256中間相遇攻擊的存儲復雜度。3.輪函數(shù)采用SP結構的Feistel結構被稱為Feistel-SP結構。由于Feistel-SP結構與AES密鑰編排方案的結構非常相似,我們研究了當SP結構中的線性層P為塊移位時Feistel-SP結構的擴散不完全性。本文采用截斷差分分析的方法證明了當SP結構中的線性層P為塊移位且P的分塊數(shù)n為偶數(shù)時,任意輪數(shù)的Feistel-SP結構都不能實現(xiàn)全擴散。對于塊移位條件下的Type-1型、Type-2型和Type-3型廣義Feistel-SP結構,若線性層分塊數(shù)n和廣義Feistel結構分組數(shù)d不互素,則任意輪數(shù)的該三類模型亦均不能實現(xiàn)全擴散。此外,本文還證明了將AES密鑰編排方案中的R變換替換成任意的字節(jié)塊移位變換,AES密鑰編排方案均不能實現(xiàn)全擴散。
【學位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN918.4

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本文編號：2672730