分組密碼Serpent的差分分析.pdf

1、隨著信息時代的發(fā)展,信息安全成為這個時代的重要要問題。而密碼學作為保障和實現(xiàn)信息安全的關鍵技術,受到世界各國的重視。1949年Shannon發(fā)表的論文“A Mathematical.Theory of Communication”[10]和“The CommunicationTheory of Secrecy System”[9]。其中用信息論的觀點對保密問題做了全面的論述,證明了只有“一次一密”才能夠保證理論上的安全,標志著密碼學成為

2、一門獨立的學科。1976年,Diffie,Hellman發(fā)表的開創(chuàng)性論文《The NewDirection in Cryptography》[1]和次年NBS發(fā)布的DES[11]的使用共同標志了現(xiàn)代密碼學的誕生。隨著技術的進步,即便DES的加強版本3DES的安全性也無法滿足實踐的要求,于是NIST(美國國家標準技術研究院)于1997年開始了高級加密標準AES的征集活動[20]。這次公開征集活動掀起了分組密碼研究的高潮。這次活動征集到的1

3、5個算法,這些算法反映了當今分組密碼設計的最高水平。
　　 Serpent[19]是世界著名密碼學家Ross J.Anderson,Eli Biham,Lars R.Knudsen向NIST的AES征集活動提交的算法。最終Rijndael[21]獲得了勝利,Serpent排名第二。Serpent的設計很大程度上反映了當今分組密碼設計的技術與經(jīng)驗,它使用經(jīng)典的SPN是密碼結構,公開了S盒的設計方法,對于Serpent的分析不僅有助

4、于我們深入理解此算法的安全性,也有助于我們分析和設計其他分組密碼。
　　 差分分析[5]由E.Biham和A.Shamir在分析DES的過程中發(fā)現(xiàn),很快差分分析就被廣泛應用于分組密碼和Hash函數(shù)的分析中。差分分析通過探求輸入明文對的差分在一定概率下與輸出密文對的某差分之間的關系,來試圖破解密碼體制的。在差分分析的基礎上,又有許多新的分析方法被提出,如如高階差分分析[12,13],截斷差分分析[12,14,15],不可能差分分析

5、[16]?，F(xiàn)在,差分分析與線性分析[22]是分析分組密碼和Hash函數(shù)最重要的方法。
　　 本文首先介紹現(xiàn)代網(wǎng)絡信息安全技術及密碼學概況,然后講述差分分析的原理并示例差分分析如何攻擊SPN式分組密碼。之后在介紹完Serpent算法后,本文使用差分分析方法對Serpent進行分析,并展示得到的三條比較好的五輪的差分路徑,其概率分別達到了1/267,1/265和1/263。其中前兩條都是以差分x28=4經(jīng)過S3變換為差分x28=10