分組密碼Biclique分析方法的研究及其應用.pdf

1、在過去的幾年里，隨著通信和電子技術的快速發(fā)展，F(xiàn)RID標簽和傳感器網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)品中，如移動通信網(wǎng)中的智能終端，衛(wèi)星導航系統(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

2、要求嚴格，處理器功能較弱，內(nèi)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(shù)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

3、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：
　?。?）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，

4、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。
　?。?）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2111.37次加密，數(shù)據(jù)復雜度為264個選擇明文，存儲復雜度為28。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(tǒng)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2126.7次加

5、密，所需要的數(shù)據(jù)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262.68次加密，數(shù)據(jù)復雜度為232，存儲復雜度為28。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(shù)據(jù)復雜度都要優(yōu)于之前對PRINCE的Biclique攻擊結果。
　?。?）同樣對PRINCE算法，給出PRINCEcore抗星型Bic